监控系统技术总结

摄像机

1.1 镜头与红外灯

1.1.1 镜头使用场所及角度/红外灯配合镜头的照射距离

1、广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大视角场所；如2.8MM2.5MM

2、3.6MM 4MM镜头;红外距离:10米 视角在75度以上，一般用于5*5米左右场所；

3、6MM镜头： 红外距离:20米 视角在60度以上，一般用于8-15米左右场所；

4、8MM镜头： 红外距离:40米 视角在45度以上，一般用于10-20米左右场所；

5、12MM镜头： 红外距离:50米 视角在35度以上，一般用于20-35米左右场所；

5、16MM镜头： 红外距离:60米 视角在25度以上，一般用于25-40米左右场所

6、25MM镜头： 红外距离:70米 视角在15度以上，一般用于40-70米左右场所；

7、长焦镜头：视角在20度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米，用于远距离监视

8、变焦镜头：镜头的焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大，视角范围广的区域；

1.1.2 镜头参数选择

一、光圈的选择

自动光圈：适合于绝大多数环境，尤其是室外光线变化较大的环境；

手动光圈：适合于室内光线变化不大的固定监控点；

电动光圈：适合于室内外光线变化不大的全方位监视点。

二、焦距调整方式的选择

固定焦距：适合于可以直接确定监视区域的固定监控点；

手动变焦：适合于暂时无法确定监视区域的固定监视点；

电动变焦：适合于大范围远距离监视的全方位监视点。

三、镜头尺寸的选择

需要根据使用摄象机CCD的尺寸来决定，大尺寸的镜头可以和小尺寸CCD摄象机配合使用，但视场角会变小，镜头与摄象机尺寸应尽量选择一致。

四、焦距值的选择

短焦距镜头：适合于对大范围的全景监视；

长焦距镜头：适合于对远距离的特写监视；

实际的焦距值可以根据下列公式进行估算。

f/v＝D/V f/h＝D/H

其中：f───镜头焦距； D───镜头至景物距离；

h───靶面宽度； v───靶面高度；

H───成像宽度； V───成像高度

估算后得出的焦距值和实际镜头产品相比较，并结合摄象机CCD尺寸来确定实际使用镜头的型号。

设计中有关镜头的其它参数可以不用重点考虑，因为一旦焦距参数确定后，也就确定了镜头型号，对于某种品牌的镜头来说，其它参数基本就由产品本身决定了。

五、镜头选择的其它注意事项

确定镜头后还需要考察该镜头的接口方式，并参考摄象机的接口方式，如果接口方式不合适需要加倍接圈。注：当前有的摄象机注明可以配合C和CS接口，但没有标配接圈，需要订购。

有的自动光圈镜头或摄象机没有标配自动光圈的4芯插头，实际时需要考察摄象机自动光圈接口形式和摄象机、镜头是否配置了自动光圈接口插头，否则需要订购。

六、其它特殊镜头的选择

无论是3CCD摄象机专用镜头还是针孔镜头都属于特殊环境或者特殊设备专用镜头，需要根据实际需要加以选择。

3CCD镜头——专门配合3CCD摄象机使用；

针孔镜头——适合隐蔽监视，电梯中也有使用

1.1.3 红外灯种类（价格 100左右）

监控用红外灯种类 

红外灯

　　有三种：

　　1、卤素灯泡加滤光片：照射距离较远，功率较大，但能量损失也大，因为加有滤光片，大部分可见光被滤掉而转变成热能，所以这种红外灯寿命很短，售后服务问题很多；

　　2、激光管：照射距离最远，但角度很小，如果角度调大以后，由于能量有限，所以距离相对而言又变短了。从而可以看出，激光管应用于安防业是很矛盾的；

　　3、LED发光二级管：这种的应用比较广泛，单管寿命很长（好品质LED管工厂标称寿命10万个小时），但管子多了，电流就大了，热量上去了，寿命就会缩短。同时，大电流还会有引起火灾的隐患。但是，这些弊端是可以避免的。

