调节各台摄象机的“相位调节”电位器,因摄象机在出厂时,其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相的,故使用相位延迟电路可使每台摄象机有不同的相移,从而获得合适的垂直同步,相位调整范围0~360度。
(2)自动增益控制
所有摄象机都有一个将来自 CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器,其放大量即增益,等效于有较高的灵敏度,可使其在微光下灵敏,然而在亮光照的环境中放大器将过载,使视频信号畸变。为此,需利用摄象机的自动增益控制(AGC)电路去探测视频信号的电平,适时地开关AGC,从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作,此即动态范围,即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度,从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。
(3)白平衡
A、自动白平衡
连续方式——此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整,范围为2800~6000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的,使色彩表现自然,但对于景物中很少甚至没有白色时,连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。
按钮方式——先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标,然后将自动方式开关从手动拨到设置位置,保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止,在白平衡被执行后,将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置,此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中,直至再次执行被改变为止,其范围为2300~10000K,在此期间,即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠,适用于大部分应用场合。
B、手动白平衡
开手动白平衡将关闭自动白平衡,此时改变图像的红色或兰色状况有多达107个等级供调节,如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。除次之外,有的摄象机还有将白平衡固定在3200K(白炽灯水平)和5500K(日光水平)等档次命令。
(4)色彩调整
对于大多数应用而言,是不需要对摄象机作色彩调整的,如需调整则需细心调整以免影响其他色彩,可调色彩方式有:
红色—黄色色彩增加,此时将红色向洋红色移动一步。
红色—黄色色彩减少,此时将红色向黄色移动一步。
兰色—黄色色彩增加,此时将兰色向青兰色移动一步。
兰色—黄色色彩减少,此时将兰色向洋红色移动一步。
摄像头的安装调试
需要注意的是:可能出现下列情况:
①在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象
②图像显著地闪烁和色彩重现性不稳定
③白平衡有周期性变化,如果发生这些现象,应使用ALC 镜头。
以固定光圈镜头采用ELC方式时,图像的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深。因此,摄像头在完全打开固定光圈镜头而采用ELC方式时,景深会比使用ALC式镜头时小,而且图像上远处的物体可能不在焦点上。
镜头是自动光圈镜头时,需要将开关拨到ALC方式。
BLC ON/OFF(背光补偿开关):当强大而无用的背景照明影响到中部重要物体的清晰度时,应该把开关拨到ON位置。
意:
①当与云台配用或照明迅速改变时,建议把该开关放在OFF位置,因为在ON位置时,镜头光圈速度变慢;
②如果所需物体不在图像中间时,背光补偿可能不会充分发挥作用。
LL/INT(同步选择开关):此开关用以选择摄像头同步方式,INT为内同步2:1隔行同步;LL为电源同步。有些摄像头还有一个LL PHASE电源同步相位控制器,当摄像头使用于电源同步状态时,此装置可调整视频输出信号的相位,调整范围大概是一帧。(调整需要专业人员进行)
VIDEO/DC(镜头控制信号选择开关):ALC自动光圈镜头的控制信号有两种,当需要将直流控制信号的自动光圈镜头安装在摄像头上时,应该选择DC位置;需要安装视频控制信号的自动光圈镜头时,应该选择VIDEO位置。
