监控摄像机技术大汇总...

1. 什么是CMOS
CMOS全称为Complementary Metal-Oxide Semiconductor，中文翻译为互补性氧化金属半导体。主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。

2. CCD和CMOS的区别
整体来说，CCD 与 CMOS 两种设计的应用，反应在成像效果上，形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等，不同类型的差异：ISO 感光度差异：由于 CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路，过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积，因此 相同像素下，同样大小之感光器尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。成本差异：CMOS 应用半导体工业常用的 MOS制程，可以一次整合全部周边设施于单晶片中，节省加工晶片所需负担的成本和良率的损失；相对地 CCD 采用电荷传递的方式输出资讯，必须另辟传输通道，如果通道中有一个像素故障（Fail），就会导致一整排的 讯号壅塞，无法传递，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边，CCD的制造成本相对高于CMOS。解析度差异：在第一点“感光度差异”中，由于 CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂，其感光开口不及CCD 大， 相对比较相同尺寸的CCD 与CMOS 感光器时，CCD 感光器的解析度通常会优于CMOS。不过，如果跳脱尺寸限制，目前业界的CMOS 感光原件已经可达到1400万 像素 / 全片幅的设计，CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难，特别是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。噪点差异：由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个 ADC 放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的 ADC 放大器，虽然是统一制造下的产品，但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在，很难达到放大同步的效果，对比单一个放大器的CCD，CMOS最终计算出的噪点就比较多。
耗电量差异：CMOS的影像电荷驱动方式为主动式，感光二极体所产生的电荷会直接由旁
边的电晶体做放大输出；但CCD 却为被动式， 必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12 伏特（V）以上的水平，因此 CCD 还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使 CCD 的电量远高于CMOS。
尽管 CCD 在影像品质等各方面均优于CMOS，但不可否认的CMOS 具有低成本、低耗
电以及高整合度的特性。 由于数码影像的需求热烈，CMOS的低成本和稳定供货，成为厂商的最爱，也因此其制造技术不断地改良更新，使得 CCD 与 CMOS 两者的差异逐渐缩小。
新一代的CCD 朝向耗电量减少作为改进目标。；CMOS 系列，则开始朝向大尺寸面积与高速影像处理晶片统合，藉由后续的影像处理修正噪点以及画质表现。
3. CCD摄像机的分类
CCD摄像机大致可分为下列几大类：
依成像色彩划分
(1)彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。
(2)黑白摄像机：是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。
依摄像机分辨率划分
(1)影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率420线左右的低档型。
(2)影像像素在25万~38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型
(3)影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率，570线以上的高分辨率。
依摄像机灵敏度划分
(1)普通型：正常工作所需照度为1~3Lux
(2)月光型：正常工作所需照度为0.1 Lux左右
(3)星光型：正常工作所需照度为0.01 Lux以下
(4)红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像。
按摄像元件的CCD靶面的大小划分
(1)1 inch 靶面尺寸为宽12.7mmX 高9.6mm,对角线16mm
(2)2/3inch靶面尺寸为宽8.8mmX 高6.6mm,对角线11mm
(3)1/2inch靶面尺寸为宽6.4mmX 高4.8mm,对角线8mm
(4)1/3inch靶面尺寸为宽4.8mmX 高3.6mm,对角线6mm
(5)1/4inch靶面尺寸为宽3.2mmX 高2.4mm,对角线4mm
(6)1/5inch正在开发之中，尚未推出正式产品
此外CCD 摄像机有PAL 制和NTSC 制之分，还可以按图像信号处理方式划分或按摄像机
结构区
4. 镜头的成像尺寸、焦距及视场角
即“看多远”问题与许多因素有关。比如说，用某定焦镜头可以看清100m远处的钞票的面值。一般来说，镜头焦距越长，“看”得就越远，但同时视场角却变小，结果观看的范围变窄了。
举个简单的例子，若用标准镜头刚好看清远处某人的基本特征（是男或是女），则换用长焦距镜头则可能看清其面部特征（是否有痣或疤），但却无法看见该人穿的是什么裤子和鞋（这部分已经“涨”出了画面），而换用广角镜头则只可能看到画面中有人（连男女都分辨不出），但却可看清该人在整个监视场景中的所处的位置，周围还有什么别的人物或参照物。因此，关于“看多远”的较为科学的说法应该是“在屏幕上成的像大小可对应于实际观测距离处多高或多宽的景物”。例如，用8mm 镜头观测10m 远处的景物，如果该处有10 个人站成一排则刚好可横向充满整个监视器屏幕。
特性却不如6~36mm镜头好。