　　LED类红外灯产品分为有红爆和无红爆两类。

　　有红爆产品使用波长为850nm的红外led发射管，使用中，近距离观察，红外灯会发出暗红色的光。

　　而无红爆产品使用波长为940nm的红外led发射管，使用中，红外灯表面没有任何光亮，因此更隐蔽。

　　同一款摄像机,在850nm波长的感应度,比在940nm波长的感应度好到10倍。所以850nm这种有轻微红暴的红外灯拥有更高的效率,应当做为红外灯的首选。

1.1.4 红外灯发展趋势

LED芯片结合封装技术发展，红外灯发展经历以下几代：

1.1.4.1 第一代：传统LED（直插式）

单个发光二极管，采用环氧树脂（Epoxy）封装，受热易断裂，芯片尺寸在12mil～16mil之间。封装尺寸基本为φ5、φ8左右。这是目前使用最普遍的零件，几乎占有95%以上的市场，但品质参差不齐，所以价格差异也大，从人民币3角到1元不等。但由于：

1、传统LED散热处理不良，热电不分离，热和电均通过两个插脚散发，造成周遭温度太高而影响附近电子元器件的寿命（如摄像机板，控制电路板等易坏且寿命缩短）。

2、光衰减太快，传统LED用“环氧树脂”作为透镜的材料，但“环氧树脂”遇热后会产生断裂，随着时间长了，断裂面就愈来愈多。红外光线通过每个断裂面时，有部分光穿过了，也有部分光折射回头了，通过的断裂面愈多则折射回头的光就愈多，出去的光就愈少。这就是为什么传统LED光衰减特快、寿命特短的主要原因。若改采用其它不断裂材料（如硅胶）取代环氧树脂，则其生产成本将超过现在的数十倍以上，从而完全失去了市场竞争力。

3、插针式在生产上需要专门的夹具固定，再通过波峰焊完成。

1.1.4.2  第二代：阵列式红外灯LED

它集成了多颗小功率LED在一个小范围内，并作了“热电分离”处理，使得整个零件能置于任意大小、任意形状的散热体上，从而解决了散热问题，同时减少对周边元器件的热“贡献”。又由于使用的封装材料不断裂而极大的减少了光衰减，寿命较传统LED长了5-10倍。但：

1、第二代阵列式红外灯的价格较传统LED高出甚多。

2、为了配合摄像机镜头的角度而使用透镜来缩小送光角度时，无可避免的有许多发光点偏离了透镜的中央（俗称：偏心现象）而造成送光效率不佳，以致相较于相同功率的传统LED而言，“不够亮“是其缺点。

3、偏心现象通过异形透镜可以解决，散热问题通过铜基板完成，且铜基板需要和设备外壳良好的导热，整个系统散热成本、工艺等要求较高。

1.1.4.3 第三代：功率型红外灯

它既有第二代体积小，散热处理好，寿命长的优势，又解决了因偏心现象而不够亮的缺点。第三代点阵式红外灯的价格接近或低于传统LED。这是集第一代、第二代优点于一身，并完全避免了缺点的最新一代红外发光元器件。整个设备能做得紧凑，且红外灯内置，隐蔽性好！表面一次透镜采用硅胶，且封装方向从平面向朗伯体发展，利于出光。

三代红外灯差异总结

三代红外灯特点差异如下：

1.1.4.4  激光红外灯（240左右）

1.1.4.5 激光红外灯特点

1、照射间隔远：常规产品照射间隔30～500米，最远可达3000米。  

　　2、亮度强：CCD对810nm激光感应比850nmLED灯感应度高出30%。  

　　3、产品寿命长：采用独特的激光电源温控技术，使得激光红外灯内部工作温度处理恒定的工作温度，使得激光红外产品的寿命有极大的保证。大普激光红外灯产品的实际使用寿命在8000-10000小时。  