当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时,还会有一个视频电平控制(VIDEO LEVEL L/H)可能需要调整,该控制器调节输出给自动光圈镜头的控制电平,用以控制镜头光圈的开大和缩小(即进光量)。
在摄像头的配件中,有一个黑色的小插头,插头有四个针,联接摄像头上的黑色插座。如果用DC驱动的自动光圈镜头,镜头上已经作好了插头,只要插在插座上,把选择开关拨到DC即可;如果用视频驱动的自动光圈镜头,需要用户根据说明书上的标注,用烙铁焊好。由于厂家定义不同,所以焊法也有区别,请安装时留意。
SOFT/SHARP(细节电平选择开关):该开关用以调节输出图像是清晰(SHARP)还是平滑(SOFT),通常出厂设定在SHARP位置。
FLICKERLESS(无闪动方式):在电源频率为50 Hz的地区,CCD积累时间为1/50秒,如果使用NTSC制式摄像机,其垂直同步频率为60Hz,这样将造成视觉影像不同步,在监视器上出现闪动;反之,在电源为60Hz的地区用PAL制式摄像机也会有此现象。为克服此现象,在电子快门设置了无闪动方式档,对NTSC制式摄像机提供1/100秒,对PAL制式摄像机提供1/120秒的固定快门速度,可以防止监视器上图像出现闪烁。手动电子快门:有些用户使用CCD摄取运动速度比较快的物体,如果用1/50秒速度拍摄,会产生拖尾现象,严重影响图像质量。有些摄像头给出了手动电子快门,使CCD的电荷耦合速度固定在某一值,例如1/500、1/1000、1/2000秒等等,此时CCD的电荷耦合速度提高,这样采集下来的图像相对来说会减少拖尾现象,而且对于观测高速运动或电火花一类物体,必须使用此设置。所以,某些专用摄像头给出了手动电子快门,提供给特殊用途的用户。手动电子快门的调整需要参看随机说明书,在此就不再赘述了。
补充说明:有很多用户要求在晚间没有光线的环境下监控,请注意:由于CCD摄像头同样是靠光线反射来成像,如果没有光,它的图像只会是一片漆黑再加上很多雪花。如何得到图像呢?一种方法是加可见光照明,如路灯、探照灯;一种是加红外灯(特别是要求不能安装可见光源的场合),对于彩色CCD摄像头,对红外光响应不够,有一些日夜两用彩色摄像头在夜间会自动转成黑白模式。所以,您的监控系统要求夜间使用,一定要采用黑白CCD摄像头。
红外灯有室内、室外,短距离和长距离之分,一般常用室内10~20米范围的红外灯,由于墙壁的反射,图像效果还不错;用在室外长距离的红外灯效果就不会很理想,而且价格昂贵,不到必要时一般不采用。
视频切换与控制主机
1、单纯型的云台、镜头及防护罩控制器
其功能是仅仅实现对单台或多台执行云台旋转、上下俯仰、对云台上的摄象机镜头控制聚焦、光圈调整及变焦变倍功能,较复杂的装置还可对云台上的防护罩作加热、除霜等控制。
2、手动视频切换器
它是视频切换器最简单的一种,该装置上有若干按键,用以对单一监视器输出显示所选择的某台摄象机图像。手动切换比较经济可靠,可将4~16路视频输入切换到一台监视器上输出。其缺点是使用这种类型切换器对摄象机进行手动切换时,监视器上会出现垂直翻转和滚动,直至监视器确定有输入摄象机的垂直同步脉冲后才会消失。
3、顺序视频切换器
多路视频信号要送到同一处监控,可以一路视频对应一台监视器,但监视器占地大,价格贵,如果不要求时时刻刻监控,可以在监控室增设一台切换器,把摄像机输出信号接到切换器的输入端,切换器的输出端接监视器,切换器的输入端分为2,4,6,8,12,16,切换器有手动切换、自动切换两种工作方式,手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路;自动方式是让预设的视频按顺序延时切换,切换时间通过一个旋钮可以调节,一般在1秒到35秒之间。切换器的价格便宜(一般只有三五百元),联接简单,操作方便,但在一个时间段内只能看输入中的一个图像。要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像,就需要用画面分割器。顺序视频切换器是使来自多台摄象机的图像在一台监视器上选择显示一幅,再显示另一幅,摄象机的显示顺序和显示停留时间可由用户程序设置或修改。顺序视频切换器采用垂直间隔切换,以消除监视器上的图像闪烁、抖动或滚动,使观察监视器的人可以舒适地观看。所谓垂直间隔切换,是视频播放时切换视频的一种方式。切换器中的电子系统寻找每一台摄象机的垂直同步脉冲,然后切换这一垂直脉冲间的视频,消除监视器上的垂直滚动和抖动,得到无滚动切换的效果。实现无滚动切换的前提是摄象机需要有行同步电路,这样多台摄象机用同一交流电源相位的电源供电时,可使多台摄象机同时产生垂直同步脉冲,这也是使用24V交流电源的摄象机能在闭路电视监控系统中得到广泛应用的原因之一。
