安防监控技术基础问答.doc

1、安防监控技术初级问答问：什么是最低照度？什么是感光度？0.0001Lux代表什么？答：最低照度是测量摄像机感光度的一种方法，换句话说，摄像机能在多黑的条件下看到可用的影像。但是因为没有管理的国际标准，因此每个大型CCD制造商都有自己测量CCD感光度的方法。然而一个标注为（1Lux，F10）的摄像机能和标注为（0.01Lux，F10）的摄像机完全一样！ 问：F2.0、f3.4毫米代表什么意思？我如何通过这些数字来选择镜头？答：F表示镜头的孔径，F停止2:1和f3.4毫米表示镜头的焦距是3.4毫米。镜头F2.0和f3.44采用非常经济的形式，应此价格较低，广泛应用于单板摄像机，F2.0的镜头的孔径

2、能收集人眼一半的光线，f3.4毫米的镜头在1/4英寸CCD上有60度的视角，在1/3英寸CCD上有90度视角，非常接近于人眼的视角。人眼的两只眼睛能包含更大的视角，就像是上帝巧妙的设计，从人到人一般有150到180的角度，但是请记住，F停止和f焦距只是一个镜头的基本参数，并不代表质量。一个具有同样F停止和焦距的优质镜头能比具有同样参数的劣质镜头贵100倍，请参阅下一个问答详细了解。问：漏光排斥比的物理含义是什么？答：漏光是由CCD传感器设计的缺陷造成的，每个摄像机有一个CCD传感器，由于CCD传感器的缺陷，进入CCD传感器的强光 将会穿透抵抗层产生过度的影像，这些不需要的影像称做拖光，CCD摄

3、像机抵抗强光的能力称为漏光排斥比。问：什么事CMOS摄像机？和CCD摄像机有何不同？答：CMOS传感器是一种通常比CCD传感器低10倍感光度的传感器。因为人眼能看到1Lux照度（满月的夜晚）以下的目标，CCD传感器通常能看到比人眼略好在0.13Lux，是CMOS传感器感光度的3到10倍。问：什么是峰值感应模式？答：峰值感应模式是用通过影像亮点代替整个影像的平均值来决定曝光指数，使用规则系统的用户能应对最苛刻的要求，如在黑夜抓取一个白点的影像，而且还要看到这个小亮白点的细节和色彩。这对于在夜晚使用摄像机抓取车牌号码同时还要看到交通灯的颜色非常有用。问：什么是星光摄像机？答：星光CCD摄影机，光子

4、在CCD传感器上比普通CCD摄像机最大曝光时间（1/60 或 1/50 秒）长2到128倍（12秒）的聚集。因此，摄像机产生可用影像的最低照度就降低了2到128倍。使用带有帧累积技术的星光摄像机，用户可以在星光照度情况（0.0035Lux）下看到彩色影像，而在多云的星光照度情况（0.0002Lux）下看到黑白影像，城市中散布的背景光（比如光污染）足够产生良好的彩色曝光。问：什么是超高感度摄像机？它的优点和缺陷在哪里？答：EX-View是索尼公司研发用来提高其CCD感光度的一个感光度提高技术，一是两个可见光的因素，二是四倍近红外波的波长。EX-View是索尼专有技术，每个CCD基础光电二极管的P

5、/N接口特殊组装来获得更好的光子到电子的转换效率。另外，每个光电二极管（描绘影像上的一个像素）有一个覆盖在上面的微型镜头能够较好的记录和聚焦光线到有效的半导体接口。它的结果对比于索尼提供的CCD可视范围提高了可见光的2倍和近红外光（800900纳米）的4倍感光度。EX-View的Lux效率比优质的Super HAD可见光和近红外光波场高出了2倍。EX-View技术的缺陷在于，因为CCD芯片制造过程的难度本质和芯片灵敏的本质，索尼公司只有有限的传感器部分供货。按照索尼的讲法，相比于Super HAD传感器，EX-View芯片的光电二极管还有一些潜在的不完美的地方。这些很少的有缺陷的CCD元素可能

6、会有故障，因此会导致死亡像素，会在影像留下一些无法去除的得白点或黑点。CCD芯片已知不管是在储存或使用中死点都会不断增长。举个例子，一个从索尼工厂出来的EX-View CCD只有3个死点，但是在运输的过程中可能增加到5个，到了摄像机厂商的仓库时可能增长到7个并会继续增长，比如，当安装在CCD摄像机上时增长到12个。到摄像机到达用户时数量可能增长到15到30个。这个过程会一直持续到有缺陷的光电二极管都稳定下来。索尼认为死点数量增长的原因是由于宇宙射线破坏了一些CCD矩阵的缺陷接口。由于制造过程的感光本质，EX-View CCD芯片的产量是比较低的，可以使用的单位也是有限的产量。制造过程的高成本组

