調節各臺攝象機的“相位調節”電位器,因攝象機在出廠時,其垂直同步是與交流電的上升沿正過零點同相的,故使用相位延遲電路可使每臺攝象機有不同的相移,從而獲得合適的垂直同步,相位調整范圍0~360度。
(2)自動增益控制
所有攝象機都有一個將來自 CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器,其放大量即增益,等效于有較高的靈敏度,可使其在微光下靈敏,然而在亮光照的環境中放大器將過載,使視頻信號畸變。為此,需利用攝象機的自動增益控制(AGC)電路去探測視頻信號的電平,適時地開關AGC,從而使攝象機能夠在較大的光照范圍內工作,此即動態范圍,即在低照度時自動增加攝象機的靈敏度,從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。
(3)白平衡
A、自動白平衡
連續方式——此時白平衡設置將隨著景物色彩溫度的改變而連續地調整,范圍為2800~6000K。這種方式對于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的,使色彩表現自然,但對于景物中很少甚至沒有白色時,連續的白平衡不能產生最佳的彩色效果。
按鈕方式——先將攝象機對準諸如白墻、白紙等白色目標,然后將自動方式開關從手動撥到設置位置,保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現白色為止,在白平衡被執行后,將自動方式開關撥回手動位置以鎖定該白平衡的設置,此時白平衡設置將保持在攝象機的存儲器中,直至再次執行被改變為止,其范圍為2300~10000K,在此期間,即使攝象機斷電也不會丟失該設置。以按鈕方式設置白平衡最為精確和可靠,適用于大部分應用場合。
B、手動白平衡
開手動白平衡將關閉自動白平衡,此時改變圖像的紅色或蘭色狀況有多達107個等級供調節,如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少蘭色各一個等級。除次之外,有的攝象機還有將白平衡固定在3200K(白熾燈水平)和5500K(日光水平)等檔次命令。
(4)色彩調整
對于大多數應用而言,是不需要對攝象機作色彩調整的,如需調整則需細心調整以免影響其他色彩,可調色彩方式有:
紅色—黃色色彩增加,此時將紅色向洋紅色移動一步。
紅色—黃色色彩減少,此時將紅色向黃色移動一步。
蘭色—黃色色彩增加,此時將蘭色向青蘭色移動一步。
蘭色—黃色色彩減少,此時將蘭色向洋紅色移動一步。
攝像頭的安裝調試
需要注意的是:可能出現下列情況:
①在聚光燈或窗戶等高亮度物體上有強烈的拖尾或模糊現象
②圖像顯著地閃爍和色彩重現性不穩定
③白平衡有周期性變化,如果發生這些現象,應使用ALC 鏡頭。
以固定光圈鏡頭采用ELC方式時,圖像的景深可能小于使用ALC式鏡頭所獲得的景深。因此,攝像頭在完全打開固定光圈鏡頭而采用ELC方式時,景深會比使用ALC式鏡頭時小,而且圖像上遠處的物體可能不在焦點上。
鏡頭是自動光圈鏡頭時,需要將開關撥到ALC方式。
BLC ON/OFF(背光補償開關):當強大而無用的背景照明影響到中部重要物體的清晰度時,應該把開關撥到ON位置。
意:
①當與云臺配用或照明迅速改變時,建議把該開關放在OFF位置,因為在ON位置時,鏡頭光圈速度變慢;
②如果所需物體不在圖像中間時,背光補償可能不會充分發揮作用。
LL/INT(同步選擇開關):此開關用以選擇攝像頭同步方式,INT為內同步2:1隔行同步;LL為電源同步。有些攝像頭還有一個LL PHASE電源同步相位控制器,當攝像頭使用于電源同步狀態時,此裝置可調整視頻輸出信號的相位,調整范圍大概是一幀。(調整需要專業人員進行)
