2006第7讲闭路电视监控系统摄像机.ppt

闭路电视监控系统 * 摄像机 云台 监听器 报警探测器 视频 信号 矩阵 切换 控制器 显示器 视频分配器 画面分割器 前端设备 主控系统 传输系统 一 闭路电视监控系统的基本组成 后端设备 分控器 问题1: 电视监控系统实现的主要功能有哪些? 摄像前端装置 摄像机 枪式摄像机 半球摄像机 半球摄像机 一体化快球摄像机 图片见Word 左图：常见的DV级别的数字式摄像机 右图：演播室内的专用摄像机 1 镜头 (1 )光学成像的基本概念 镜头 物象 CCD靶面 像空间或像方 具有特定的数值 物空间或物方 空间很大 Q Q’ H H’ B’ F’ 像方焦面 像方焦点 f ’ 焦点与焦平面----焦点是光轴上无限远处点的共轭点(F’) 焦面B’F’ 主点与主平面——主面是横向放大率（像高与物高比）为1的一对共轭面QH与Q’H’ ,主点H与H’ 焦距——主点到焦点的距离称为焦距。与光线方向相同为正 Q Q’ H H’ B F 物方焦面 物方焦点 -f 焦点与焦平面----焦点是光轴上无限远处点的共轭点(F’) 焦面B’F’ 主点与主平面——主面是横向放大率（像高与物高比）为1的一对共轭面QH与Q’H’ ,主点H与H’ 焦距——主点到焦点的距离称为焦距。与光线方向相同为正 (2)理想光学系统的物像位置关系求解 F F’ M’ M N N’ B A y F -x -f -l M P Q H B’ A’ y’ F’ x’ f ‘ l’ M’ P’ Q’ H’ B A y F -x -f -l M P Q H B’ A’ y’ F’ x’ f ‘ l’ M’ P’ Q’ H’ 轴向放大率α——物面沿光轴移动dx（或dl）时，像面相应地移动dx′(或)，则轴向放大率定义为： 或 (3)理想光学系统的放大率 B A y F -x -f -l M P Q H B’ A’ y’ F’ x’ f ‘ l’ M’ P’ Q’ H’ (2) 横向放大率（垂轴放大率）——定义为垂直于光轴的平面上像高与物高之比 B A y F -x -f -l M P Q H B’ A’ y’ F’ x’ f ‘ l’ M’ P’ Q’ H’ （3）角放大率? ——A、A′是光轴上的共轭点，AQ，Q′A′为共轭光线，与光轴所成的孔径角分别为-U与U′，角放大率定义为U′的正切与U的正切之比 -U U （3）焦距 在摄像镜头中，物、像空间都是处于相同介质（空气）中， 镜头的焦距即指的是|f|（或f′）值。 决定景物在画面中的大小,取决于所用镜头的焦距 f：镜头焦距； v和h：CCD靶面垂直尺寸和水平尺寸； D：镜头到目标距离； V和H：能看到的最大景物的垂直和水平尺寸。 手动光圈CS接口 自动光圈　直流驱动 CS型接口 手动变倍镜头-手动光圈  电动变倍镜头 CS型接口 三可变 (4)光圈 光圈F值 = 镜头的焦距/镜头口径的直径 相对孔径与光圈数FN 相对孔径A大，光圈数F小，镜头放入的光量多，CCD芯片成像面上的照度大。镜头的进光量与光圈数F的平方成反比，因此在调光圈数的圆环时，总是标记为1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22、…等比值。数值以倍递增，即每增大一档光圈数，进光量减少1/2，亮度变小一倍。F越小的镜头，入射到CCD靶面的光通量越大，CCD输出的信号幅度也越大。也就是镜头越亮。 2感光器件 目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。 (1)CCD成像尺寸 镜头规格（英寸） 1 / 4 1 / 3 1 / 2 2 / 3 1 CCD 对角线长（mm） 4.5 6 8 11 16 靶面尺寸 H（水平） 3.6 4.8 6.4 8.8 12.8 V（垂直） 2.7 3.6 4.8 6.6 9.6 有时可用大规格的镜头与较小规格的CCD芯片尺寸配套使用。此时镜头成像的视场角将比它的标称值小。（a） 但成像尺寸规格小的镜头，不能用于CCD芯片尺寸大的摄像机，这样将使电视画面四角像质很差，乃至出现黑角，因为镜头太小时，不能完全覆盖CCD芯片的全部有效像素（b） (2)CCD成像尺寸与镜头的配合 ： (3)视场角 视场角即镜头视野的张角。 αh= 2tg－1（h/ 2f）水平方向的称为水平视场角 αv= 2tg－1（v/2f