在较大型的系统中,如果摄象机使用不同相位的非24V交流电源,此时需要消除监视器上的垂直滚动,则要么要求摄象机具有非同步或信号锁定功能,要么使用摄象机上的可调相位选择,根据不同交流电源相位间的垂直同步定时差异来进行调整。为了监控的需要,一般顺序切换器带有报警切换功能,即发生报警时,该顺序切换器会自动将报警区域的摄象机图像切换到监视器上显示输出。
4、视频矩阵切换与控制主机
所谓视频矩阵切换就是可以选择任意一台摄象机的图像在任一指定的监视器上输出显示,犹如M台摄象机和N台监视器构成的M*N矩阵一般,视应用需要和装置中模板数量的多少,矩阵切换系统可大可小,小型系统是4*1,大型系统可以达到1024*256或更大。
在以视频矩阵切换与控制主机为核心的系统中,每台摄象机的图像需要经过单独的同轴电缆传送到切换与控制主机;对云台与镜头的控制,则一般由主机经由双绞线或者多芯电缆先送至解码/驱动器,由***先对传来的信号进行译码,即确定执行何种控制动作。解码/驱动器具有的功能如下:
(1)前端摄象机电源的开关控制。
(2)对来自主机的命令进行译码,控制云台与镜头,可完成的动作有:
云台的左右旋转 、云台的上下俯仰、云台的扫描旋转(定速或变速) 、云台预置位的快速定位 、镜头光圈大小的改变 、镜头聚焦的调整 、镜头变焦变倍的增减 、镜头预置位的定位 、摄象机防护罩雨刷的开关 、某些摄象机防护罩降温风扇的开关(大多数采用温度控制自动开关) 、某些摄象机防护罩除霜加热器的开关(大多数采用低温时自动加电至指定温度时自动关闭)
(3)通过固态继电器提高对执行动作的驱动能力。
5、同轴视控矩阵切换控制系统
它是以微处理器为核心具有视频矩阵切换和对摄象机前端控制能力的系统。同轴视控传输技术是当今监控系统设备的发展主流,它只需要一根视频电缆便可同时传输来自摄象机的视频信号以及对云台、镜头、预置功能等所有的控制信号,这种传输方式节省材料和成本、施工方便、维修简单化,在系统扩展和改造时更具灵活性。
同轴视控实现方法有两类,一是采用频率分割,即把控制信号调制在与视频信号不同的频率范围内,然后同视频信号复合在一起传送,再在现场做解调将两者区分开;二是利用视频信号场消隐期间来传送控制信号,类似于电视图文传送。
同轴视控切换控制主机因是通过单根电缆实现对云台、镜头等摄像前端的动作控制,故必定要主机端编码经传输后在前端译码方式来完成。这就决定了在摄像前端也需要有完成动作控制译码和驱动的***装置。与普通视频矩阵切换系统不同的是,此类***与主机之间只有一个连接同轴电缆的BNC接插头。
6、微机控制或微机一体化的矩阵切换与控制系统
这是随着计算机应用的普及而出现的电脑式切换器,有的由计算机芯片和外围电路控制,有的直接以微机控制,除完成常规的视频矩阵切换和对摄象机前端的控制功能外,它同时具有很强的计算机功能。例如它有较强的键盘密码系统可以有效地防止无权者操作使用;它有启动配置程序,能够以下拉式菜单的方式进行程序控制;它有系统诊断程序以监视系统所有功能;有打印机接口可以输出整个系统的操作情况;它有网络互联功能,有多种输入/输出接口,有的系统还有视频图像的移动探测报警功能。微机一体化控制系统均内置有多路报警输入与输出,可配接多台分控键盘和连接较多的***。大型系统可用于分级层控连网。
选择及安装
安装注意事项:由于监控主机输出信号是485码,与模拟信号是无法抗衡的,所以在安装时要做好设备的接地工作,保证回路内没有强电反馈给通讯口,否则会烧坏通讯芯片,使主机无法工作。
其他监控器材
云台(Pan&Tilt)云台就是两个交流电组成的安装平台,可以水平和垂直的运动,将摄象机安装于其上,实现摄象机多个自由度运动的装置,满足对固定监 控目标的快速定位,或对大范围监控环境的全景观察。对云台的选择可以按下列分类来加以区分。在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小,也要考虑性能价格比和外型是否美观。
1、从能够承受负载能力划分
轻载云台——最大负重20磅(9.08公斤)。
中载云台——最大负重50磅(22.7公斤)。
重载云台——最大负重100磅(45公斤)。
防爆云台——用于危险环境下、能够防爆和防粉尘点燃的云台,带高转矩交流电机和可调螺杆驱动,可负重100磅。
2、按使用环境分为室内型和室外型,主要区别是室外型密封性能好,防水、防尘,负载大。
3、从运动方向划分
水平旋转云台——仅能实现水平旋转运动,故亦称为转台。
全方位云台——既能够作水平旋转运动,也能够作垂直俯仰运动,有的还能够做结合两者的复合运动。
4、从回转范围划分
水平旋转有0~355度云台,两端设有限位开关,还有360度自由旋转云台,可以作任意个360度旋转。
垂直俯仰均为90度,现在已出现垂直可做360度、并可在垂直回转至后方时自动将影响调整为正向。
5、从旋转速度划分
恒速云台——只有一档速度,一般水平旋转速度最小值为6~12度/秒,垂直俯仰速度为3~3.5度/秒。但快速云台水平旋转和垂直俯仰速度更高。
可变速云台——水平旋转速度范围为0~ 400度/秒,垂直倾斜速度范围多为0~120度/秒,但已有最高达400度/秒的产品。