VIDEO/DC(鏡頭控制信號選擇開關):ALC自動光圈鏡頭的控制信號有兩種,當需要將直流控制信號的自動光圈鏡頭安裝在攝像頭上時,應該選擇DC位置;需要安裝視頻控制信號的自動光圈鏡頭時,應該選擇VIDEO位置。
當選擇ALC自動光圈視頻驅動鏡頭時,還會有一個視頻電平控制(VIDEO LEVEL L/H)可能需要調整,該控制器調節輸出給自動光圈鏡頭的控制電平,用以控制鏡頭光圈的開大和縮小(即進光量)。
在攝像頭的配件中,有一個黑色的小插頭,插頭有四個針,聯接攝像頭上的黑色插座。如果用DC驅動的自動光圈鏡頭,鏡頭上已經作好了插頭,只要插在插座上,把選擇開關撥到DC即可;如果用視頻驅動的自動光圈鏡頭,需要用戶根據說明書上的標注,用烙鐵焊好。由于廠家定義不同,所以焊法也有區別,請安裝時留意。
SOFT/SHARP(細節電平選擇開關):該開關用以調節輸出圖像是清晰(SHARP)還是平滑(SOFT),通常出廠設定在SHARP位置。
FLICKERLESS(無閃動方式):在電源頻率為50 Hz的地區,CCD積累時間為1/50秒,如果使用NTSC制式攝像機,其垂直同步頻率為60Hz,這樣將造成視覺影像不同步,在監視器上出現閃動;反之,在電源為60Hz的地區用PAL制式攝像機也會有此現象。為克服此現象,在電子快門設置了無閃動方式檔,對NTSC制式攝像機提供1/100秒,對PAL制式攝像機提供1/120秒的固定快門速度,可以防止監視器上圖像出現閃爍。手動電子快門:有些用戶使用CCD攝取運動速度比較快的物體,如果用1/50秒速度拍攝,會產生拖尾現象,嚴重影響圖像質量。有些攝像頭給出了手動電子快門,使CCD的電荷耦合速度固定在某一值,例如1/500、1/1000、1/2000秒等等,此時CCD的電荷耦合速度提高,這樣采集下來的圖像相對來說會減少拖尾現象,而且對于觀測高速運動或電火花一類物體,必須使用此設置。所以,某些專用攝像頭給出了手動電子快門,提供給特殊用途的用戶。手動電子快門的調整需要參看隨機說明書,在此就不再贅述了。
補充說明:有很多用戶要求在晚間沒有光線的環境下監控,請注意:由于CCD攝像頭同樣是靠光線反射來成像,如果沒有光,它的圖像只會是一片漆黑再加上很多雪花。如何得到圖像呢?一種方法是加可見光照明,如路燈、探照燈;一種是加紅外燈(特別是要求不能安裝可見光源的場合),對于彩色CCD攝像頭,對紅外光響應不夠,有一些日夜兩用彩色攝像頭在夜間會自動轉成黑白模式。所以,您的監控系統要求夜間使用,一定要采用黑白CCD攝像頭。
紅外燈有室內、室外,短距離和長距離之分,一般常用室內10~20米范圍的紅外燈,由于墻壁的反射,圖像效果還不錯;用在室外長距離的紅外燈效果就不會很理想,而且價格昂貴,不到必要時一般不采用。
視頻切換與控制主機
1、單純型的云臺、鏡頭及防護罩控制器
其功能是僅僅實現對單臺或多臺執行云臺旋轉、上下俯仰、對云臺上的攝象機鏡頭控制聚焦、光圈調整及變焦變倍功能,較復雜的裝置還可對云臺上的防護罩作加熱、除霜等控制。
2、手動視頻切換器
它是視頻切換器最簡單的一種,該裝置上有若干按鍵,用以對單一監視器輸出顯示所選擇的某臺攝象機圖像。手動切換比較經濟可靠,可將4~16路視頻輸入切換到一臺監視器上輸出。其缺點是使用這種類型切換器對攝象機進行手動切換時,監視器上會出現垂直翻轉和滾動,直至監視器確定有輸入攝象機的垂直同步脈沖后才會消失。
3、順序視頻切換器