7、合使得EX-View CCD芯片更适合应用于特殊领域（如科研、工业），这里使用高亮感光度的芯片是非常重要的，但是在普通的监控摄像机应用上使用却是不划算的。问：什么是超高解析CCD摄像机？答：目前市场上的索尼CCD摄像机几乎都使用了超高解析技术。超高解析能比传统旧型号的CCD提高2倍的感光度和6dB的漏光排斥比。松下认为他们的最新37个系列和索尼超高解析一样的好，而39个系列和索尼EX-View在可见光范围有同样的效果。索尼Ex-view CCD相比于超高解析在近红外光区域（800900纳米）有4倍的感光度，然而这个优点只有需要在夜视时能取得很好的效果。如果不能正确地使用，这个优点几乎没有用处，

8、因为红外线会导致色彩失真，由于红外线聚焦较深的物理特性导致影像模糊，特别在使用某些镜头的时候会导致全息影像。问：什么是超宽动态？答：超宽动态是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色。宽动态摄像机比传统只具有3:1动态范围的摄像机超出了几十倍。自然光线排列成从120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。当摄像机从室内看窗户外面，室内照度为100Lux，而外面风景的照度可能是10,000Lux，对比就是10,000/100=100:1。这个对比人眼能很容易地看到，因为人眼能处理1000:1的对比度，然而传统的闭路监控摄像机处理它会有很大的问题，传统摄像机只有3:1的对比性能，它只能选择

9、使用1/60秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光，但是室外的影像会被清除掉（全白）；或者换种方法摄像机选择1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室内的影像会被清除（全黑）。这是一个自从摄像机被发明以来就一直长期存在的缺陷。问：什么是星光模式？答：星光模式能让CCD摄像机在非常弱的光线情况下，比如0.0002Lux照度等级，看到清晰的彩色影像。所有的CCD摄像机都是设计工作在1/50,1/601/2000秒的快门速度，因此最低照度等级或者称为感光度在使用 F1.2 和5600k条件下限制在3到6Lux。星光模式CCD摄像机专有数字讯号处理器能使得CCD的快门速度低到 110 秒，因为长时间快

10、门打开的物理原理，CCD可以收集到更多的光子，因此比传统摄像机提高100到600倍的感光度。问：什么是背光补偿？答：背光补偿能提供在非常强的背景光线前面目标的理想的曝光，无论主要的目标移到中间、上下左右或者荧幕的任一位置。一个不具有超强动态特色的普通摄像机只有如1/60秒的快门速度和F2.0的光圈的选择，然而一个主要目标后面的非常亮的背景或一个点光源是不可避免的，摄像机将取得所有近来光线的平均值并决定曝光的等级，这并不是一个好的方法，因为当快门速度增加的时候，光圈会被关闭导致主要目标变得太黑而不被看见。为了克服这个问题，一种称为背光补偿的方法通过加权的区域理论被广泛使用在多数摄像机上。影像首先

11、被分割成7块或6个区域（两个区域是重复的），每个区域都可以独立加权计算曝光等级，例如中间部分就可以加到其余区块的9倍，因此一个在画面中间位置的目标可以被看得非常清晰，因为曝光主要是参照中间区域的光线等级进行计算。然而有一个非常大的缺陷，如果主要目标从中闲移动到画面的上下左右位置，目标会变得非常黑，因为现在它不被区别开来已经不被加权。问：什么是无色滚动？答：数字讯号处理器视频摄像机使用在荧光灯下时，只能产生严重色滚动的影像。影像会从白色转变成蓝色、粉红色再回到白色，如此循环。这是因为交流电源运行在50/60赫兹所引起的问题。白热灯泡能提供稳定的光线，而日光灯的光线由于交流电的强度和色彩以8.3m

