安防视频监控系统中的一体化与高速球型摄像机


一、一体化彩色CCD摄像机

摄像机枪机,一般需要配置上相应的镜头才能应用。现在,有很多厂家,利用1/4英寸的CCD传感器,采用DSP内置了可以自动聚焦(Auto Focus)的16倍(如F1.6/f:3.9~63mm)光学电动变焦镜头,并具有2倍电子变焦功能,使其总倍率达到了32倍。一般这种型号的摄像机都设置了RS-232的控制接口,因此对于摄像机及其内置电动镜头的所有操作,包括亮度、对比度、自动白平衡等的调节都可以通过计算机经由其RS-232通信口来控制调节。例如,韩国威德曼、三星、世林及日本的很多厂家均有这种称之为一体化的彩色CCD摄像机。还有的摄像机的内置变焦镜头是采用的16倍光学放大,8倍电子放大而使总倍率达到128倍;还有的摄像机采用的是22倍放大的光学变焦和10倍放大的电子变焦的镜头,其总倍率达到220倍等。例如,韩国三星的SSC-421P,它使用的是行间转移型Super HAD(Holo Accumulate Diode,空穴积累二极管)CCD,其最低照度0.02Lx,可设置区域背光补偿及适应多种光照条件的背光补偿,自动追踪白平衡,并有10位A/D转换器和画中画功能等。

一体化摄像机中的关键技术是自动光圈与自动聚焦控制技术。一般自动光圈控制采用的是微处理器控制方式,即将求得的视频信号平均幅度值经A/D变换为数字信号,再由微处理器经过运算后给出相应的光圈控制信号;自动聚焦控制采用的大多是图像处理聚焦控制方式,一般通过检测画面中心约1/4面积的图像信号,经带通滤波,再通过检波平均送到微处理器去处理后给出相应的聚焦控制信号。总之,利用微处理器根据采样得到的信号进行运算编码,以形成系统认可的动作命令码去控制一体化机中的光圈与聚焦电机。

还有的产品是将摄像机、镜头、云台等复合在一个透明的半球形防护罩中,在这种产品中,甚至还将解码器、话筒等都置于一个防护罩里,因而在工程中使用非常方便。这种类型第3章安防视频监控系统前端摄像机摄像机的典型代表是ELBEX公司的半球一体化摄像机。目前,还采用了FRAMELOCK(帧同步锁定)及I-D-CODE(在场消隐中加入16位的编码标识信号)的新技术。

二、快速球形彩色CCD摄像机

快速球形摄像机(Speed Dome)是集DSP摄像机、多倍变焦镜头、全方位云台、球型罩及终端解码器(有的没有解码器)于一体的球形摄像机。其外形设计十分美观,还有椭球形等各种外形,可作为公共场合监视之用,安装于室内又不会破坏装璜的美观;而且,由于它具有360°的摄像范围,比一般摄像机更能达到监视效果。

(1)高速云台驱动器。快速球机内置云台驱动电机,有直流伺服电机或步进电机两种控制方案。直流伺服电机采用电压控制,因此电机在高速和低速时均可平稳运行,且速度变化没有间断及共振点,但有惯性;步进电机是通过控制脉冲一步步运行而没有惯性,但在云台低速运行中不能有效跟踪目标,且在某一运行速度时会发生共振现象,从而使云台抖动严重,且其运行中噪声明显大于直流电机,因此目前多用直流电机控制。快速球机所具备的复杂构造,使得其驱动装置必须具有耐久、可靠、高速及平稳转动等基本特点。此外,驱动装置还需要安装得当,才能在动态监控时减轻画面的抖动,并能在云台旋转时准确地捕捉目标。为确保监控可靠,直流电机的惯性及转动装置所带来的误差,应维持在土0.5°以内。

快速球机360°的水平旋转功能,通常叫自动摇移(Auto Pannig)。用户可把快速球机设定为“自动水平”状态来对监控区域实行持续的巡察。某些高级快速球机,摄像部件具有自动翻转180°返回到起始位置,从而使球机下面的任何物体也都可以被监控。

(2)摄像机与镜头。Speed Dome采用的技术有:垂直90°向下自动翻转180°(Flip),以此来有效跟踪目标;镜头自动控制(ALC):镜头连续自动聚焦;镜头、云台自适应控制(ZAP)等:其他功能主要涉及选用一体化摄像机本身的功能特点,目前大都选用日本原厂生产的高清晰度、宽动态、高信噪比、背光补偿、自动增益控制、可调节白平衡、以及可调速电子快门等功能的摄像机。快速球机具有以下的特点:能伸缩(变焦)镜头;能自动、快速调焦(Wls);灵敏度高,在照度低于0.05Lux的环境下提供清晰的彩色画面;在照度低于0.01Lux的环境下提供清晰的黑白画面。

(3)可编程功能。快速球成为公共场所最好的监控设备的原因,是它可对预设监控区域进行物体的侦测追踪。具有智能轨迹式扫描行程方式的先进快速球机已经取代了原先的预设点到预设点的扫描行程方式的产品。操作者可以控制并记录扫描行程,并减少或甚至解除图像的间断和混乱的问题。快速球机的旋转速度、旋转角度等参数可以通过可编程控制器调整。云台水平旋转的速度可从高速280°/s到低速0.5°/s;云台垂直部分的角速最大达到120°/s。通常有警报信号时,系统会要求快速球机以最大旋转速度转到预定位置。一般,要求预置点定位时间在1s以内。

(4)快速球机与控制器之间的相容性。球机在监控区域旋转速度控制是通过球机控制器、视频矩阵以及电脑来完成的。而电脑控制采用软件完成,因而可不考虑相容性,只考虑球机与控制器、球机与矩阵之间的相容性。使用的控制器一种是控制线与影像线分开,另一种是把影像及控制信号合成在一条同轴电缆上。尽管单线传输的干扰较大,且进行长距离传输需加放大器,否则影像会衰竭,但似乎有流行的趋势。从结构上来说,日产球机大多采用塑胶齿轮来减少产品的重量和旋转时的噪音,而美制品则采用合金制造的机械式转盘,重量较重,但较为坚固。

(5)快速球型摄像机的选用。由于快速球机的智慧型功能和安装简易的特点,目前已逐渐取代由云台控制的传统室外摄像机,而成为公共场合如购物中心、机场、工厂厂房、银行及娱乐场所的首选监控产品。不论用于室内还是室外,快速球机人性化的功能比一般CCD摄影机更能达到监视效果。使用者除要对产品功能加以选择外,还要考虑球罩(有不同的颜色)的各种特殊需求。室外用的球罩还必须具有防尘、防水、防恶劣天气、抗高温,甚至抗破坏的特性。事实上,快速球机已集美观和智能于一身,其结构设计之精巧不是一般CCD摄影机所能比拟的。未来的快速球机将向更小型化、更简单化、更快速智能等操作性能迈进。

 

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