　　4、产品功耗低：大普激光红外灯常规产品的最高功率不超过20W，对于环保节能更符合我国相关的环保节能政策。 

激光特点：

　　A 方向性：激光器发射的光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散角小，接近于理想平行光。

　　B 单色性：激光的光谱宽度非常的小，是几个纳米量级。所以其具有良好的单色性光源。

　　C 亮度高，能量密度大。

1.1.5 主要用途：

　　a .公安、司法、银行、监狱、油田、工程建设、森林、矿山、海事、海关、港口、海水养殖、铁路、机场等场所的夜视监控;

　　b .道路重点路段、厂房、小区、广场、仓库的夜视监控;

　　c .边防、国防工程、夜视作战侦察、重点军事设施、军事机关、军队驻地、夜视作战指挥等场合的夜视监控。

　　E、汽车、轮船、火车、坦克等交通工具。

1.2 摄像机

1.2.1 决定模拟高清摄像机清晰度的三个方面

摄像机的清晰度一般以电视线TVL表示，比如480TVL、540TVL等，业内对650TVL或以上的清晰度称为模拟高清。一般来讲，决定摄像机的清晰度主要有三个方面，分别是CCD传感器、ISP图像信号处理单元和镜头，本文将从这三方面探讨模拟高清摄像机的技术特点和应用。

　CCD

　　用来描述CCD传感器的清晰度指标是CCD传感器水平方向的有效像素，当前市面上主流的两种标清CCD的有效像素分别是510H和760H，分别对应着CIF、和D1的清晰度。虽然通过ISP优化，摄像机水平清晰度可以540TVL提升到560TVL，但因为受限于CCD本身有效像素点的数量，仍达不到模拟高清所需的650TVL，因此要实现模拟高清，CCD传感器必须采用960H。相对于760H，960H在有效像素上提升了30%，反映到视频图像上，因为水平像素点从44万增加57万，图像细节增多，图像更为清楚。从图1可以直观地对比出三种规格的CCD对画面的影响。

　ISP

　　ISP的主要功能有解马赛克(图像插值)、3A、伽玛校正、图像去噪、宽动态等功能。要支持模拟高清，ISP必须要支持960H CCD，以实现650TVL以上的水平清晰度。除此之外，为了适应更多应用和，模拟高清ISP在图像去燥、宽动态等功能上有了很大的提升。模拟高清ISP采用3D降噪技术，在原有的帧内去噪的基础上，增加了帧间降噪的功能，降噪效果更为明显。在宽动态处理方面，模拟高清ISP也实现了帧间宽动态技术，并把宽动态范围提高到120dB(合6000多倍)，大大超过了原有的160倍宽动态效果，图2所示的是大华700线超宽动态摄像机DH-CA-F581EP的实测效果。

　镜头

　　摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量(指标)优劣直接影响摄像机的整机指标。为满足清晰度要求，模拟高清摄像机应选用百万像素镜头，以达到更好的效果。

1.2.2 NTSC制与PAL制的区别

1 NTSC制

NTSC制又称为恩制。它属于同时制，是美国在1953年12月首先研制成功的，并以美国国家电视系统委员会（National Television System Committee）的缩写命名。这种制式的色度信号调制特点为平衡正交调幅制，即包括了平衡调制和正交调制两种，虽然解决了彩色电视和黑白电视广播相互兼容的问题，但是存在相位容易失真、色彩不太稳定的缺点。NTSC制电视的供电频率为60Hz，场频为每秒60场，帧频为每秒30帧，扫描线为525行，图像信号带宽为6.2MHz。采用NTSC制的国家美国、日本等国家。

2 PAL制

PAL制又称为帐尔制。它是为了克服NTSC制对相位失真的敏感性，在1962年，由前联邦德国在综合NTSC制的技术成就基础上研制出来的一种改进方案。PAL是英文Phase Alteration Line的缩写，意思是逐行倒相，也属于同时制。它对同时传送的两个色差信号中的一个色差信号采用逐行倒相，另一个色差信号进行正交调制方式。这样，如果在信号传输过程中发生相位失真，则会由于相邻两行信号的相位相反起到互相补尝作用，从而有效地克服了因相位失真而起的色彩变化。因此，PAL制对相位失真不敏感，图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容也好，但PAL制的编码器和解码器都比NTSC制的复杂，信号处理也较麻烦，接收机的造价也高。