6、按安装方式分为侧装和吊装,即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。
7、按外形分为普通型和球型,球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中,除了防止灰尘干扰图像外,还隐蔽、美观、快速。
摄象机防护罩与固定支架
防护罩是为了保证摄象机和镜头有良好工作环境的辅助性装置,它将二者包含于其中。支架是固定云台及摄象机防护罩的安装部件。一般方式为在支架上安装云台,再将带或不带防护罩的摄象机固定在云台上。
1、支架
普通支架有短的、长的、直的、弯的,根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求,再有就是安装位置,因为从实践中我们发现,很多室外摄像机安装位置特殊,有的安装在电线杆上,有的立于塔吊上,有的安装在铁架上……由于种种原因,现有的支架可能难以满足要求,需要另外加工或改进,这里就不再多说了。制作支架的材料有塑料、金属镀铬、压铸。支架多种多样,依使用环境不同和结构不同,主要有以下类型:
(1)天花板顶基支架,一端固定在天花板上,另一端为可调节方向的球形旋转头或可调倾斜度平台,以便摄象机对准不同的方位。有直管圆柱形和T形之分。
(2)墙壁安装型支架,一端固定在墙壁上,其垂直平面用于安装摄象机或云台,对于无云台的摄象机系统,其摄象机可以直接固定在支架上,也可以固定在支架上的球形旋转接头或可调倾斜平台上。
(3)墙用支架加上安装连板可构成墙角支架,墙角支架加上圆柱安装连板,可将其安装在圆柱杆上。
2、摄象机防护罩
防护罩也是监控系统中最常用的设备之一,主要分为室内和室外两种。室内防护罩主要区别是体积大小,外形是否美观,表面处理是否合格。功能主要是防尘、防破坏。
室外防护罩密封性能一定要好,保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器,可以更好的保护设备。当天气太热时,排风扇自动工作;太冷时加热板自动工作;当防护罩玻璃上有雨水时,可以通过控制系统启动雨刮器。摄象机防护罩的选择,首先是要包容所使用的摄象机加镜头,并留有适当的富余空间,其次是依据使用环境选择适合的防护罩类型,在此基础上,将包括防护罩及云台在内的整个摄像前端之重量累计,选择具有相应承重值的支架。还要看整体结构,安装孔越少越利于防水,再看内部线路是否便于联接,最后还要考虑外观、重量、安装座等等。
在防护罩中,除了用于一体化摄像系统的球形防护罩外,还有圆柱形、长方形等不同形状,应用场合有室内型和室外型两大类。室内摄象机防护罩以装饰性、隐蔽性和防尘为主要目标,而室外型因属全天候应用,要能适应不同的使用环境。 防护罩的材料主要有铝质、合金、挤压成型、不锈钢等
一、 视频监视器
监视器是监控系统的标准输出,有了监视器我们才能观看前端送过来的图像。监视器分彩色、黑白两,尺寸有9、10、12、14、15、17、21、29英寸等,常用的是17寸。监视器也有分辨率,同摄像机一样用线数表示,实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配。另外,有些监视器还有音频输入、S-video输入、RGB分量输入等,除了音频输入监控系统用到外,其余功能大部分用于图像处理工作,在此不作介绍。 清晰度:彩色监视器一般在300-500线黑白监视器一般在700-1000线,专业监视器与普通电视机的差别在于:其一是电视清晰度较高;其二是防磁性能好,以便并排安装时不会互干扰,而普通电视机则不具备防磁功能;其三是可靠性好,监视器可以接受长时间不间断工作,而普通的电视机则不能。在最小系统中可以仅有单台监视器,而在大系统中则可能是由数十台监视器组成的电视墙;监视器可以是黑白的,但更多的是彩色监视器;既可以是6英寸、9英寸的小屏幕监视器,也可以是40英寸左右的大型监视器、等离子体平板显示器或上百英寸的投影;在实际应用中,既可用专业级的纯监视器,也可用价格便宜的彩电取而代之;在图像显示质量方面,有用标准分辨率的监视器,也有追求高图像质量而采用的高分辨率监视器。从使用角度而言,实用性是对其作出选择的前提,特别体现在下列各点上:
(1)监视器类型的选择应与前端摄象机类型基本匹配,黑白摄象机一般具有分辨率较高的特点,且价格较为低廉,在以黑白摄象机为主构成的系统中,宜采用黑白监视器。
(2)对于不仅要求看得清楚而且具有彩色要求的场合,随着大量使用彩色CCD摄象机,此时视频图像的显示必然用彩色监视器,但此时对彩色监视器分辨率的选择要适中,350~400线是较理想的标准。
(3)600~800线分辨率的高档CRT彩色监视器,其刷新率一般为每秒75~80帧,只宜用在图像质量要求极高的场合。
(4)除分辨率指标外,目前时兴的是监视器具有易于控制和调节的功能。