12、s的速度在变换而波动。传统摄像机计算出白平衡需要 100150ms（0.10.15） ，比交流电慢了8.5ms，因此永远不能赶上。对当前影像通过8次循环周期才能清楚地产生色滚动。问：什么是垂直同步、彩色视频复合信号同步、外同步、直流线锁定和完全同步？答：这是摄像机之间不同的同步方法。全体锁定是两部用于精密的应用如广播摄影棚摄像机之间完全同步最好的方法。它将同步：水平，垂直，偶数/奇数区域，色彩触发频率和阶段。垂直同步是最简单的方法来同步两部摄像机，通过垂直驱动频率来保证视频能够采用老式的切换期或者四分割机器，在同一个监视器上显示几个影像源。垂直驱动信号通常由重复频率20/16.7毫秒（50/6

13、0赫兹）和脉冲13毫秒宽度的脉冲组成。彩色视频复合信号代表视频和彩色触发信号，意味着摄像机能和外部的复合彩色视频信号同步。然而尽管称作彩色视频复合信号同步，实际上只进行水平同步和垂直同步，而没有色彩触发同步。外同步非常类似于彩色视频复合信号同步。一个摄像机能够同步于另一个摄像机的视频信号，一个外同步摄像机能使用输入的彩色视频复合信号，提取水平和垂直同步信号来做同步。直流线锁定是一种古老的技术，利用直流50/60赫兹电源线电流来同步摄像机。因为直流24伏电源广泛使用于多数建筑物防火警报系统，由于非常容易获得。由于老型号的切换器和分割系统没有数字记忆功能，要保持稳定的影像，摄像机之间的同步非常必要

14、，直流线锁定就是摄像机同步于交流50/60赫兹，彩色信道之间时间的关联和水平/垂直信号没有约束会导致糟糕的色彩转换（色彩阶段设计），因此所有使用交流线锁定的用户不可避免地失去很好的色彩转换。幸运的是，现在的分割器和16通道复合处理器以及硬盘录象机都有内部记忆体来克服这个问题，不再需要同步信号，因此交流线锁定可能若干年后会被淘汰掉。问：CCD摄像机最小能到什么程度？是11.5X50毫米或者22X23毫米的极限吗？答：CCD摄像机尺寸主要依赖于4个主要的部件，CCD传感器的尺寸，数字讯号处理器，CDS和垂直驱动。因为这些芯片必须由不同的半导体技术制造，所以不可能合并到一个单IC中，CCD传感器作为

15、主要的部分，已经大幅缩小了，从2/3英寸到1/2英寸到1/3英寸到1/4英寸和1/6英寸及1/7英寸，然而CCD尺寸越小感光性能就越差，因此1/6英寸CCD就已经比1/4英寸差了很多，因此1/4英寸CCD多年来一直是主流。一个1/4英寸CCD具有10X10毫米的尺寸成为主要部件，数字讯号处理器如果采用15X15毫米QFPGA封装将大于CCD，进一步加大摄像机单板的尺寸。当今多数公司只能缩减CCD摄像机板机尺寸到38X38毫米1 cctv的含义是什么？ 答： cctv 是英文closed circuit television的缩写，意思是闭路电视监控系统，现阶段已改叫做视频监控系统。 2 什么是

16、镜头的焦距？ 答： 从光学原理来讲焦距就是从焦点到透镜中心的距离。即焦距长度。如f=8-24mm，就是指镜头的焦距长度为8-24mm。 3 焦距长短与成像大小 视角大小有什么关系？ 答： 焦距长短与成像大小成正比，焦距越长成像越大，焦距越短成像越小。镜头焦距长短与视角大小成反比，焦距越长视角越小，焦距越短视角越大。4焦距长短与景深 透视感又什么关系？ 答： 焦距长短与景深成反比，焦距越长景深越小，焦距越短景深越大。焦距长短与透视感的强弱成反比，焦距越长透视感越弱，焦距越短透视感越强.5 什么是监控摄像机的后焦调整？ 答： 当安装上标准镜头，要使被摄景物的成像恰好成在ccd图像传感器的靶面上，可

17、以采用固定镜头，而调整ccd的位置的方法这种方法叫监控摄像机的后焦条整. 6 什么是镜头f值？ 答： f 值即指镜头之明亮度。镜头规格中所显示最大口径比1:1.2之1.2即为f值。f值越小表示镜头之明亮度越高。f值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。镜头之射入光量与光束之断面积镜头的有效口径d的平方成比例，因此影像明亮度为f值平方之反比。由此推算，f值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。 7 什么是镜头的光圈？ 答： 光圈的功能就如同我们人类眼睛的虹蟆，主要用来调整监控摄像机的进光量，f表示镜头的孔径，较小的f值表示较大的光圈. 8 什么是景深？ 答： 当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到