多路視頻信號要送到同一處監控,可以一路視頻對應一臺監視器,但監視器占地大,價格貴,如果不要求時時刻刻監控,可以在監控室增設一臺切換器,把攝像機輸出信號接到切換器的輸入端,切換器的輸出端接監視器,切換器的輸入端分為2,4,6,8,12,16,切換器有手動切換、自動切換兩種工作方式,手動方式是想看哪一路就把開關撥到哪一路;自動方式是讓預設的視頻按順序延時切換,切換時間通過一個旋鈕可以調節,一般在1秒到35秒之間。切換器的價格便宜(一般只有三五百元),聯接簡單,操作方便,但在一個時間段內只能看輸入中的一個圖像。要在一臺監視器上同時觀看多個攝像機圖像,就需要用畫面分割器。順序視頻切換器是使來自多臺攝象機的圖像在一臺監視器上選擇顯示一幅,再顯示另一幅,攝象機的顯示順序和顯示停留時間可由用戶程序設置或修改。順序視頻切換器采用垂直間隔切換,以消除監視器上的圖像閃爍、抖動或滾動,使觀察監視器的人可以舒適地觀看。所謂垂直間隔切換,是視頻播放時切換視頻的一種方式。切換器中的電子系統尋找每一臺攝象機的垂直同步脈沖,然后切換這一垂直脈沖間的視頻,消除監視器上的垂直滾動和抖動,得到無滾動切換的效果。實現無滾動切換的前提是攝象機需要有行同步電路,這樣多臺攝象機用同一交流電源相位的電源供電時,可使多臺攝象機同時產生垂直同步脈沖,這也是使用24V交流電源的攝象機能在閉路電視監控系統中得到廣泛應用的原因之一。
在較大型的系統中,如果攝象機使用不同相位的非24V交流電源,此時需要消除監視器上的垂直滾動,則要么要求攝象機具有非同步或信號鎖定功能,要么使用攝象機上的可調相位選擇,根據不同交流電源相位間的垂直同步定時差異來進行調整。為了監控的需要,一般順序切換器帶有報警切換功能,即發生報警時,該順序切換器會自動將報警區域的攝象機圖像切換到監視器上顯示輸出。
4、視頻矩陣切換與控制主機
所謂視頻矩陣切換就是可以選擇任意一臺攝象機的圖像在任一指定的監視器上輸出顯示,猶如M臺攝象機和N臺監視器構成的M*N矩陣一般,視應用需要和裝置中模板數量的多少,矩陣切換系統可大可小,小型系統是4*1,大型系統可以達到1024*256或更大。
在以視頻矩陣切換與控制主機為核心的系統中,每臺攝象機的圖像需要經過單獨的同軸電纜傳送到切換與控制主機;對云臺與鏡頭的控制,則一般由主機經由雙絞線或者多芯電纜先送至解碼/驅動器,由***先對傳來的信號進行譯碼,即確定執行何種控制動作。解碼/驅動器具有的功能如下:
(1)前端攝象機電源的開關控制。
(2)對來自主機的命令進行譯碼,控制云臺與鏡頭,可完成的動作有:
云臺的左右旋轉 、云臺的上下俯仰、云臺的掃描旋轉(定速或變速) 、云臺預置位的快速定位 、鏡頭光圈大小的改變 、鏡頭聚焦的調整 、鏡頭變焦變倍的增減 、鏡頭預置位的定位 、攝象機防護罩雨刷的開關 、某些攝象機防護罩降溫風扇的開關(大多數采用溫度控制自動開關) 、某些攝象機防護罩除霜加熱器的開關(大多數采用低溫時自動加電至指定溫度時自動關閉)
(3)通過固態繼電器提高對執行動作的驅動能力。
5、同軸視控矩陣切換控制系統
它是以微處理器為核心具有視頻矩陣切換和對攝象機前端控制能力的系統。同軸視控傳輸技術是當今監控系統設備的發展主流,它只需要一根視頻電纜便可同時傳輸來自攝象機的視頻信號以及對云臺、鏡頭、預置功能等所有的控制信號,這種傳輸方式節省材料和成本、施工方便、維修簡單化,在系統擴展和改造時更具靈活性。
同軸視控實現方法有兩類,一是采用頻率分割,即把控制信號調制在與視頻信號不同的頻率范圍內,然后同視頻信號復合在一起傳送,再在現場做解調將兩者區分開;二是利用視頻信號場消隱期間來傳送控制信號,類似于電視圖文傳送。