5. 成像灵敏度
通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大0.02-0.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。
另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2
参考环境照度：
夏日阳光下 100000Lux
阴天室外 10000Lux
电视台演播室 1000Lux
距60W台灯60cm桌面 300Lux
室内日光灯 100Lux
黄昏室内 10Lux
20cm处烛光 10-15Lux
夜间路灯 0.1Lux
6. 镜头的分类
根据民用建筑的应用场合镜头的种类大致可分为：
广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大视角场所；
标准镜头：视角在30度左右，一般用于走道及小区周界等场所；
长焦镜头：视角在20度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米，用于远距离监视
变焦镜头：镜头的焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大，视角范围广的区域；
***镜头：用于隐蔽监控。
7. 手动光圈及自动光圈的选择
   镜头光圈分手动和自动两种。以往由于摄像机的使用在室外或其它特殊场合等缘故，
所以较多选用自动光圈镜头。在目前的监控工程中，由于智能建筑大量使用CCTV系统，
室内监控点占较高的比例。而许多工程商在做工程设备报价时，也同样喜欢采用自动光圈
镜头。虽然自动光圈镜头对监控点的光线变化适应性较强，但其价格也明显高于相同焦距
的手动定焦镜头。而现在大多数的摄像机都有电子快门，室内的光源也较为稳定，因此，
智能建筑项目中大量采用自动光圈镜头没有太大的必要；另一方面，现在市场上用的自动
光圈镜头分为二大类：
a. DC电源驱动自动光圈镜头；
b.视频驱动自动光圈镜头。
DC 电源驱动自动光圈镜头是通过四根线控制镜头的，其中两根为DC12V 或DC24V电源来驱动镜头中的马达，另两根控制线通过镜头内的光感应点感应外部光源的照度来控制光圈的大小；视频驱动自动光圈镜头则是通过三根线来控制镜头的，其中一根为视频触发信号来起动光圈，并控制光圈大小，另二根为DC12V或DC24V电源线驱动电机马达。
目前市场上大多黑白或彩色摄像机虽然有自动光圈镜头接口，但除了少数可以兼容二种镜头以外，大多数摄像机不能兼容，只能使用电源驱动自动光圈镜头或视频驱动自动光圈镜头。如果在使用中当一些摄像机损坏时，新购入的摄像机就有与原来的自动光圈镜头是否兼容的问题。但当工程中的监控点在室外时，采用带自动光圈的镜头是必要的，因为室外的光线的动态范围变化较大，夏日阳光下环境照度达50000Lx－100000Lx；夜间路灯时仅为10Lx，变化幅度相当大。在这种情况下摄像机无论是否具有自动调整灵敏度功能即通过摄像机本身的电子快门已不可能适应这么宽的照度范围，也就无法达到控制图像效果的作用。
在电视监控系统中如何根据现场被监视环境，正确选用摄像机镜头是非常重要的，因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看到的被监视面画的效果能否满足系统的设计要求(就画面范围或图像细节而言)，所以正确的选用摄像机镜头可以使系统得到最优化设计并可获得良好的监视效果。
8. 如何选择正确的镜头
1) 手动、自动光圈镜头的选用手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。对于在环境照度恒定的情况下，如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射的房间内，均可选用手动光圈镜头，这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度，一次性整定镜头光圈大小，获得满意亮度画面即可。
对于环境照度处于经常变化的情况，如随日照时间而照度变化较大的门厅、窗口及大堂内等，均需选用自动光圈镜头(必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机)，这样便可以实现画面亮度的自动调节，获得良好的较为恒定亮度的监视画面。
对于自动光圈镜头的控制信号又可分为DC 及VIDEO 控制两种，即直流电压控制及视频信号控制。这在自动光圈镜头的类型选用上，摄像机自动光圈镜头插座的连接方式上，以