18、其后面的某一段距离内的所有景物也都当清晰的。焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深. 9 什么是广角镜头？（wide angle） 答： 广角镜头因焦距非常短，所以投射到底片上的景物就变小了扩阔镜头拍摄角度，除可拍摄更多景物，更能在狭窄的环境下拍摄出宽阔角度的影像。视角90度以上，观察范围较大，近处图像有变形。 10 什么是长焦镜头？ 答： 视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米，11 什么是变焦镜头？ 答： 镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长成像越大。12 什么是光学变焦？ 答： 是依光学镜头结构来实现变焦，就是通过镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大

19、，能拍摄的景物就越远13 什么是三可变镜头？ 答： 光圈、聚焦、焦距均需人为调节 14 什么是二可变镜头？ 答： 通常是自动光圈镜头，而聚焦和焦距需人为调节15 什么是镜头的视频驱动？（video driver) 答： 它将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，这种视频输入型镜头内包含有放大器电路，用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制. 16 什么是镜头的直流驱动(dc driverno amp) 答： 它利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，这种镜头内只包含电流计式光圈马达，监控摄像机内没有放大器电路。二种驱动方式产品不具可互换性，但现已有通用型自动光圈镜头推出

20、. 17 c型接口与cs型接口的区别是什么？ 答： 镜头安装有c型和cs型两种，c型安装的镜头在ccd摄像机与镜头间多了5mm 调整光圈值的环。c型安装的摄像机可用cs型镜头，但cs安装的摄像机不能使用c型镜头. 18 什么是非球面镜头？(aspherical lens) 答： 镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线，并且在设计时就考虑到了镜头的相差、色差、球差等校正因素，通常一片非球面镜片就能达到多个球面镜片矫正像差的效果，因此可以减少镜片的数量，使得镜头的精度更佳、清晰度更好、色彩还原更为准确、镜头内的光线反射得以降低，镜头体积也相应缩小。非球面镜头具有变倍高、物距短、光圈大

21、的特点。变倍高可以简化镜头的种类，物距短可以应用在近距离摄像的场合，光圈大则可以适应光线较暗的场所，因此应用领域日渐宽广。日本avenia的非球面镜头产品ssv0770，近摄距离可到30cm， 19 什么是镜头的相对孔径 答： 为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。假定光圈的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜头实际的有效孔径为d，比d大，d与焦距f之比定义为相对孔径a，即a=d/f，镜头的相对孔径决定被摄像的照度，像的照度与镜头的相对孔径的平方成正比，一般习惯上用f=f/d，即相对光径的倒数来表示镜头光圈的大小。f值越小，光圈越大，到达ccd芯片的光通量就越大。所以在焦距

22、f相同的情况下，f值越小，表示镜头越好。 20 什么是cmos？什么是ccd？ 答： cmos全称为complementary metal-oxide semiconductor，中文翻译为互补性氧化金属半导体。cmos的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，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. ccd全称为charge coupled device，中文翻译为电荷藕合器件。它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷。因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、

23、寿命长、抗震动等优点。而其上的感光元件则称之为“像素”。ccd像素数目越多、单一像素尺寸越大，收集到的图像就会越清晰.21 ccd芯片的尺寸有那些？ 答： ccd的成像尺寸常用的有1/2、1/3 1/4 尺寸越小的监控摄像机的体积可以做得更小些。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。芯片规格 成像面大小(宽x高) 对角线 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm 22 什么是had传感器 答： had（hole-accumulation diode）传感器是在n型基板，p型，n+2极体的表面上，加上正孔蓄积层，这是sony独特的构造。由于设计了这层正孔蓄积

24、层，可以使感测器表面常有的暗电流问题获得解决。另外，在n型基板上设计电子可通过的垂直型隧道，使得开口率提高，换句换说，也提高了感度。在80年代初期，索尼将其领先使用在可变速电子快门产品中，在拍摄移动快速的物体也可获得清晰的图象。 23 什么是super had ccd 答： ccd的单位面积也越来越小，微小镜片技术，已经无法再提升感亮度，如果将ccd组件内部放大器的放大倍率提升，将会使杂讯也被提高，画质会受到明显的影响。索尼在ccd技术的研发上又更进一步，将以前使用微小镜片的技术改良，提升光利用率，开发将镜片的形状最优化技术，即索尼 super had cc技术。基本上是以提升光利用效率来提升