同軸視控切換控制主機因是通過單根電纜實現對云臺、鏡頭等攝像前端的動作控制,故必定要主機端編碼經傳輸后在前端譯碼方式來完成。這就決定了在攝像前端也需要有完成動作控制譯碼和驅動的***裝置。與普通視頻矩陣切換系統不同的是,此類***與主機之間只有一個連接同軸電纜的BNC接插頭。
6、微機控制或微機一體化的矩陣切換與控制系統
這是隨著計算機應用的普及而出現的電腦式切換器,有的由計算機芯片和外圍電路控制,有的直接以微機控制,除完成常規的視頻矩陣切換和對攝象機前端的控制功能外,它同時具有很強的計算機功能。例如它有較強的鍵盤密碼系統可以有效地防止無權者操作使用;它有啟動配置程序,能夠以下拉式菜單的方式進行程序控制;它有系統診斷程序以監視系統所有功能;有打印機接口可以輸出整個系統的操作情況;它有網絡互聯功能,有多種輸入/輸出接口,有的系統還有視頻圖像的移動探測報警功能。微機一體化控制系統均內置有多路報警輸入與輸出,可配接多臺分控鍵盤和連接較多的***。大型系統可用于分級層控連網。
選擇及安裝
安裝注意事項:由于監控主機輸出信號是485碼,與模擬信號是無法抗衡的,所以在安裝時要做好設備的接地工作,保證回路內沒有強電反饋給通訊口,否則會燒壞通訊芯片,使主機無法工作。
其他監控器材
云臺(Pan&Tilt)云臺就是兩個交流電組成的安裝平臺,可以水平和垂直的運動,將攝象機安裝于其上,實現攝象機多個自由度運動的裝置,滿足對固定監 控目標的快速定位,或對大范圍監控環境的全景觀察。對云臺的選擇可以按下列分類來加以區分。在挑選云臺時要考慮安裝環境、安裝方式、工作電壓、負載大小,也要考慮性能價格比和外型是否美觀。
1、從能夠承受負載能力劃分
輕載云臺——最大負重20磅(9.08公斤)。
中載云臺——最大負重50磅(22.7公斤)。
重載云臺——最大負重100磅(45公斤)。
防爆云臺——用于危險環境下、能夠防爆和防粉塵點燃的云臺,帶高轉矩交流電機和可調螺桿驅動,可負重100磅。
2、按使用環境分為室內型和室外型,主要區別是室外型密封性能好,防水、防塵,負載大。
3、從運動方向劃分
水平旋轉云臺——僅能實現水平旋轉運動,故亦稱為轉臺。
全方位云臺——既能夠作水平旋轉運動,也能夠作垂直俯仰運動,有的還能夠做結合兩者的復合運動。
4、從回轉范圍劃分
水平旋轉有0~355度云臺,兩端設有限位開關,還有360度自由旋轉云臺,可以作任意個360度旋轉。
垂直俯仰均為90度,現在已出現垂直可做360度、并可在垂直回轉至后方時自動將影響調整為正向。
5、從旋轉速度劃分
恒速云臺——只有一檔速度,一般水平旋轉速度最小值為6~12度/秒,垂直俯仰速度為3~3.5度/秒。但快速云臺水平旋轉和垂直俯仰速度更高。
可變速云臺——水平旋轉速度范圍為0~ 400度/秒,垂直傾斜速度范圍多為0~120度/秒,但已有最高達400度/秒的產品。
6、按安裝方式分為側裝和吊裝,即云臺是安裝在天花板上還是安裝在墻壁上。
7、按外形分為普通型和球型,球型云臺是把云臺安置在一個半球形、球形防護罩中,除了防止灰塵干擾圖像外,還隱蔽、美觀、快速。
攝象機防護罩與固定支架
防護罩是為了保證攝象機和鏡頭有良好工作環境的輔助性裝置,它將二者包含于其中。支架是固定云臺及攝象機防護罩的安裝部件。一般方式為在支架上安裝云臺,再將帶或不帶防護罩的攝象機固定在云臺上。
1、支架
普通支架有短的、長的、直的、彎的,根據不同的要求選擇不同的型號。室外支架主要考慮負載能力是否合乎要求,再有就是安裝位置,因為從實踐中我們發現,很多室外攝像機安裝位置特殊,有的安裝在電線桿上,有的立于塔吊上,有的安裝在鐵架上……由于種種原因,現有的支架可能難以滿足要求,需要另外加工或改進,這里就不再多說了。制作支架的材料有塑料、金屬鍍鉻、壓鑄。支架多種多樣,依使用環境不同和結構不同,主要有以下類型:
(1)天花板頂基支架,一端固定在天花板上,另一端為可調節方向的球形旋轉頭或可調傾斜度平臺,以便攝象機對準不同的方位。有直管圓柱形和T形之分。
(2)墻壁安裝型支架,一端固定在墻壁上,其垂直平面用于安裝攝象機或云臺,對于無云臺的攝象機系統,其攝象機可以直接固定在支架上,也可以固定在支架上的球形旋轉接頭或可調傾斜平臺上。
(3)墻用支架加上安裝連板可構成墻角支架,墻角支架加上圓柱安裝連板,可將其安裝在圓柱桿上。
2、攝象機防護罩
防護罩也是監控系統中最常用的設備之一,主要分為室內和室外兩種。室內防護罩主要區別是體積大小,外形是否美觀,表面處理是否合格。功能主要是防塵、防破壞。
室外防護罩密封性能一定要好,保證雨水不能進入防護罩內部侵蝕攝像機。有的室外防護罩還帶有排風扇、加熱板、雨刮器,可以更好的保護設備。當天氣太熱時,排風扇自動工作;太冷時加熱板自動工作;當防護罩玻璃上有雨水時,可以通過控制系統啟動雨刮器。攝象機防護罩的選擇,首先是要包容所使用的攝象機加鏡頭,并留有適當的富余空間,其次是依據使用環境選擇適合的防護罩類型,在此基礎上,將包括防護罩及云臺在內的整個攝像前端之重量累計,選擇具有相應承重值的支架。還要看整體結構,安裝孔越少越利于防水,再看內部線路是否便于聯接,最后還要考慮外觀、重量、安裝座等等。
在防護罩中,除了用于一體化攝像系統的球形防護罩外,還有圓柱形、長方形等不同形狀,應用場合有室內型和室外型兩大類。室內攝象機防護罩以裝飾性、隱蔽性和防塵為主要目標,而室外型因屬全天候應用,要能適應不同的使用環境。 防護罩的材料主要有鋁質、合金、擠壓成型、不銹鋼等
一、 視頻監視器
監視器是監控系統的標準輸出,有了監視器我們才能觀看前端送過來的圖像。監視器分彩色、黑白兩,尺寸有9、10、12、14、15、17、21、29英寸等,常用的是17寸。監視器也有分辨率,同攝像機一樣用線數表示,實際使用時一般要求監視器線數要與攝像機匹配。另外,有些監視器還有音頻輸入、S-video輸入、RGB分量輸入等,除了音頻輸入監控系統用到外,其余功能大部分用于圖像處理工作,在此不作介紹。 清晰度:彩色監視器一般在300-500線黑白監視器一般在700-1000線,專業監視器與普通電視機的差別在于:其一是電視清晰度較高;其二是防磁性能好,以便并排安裝時不會互干擾,而普通電視機則不具備防磁功能;其三是可靠性好,監視器可以接受長時間不間斷工作,而普通的電視機則不能。在最小系統中可以僅有單臺監視器,而在大系統中則可能是由數十臺監視器組成的電視墻;監視器可以是黑白的,但更多的是彩色監視器;既可以是6英寸、9英寸的小屏幕監視器,也可以是40英寸左右的大型監視器、等離子體平板顯示器或上百英寸的投影;在實際應用中,既可用專業級的純監視器,也可用價格便宜的彩電取而代之;在圖像顯示質量方面,有用標準分辨率的監視器,也有追求高圖像質量而采用的高分辨率監視器。從使用角度而言,實用性是對其作出選擇的前提,特別體現在下列各點上:
(1)監視器類型的選擇應與前端攝象機類型基本匹配,黑白攝象機一般具有分辨率較高的特點,且價格較為低廉,在以黑白攝象機為主構成的系統中,宜采用黑白監視器。
(2)對于不僅要求看得清楚而且具有彩色要求的場合,隨著大量使用彩色CCD攝象機,此時視頻圖像的顯示必然用彩色監視器,但此時對彩色監視器分辨率的選擇要適中,350~400線是較理想的標準。
(3)600~800線分辨率的高檔CRT彩色監視器,其刷新率一般為每秒75~80幀,只宜用在圖像質量要求極高的場合。
(4)除分辨率指標外,目前時興的是監視器具有易于控制和調節的功能。