及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上，三者注意协调配合好即可。
2) 定焦、变焦镜头的选用
定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小，以及所要求被监视场景画面的
清晰程度。
9. 镜头规格(镜头规格一般分为1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情况下，镜头焦距与镜头视场角的关系为：镜头焦距越长，其镜头的视场角就越小；在镜头焦距一定的情况下，镜头规格与镜头视场角的关系为：镜头规格越大，其镜头的视场角也越大。所以由以上关系可知：在镜头物距一定的情况下，随着镜头焦距的变大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就越小，但画面细节越来越清晰；而随着镜头规格的增大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就增大，但其画面细节越来越模糊。在镜头规格及镜头焦距一定的前提下，CS 型接口镜头的视场角将大于C 型接口镜头的视场角。镜头视场角可分为图像水平视场角以及图像垂直视场角，且图像水平视场角大于图像垂直视场角，通常我们所讲的视场角一般是指镜头的图像水平视场角。在狭小的被监视环境中如电梯轿箱内，狭小房间均应采用短焦距广角或超广角定焦镜头，如选用镜头规格为1/2″，CS 型接口，镜头焦距为3.6mm或2.6mm镜头，这些镜头视场角均不小于99°或127°，这对于摄像机在狭小空间里一般标高为2.5m 左右时，其镜头的视场角范围足以覆盖整个近距离狭小被监视空间。也可根据现场实际情况选用手动变焦镜头如日产Computar T2Z2814CS－2镜头，这种镜头为1/3″CS型接口手动光圈镜头，其焦距2倍可调(手动调焦)。调焦范围为2.8～6.0mm，视场角变化范围为96°～47.2°，这种镜头非常适合在狭小的被监视环境中使用，在使用时可方便地根据实际需要，灵活实现对被监视场景的“点”或“面”的监视效果。
对于一般变焦(倍)镜头而言，由于其最小焦距通常为6.0mm 左右，故其变焦(倍)镜头的最大视场角为45°左右，如将此种镜头用于这种狭小的被监视环境中，其监视死角必然增大，虽然可通过对前端云台进行操作控制，以减少这种监视死角，但这样必将会增加系统的工程造价(系统需增加前端***、云台、防护罩等)，以及系统操控的复杂性，所以在这种环境中，不宜采用变焦(倍)镜头。
在开阔的被监视环境中，首先应根据被监视环境的开阔程度，用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度，以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据，在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下，应尽量考虑选用长焦距镜头，这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。在这种环境中也可考虑选用变焦(倍)镜头(电动三可变镜头)，这可根据系统的设计要求以及系统的性能价格比决定，在选用时也应考虑两点：
(1)在调节至最短焦距时(看全景)应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求；
(2)在调节至最长焦距时(看细节)应能满足观察被监视场景画面细节的要求。
通常情况下，在室内的仓库、车间、厂房等环境中一般选用6 倍或者10 倍镜头即可满足要求，而在室外的库区、码头、广场、车站等环境中，可根据实际要求选用10 倍、16倍或20倍镜头即可(一般情况下，镜头倍数越大，价格越高，可在综合考虑系统造价允许的前提下，适当选用高倍数变焦镜头)。
(3) 如何选择镜头
需要了解监控现场的大小
需要了解被摄物体的大小
需要了解物距
需要了解焦距
需要了解CCD靶面尺寸
前4点可由现场测量并通过计算来确定镜头的焦距标准，其计算方法如下：
1/3″CCD F=4.8×L/W或F=3.6×L/H
1/2″CCD F=6.4×L/W或F=4.8×L/H
其中，W为被摄物体的宽度；H为被摄物体的高度；L为镜头到被摄物体间的距离；F 为
镜头焦距。

很不错的学习材料

      支持！！！

不错，学习了。。。。。。

学习