监控镜头与低照度方案

监控镜头与低照度方案为了扩大监控范围，要求监控摄像机能实现旋转、变焦、变放大倍数，自动聚焦等。这些功能的实现，需要数字硬盘录象机通过控制器对摄像机进行控制。1、旋转控制工程师们利用云台来安装和固定摄像机，云台分为固定云台和电动云台。固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后，调整摄像机的水平和俯仰角度，达到最好的工作状态后锁定调整机构就可以了。电动云台安装了步进电机，电机接受来自控制器的信号，带动摄像机旋转实现精确定位，适用于大范围监控。云台根据其回转的特点可分为只能左右旋转的水平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转的全方位云台。一般来说，水平旋转角度为0°～350°，垂直旋转角度为+90°。恒速云台的水平旋转速度一般在3°～10°/s，垂直速度为4°/s左右。变速云台的水平旋转速度一般在0°～32°/s，垂直旋转速度在0°～16°/s左右。在一些高速摄像系统中，云台的水平旋转速度高达480°/s以上，垂直旋转速度在120°/s以上。2、实现电动变焦、变倍、自动聚焦（1）所谓一体化摄像机就是使镜头、CCD芯片、视频处理电路、电源、机壳整合为一个整体，可以实现电动变焦、变倍、自动聚焦功能。能否快速、准确的实现自动聚焦是评价一体化摄像机品质的关键。好的产品可以一次性准确聚焦，而品质不好的产品，在聚焦时会来回往复，需要多次才能定焦。目前的一体化摄像机以16、18、20、22、27、32倍变倍为主流，发展趋势是照度越来越低，光学倍数越来越高。注意这里的变焦倍数是指光学变倍。一体化摄像机的关键技术是镜头、CCD和DSP处理模块。高档镜头主要被日本厂商所掌握，如Canon、Camputar、Avenir等。CCD芯片以日本Sony为主，SonyCCD分为SuperHAD和Exview两种类型，其中Exview是最新技术，普遍采用1/4寸尺寸，性噪比高于SuperHAD；在DSP处理芯片上，Sony的DSP芯片可以很好的处理图像色彩，使图像看上去十分鲜艳。而Canon、Nikon的DSP在捕光模式和对焦上比较好。（2）采用电动变焦镜头+普通摄像机把电动变焦镜头和普通摄像机结合起来，利用普通摄像机视频驱动的原理，实现镜头焦距、光圈、聚焦的自动控制。目前有些厂家开发出了超高倍率的60倍电动变焦镜头D60×12.5。其750mm（使用变焦扩展镜时可达1500mm）的焦距可以鲜明地识别3公里远处的人物。如何在光照条件很差的环境中拍摄到清晰的图像监控摄像机要求能在夜晚光照条件很差甚至是没有光的环境中，也能拍摄到清晰图像。在摄像机的指标中，我们常常可以看到低照度这一项。1、照度的概念照度是测量摄像机感光度的单位，用勒克司（Lux）表示，也就是摄像机能在多暗的光照条件下拍摄到图像。勒克司（Lux）的值越低，表明摄像机能在光照条件更低的情况下拍摄到清晰的图像。我们知道摄像机产生的视频信号标称值为1v，标准值为700mv，比如采用光圈为F1.2的镜头，当被拍摄景物的照度值为0.02Lux时,摄像机输出的视频信号幅值为标准幅值700mv的33%-50%，这时摄像机的最低照度为0.02Lux/F1.2。测试最低照度值必须注意镜头光圈大小，F值越小，光圈越大，需要的照度越低。不同的光圈，最低照度值是不同的。2、实现低照度摄象的方案我们知道CCD摄像机可以分为彩色与黑白摄像机，普通摄像机的最低照度见下表。普通摄像机的最低照度可见光的波长范围为380nm～780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以CCD不能接受紫外光。普通彩色摄像机的CCD芯片上有红、绿、蓝三色滤光条，所以彩色摄像机不能感受红外光。而普通CCD黑白摄像机的光谱范围很宽，不仅能感受可见光，而且可以感受红外光。根据以上原理，在光照条件很差的环境中，工程师们常常采用以下方案拍摄到清晰的图像。（1）、普通低照度CCD黑白摄像机+红外灯在监控现场安装红外灯辐射“照明”，产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光，通过CCD黑白摄像机可以实现夜间拍摄。（2）、彩色转黑白摄像机+红外灯所谓彩色转黑白摄像机就是指白天是彩色摄像机，到了晚上光照条件很差的时候，利用黑白图像对红外线感度较高的特点，自动切换为黑白方式,在红外线的配合下进行拍摄。和红外灯配合时候，低照度摄像机必须满足红外灯支持的最低照度。（3）、红外低照度彩色摄像机红外低照度彩色摄像机的红外感度比一般摄像机高4倍以上，可以在零照度（0Lux）下工作。（4）低速快门摄像机低速快门摄像机又称画面累积型摄像机，通过电脑连续存储多帧（最多达128帧）因光线不足而较模糊的画面，并累积起来，成为清晰的画面，借助SLOWSHUTTER技术，实现在0.008LUX/F1.2照度下进行拍摄。这种低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆、夜间生物活动观察、夜间军事海岸线监视等。（5）、超低照度摄像机超低照度摄像机采用EXVIEWHAD技术大大提高了感光度，其彩色照度可达0.05LUX，黑白则可达0.003-0.001LUX。当配用专用的红外设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实现0Lux下拍摄。