25、感亮度的设计，这也为目前的ccd基本技术奠定了基础。 24 什么是exview had ccd ？ 答： 比可视光波长更长的红外线光，也可以在半导体硅芯片内做光电变换。可是至当前为止，ccd无法将这些光电变换后的电荷，以有效的方法收集到感测器内。为此，索尼在1998年新开发的“exview had ccd”技术就可以将以前未能有效利用的近红外线光，有效转换成为映像资料而用。使得可视光范围扩充到红外线，让感亮度能大幅提高。利用“exview had ccd”组件时，在黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深层中做的光电变换时，会漏出到垂直ccd部分的smear成分，也可被收集到传感器

26、内，所以影响画质的杂讯也会大幅降低 25 什么是扫描制式，常用的有那些？ 答： 电视制式是指一个国家的电视系统所采用的特定制度和技术标准。具体来说就是对现在世界上共有三种电视制式，目前全世界大部分国家（包括欧洲多数国家、非洲、澳洲和中国）采用pal制, 采用25fps帧率；美国、日本、加拿大等国采用的是由国家电视标准委员会（ntsc）制定的ntsc制，采用30fps帧率（精确地讲为29.97 fps）；另一种制式secam制主要用于法国、前苏联及东欧国家。 26 ccd摄像机的工作方式是什么？ 答： 被摄物体的图像经过镜头聚焦至ccd芯片上，ccd根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的

27、电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。27 什么是监控摄像机的像素？ 答： 像素是衡量摄像头ccd的一个重要指标之一。一般来说，像素较高的产品其图像的品质越好。但另一方面也并不是像素越高越好，对于同一个画面，像素越高的产品它的解析图像的能力越强，为了获得高分辨率的图像或画面，它记录的数据量也必然大得多，对于存储设备的要求也就高得多。 28 什么是摄像机的分辨率？ 答： 通常是指水平解晰度，除非特别指定垂直时。评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的

28、数目。常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为330-540，其数值越大成像越清晰。29 什么是监控摄像机的光谱响应特性？ 答： ccd器件由硅材料制成，对近红外比较敏感，光谱响应可延伸至1.0um左右。其响应峰值为绿光(550nm)。夜间隐蔽监视时，可以用近红外灯照明，人眼看不清环境情况，在监视器上却可以清晰成像。由于ccd传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以ccd对紫外不敏感。彩色摄像机的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条，所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。 30 监控摄像机的数字信号（dsp）处理指的是什么？ 答： dsp（digital signal processin

29、g）是数字信号处理的缩写。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，源源超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。 dsp芯片提高了摄像机的视频处理及操作性能 。 31 什么是监控摄像机的曝光量？ 答： 曝光量是图像构成，最原始的关键因素，它主要由光圈(aperture)以及快门(shutter)两方面决定。 32 什么是监控摄像机的最低照度？答： 最低照

30、度也称为灵敏度。是ccd对环境光线的敏感程度，或者说是ccd正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（lux），数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。黑白摄像机的灵敏度大约是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。 33 什么是监控摄像机的数字变焦（digital zoom） 答： 实际上是画面的电子放大，把原来ccd影像感应器上的一部份像素使用插值处理手段做放大,将ccd影像感应器上的像素用插值算法将画面放大到整

31、个画面。通过数码变焦，拍摄的景物放大了，但它的清晰度会有一定程度的下降，有点像vcd或dvd中的zoom功能,所以数码变焦并没有太大的实际意义。 34 什么是监控摄像机的快门(shutter) 答： 快门是镜头前阻挡光线进来的装置，一般而言快门的时间范围越大越好。秒数低适合拍运动中的物体，某款摄像机就强调快门最快能到1/16000秒，可轻松抓住急速移动的目标。不过当你要拍的是夜晚的车水马龙，快门时间就要拉长，常见照片中丝绢般的水流效果也要用慢速快门才能拍出来。 35 什么是光学变焦（optical zoom）？ 答： 数码摄像机依靠光学镜头结构来实现变焦。数码摄像机的光学变焦方式与传统35mm相机差不多，就是通过镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。 36 什么是监控摄像机的白平衡？(white balance、w/b) 答： 物体颜色会因投射光线颜色产生改变，在不同光线的场合下拍摄出的照片会有不同的色温。例如以钨丝灯(电灯泡)照明的环境拍出的照片可能偏黄，一般来说，ccd没有办法像人眼一样会自动修正光线的改变。所以通过白平衡的修正，它会按目