由于世界各国在开办彩色电视广播时，都要考虑到与黑白电视兼容的问题，因此，采用PAL制的国家较多，如我国、德国、新加坡、澳大利来等。不过，仍须注意一个问题，由于各国采用的黑白电视标准并不相同，即使同样提PAL制，但在某些技术特性上还会有差别。PAL制电视的供电频率为50Hz、场频为每秒50场、帧频为每秒25帧、扫描线为625行、图像信号带宽分别为4.2,5.5,5.6MHz等。

1.2.3 摄像机线数与像素的关系，区别

以前CRT电视的电视线，是指的水平方向电子枪扫描的行数。现在LCD的电视线就可以直接理解为垂直像素，例如，1024X768的分辨率，电视线最高可以达到768线。不过现在的高清信号好像都只要求达到720线就可以了。

线数就是“水平清晰度”，是扫描线数，数值上等于分辨率的“宽”。分辨率等于像素数等于图像长乘以宽。

摄像机的线数与像素和分辨率的换算（以700线为例）：

当连接摄像头的屏幕比例是4：3，那么700*4/3=933，实际分辨率是700*933，得出700线约等于653333像素，也就是是65万相素。

在16：9的画面里700线 700*16/9=1244, 实际分辨率是700*1244

得出700线约等于87像素

1080P全高清规格是1920*1080即为200w像素左右……

720P是指摄像头录制视频时的分辨率是1280*720 92W像素左右

100万 720P 16:9

200万 1080P 16:9

300万1536P 4:3

400万 1520P 16:9

i是interlace，代表隔行扫描;P是Progressive，代表逐行扫描。

1080i格式，是标准数字电视显示模式

其中1080p被称为目前数字电视的顶级显示格式

1.2.4 CCD与CMOS的区别

CCD海康300数字摄像机DS-2CD6233F-SDI 4420.00

CMOS海康DS-2CD4032FWD-SDI300万 1/3”1120.00

1.2.5 储存格式

模似硬盘录像机 图像压缩标准 H.264

（1） 数字储存格式

4K是指分辨率为3840*2160，长宽比为16:9，在此标准下CMOS逐行扫描可达到2160P。采用4K的高清网络摄像机画质相比于1200万像素

5MP 500万

3MP 300万

1080p是1920×1080=200万

720p是1280×720=100万

VGA分辨率160×128

UXGA 1600×1200 =192万

（1）模似储存格式

960H：960*576 = 55万

D1：704*576=40万

HD1：352*576

DCIF：528*384

2CIF：704*576

CIF：352*288

QCIF：176*144

网络录像分辨率 6MP/5MP/3MP/1080p/UXGA/720p/VGA/

4CIF/DCIF/2CIF/CIF/QCIF

似视频编码分辨率 960H/D1/2CIF/CIF/QCIF

1.2.6 模似监控系统各储存格式30天需要多少块硬盘

1.2.6.1 D1 = 0.41T　１６路７T　３２路１４Ｔ

常规D1画质一般在600M左右算,600M*1通道*24小时*30天=432000M/1024=422GB所以一台高线摄像机存储一个月差不多需要一个500G的硬盘

1.2.6.2 960H = 0.53T　１６路９Ｔ　３２路１７Ｔ

960H的话 每通道 每小时700-800KB.....一天要16-18G左右 18*30=540GB

540GB/1024=0.53T 16路 =９T　３２路＝１７Ｔ

1.2.7 数字格式存储30天需要多少块硬盘

码流大小(单位：kb/s；即：比特率÷8)×3600(单位：秒；1小时的秒数)×24(单位：小时；一天的时间长)×30(保存的天数)÷0.9(磁盘格式化的损失10%空间)=所需存储空间的大小(注：存储单位换算1TB=1024GB；1GB=1024MB；1MB=1024KB)

每小时录像文件大小=码流大小÷8×3600÷1024 ×２４×３０／０.９／１０２４

１路存储30天的CIF视频格式录像信息的存储空间所需大小为：' B6 q2 u% D% J/ N& y" d2 L

9 I6 ~9 y5 [4 ^& P3 |! U

64×3600×24×30×50÷0.9=8789.1GB≈9TB2 i8 P7 y. S0 ]- u, N/ T

! ^' Q2 x2 t3 K

50路存储30天的D1视频格式录像信息的存储空间所需大小为：



192×3600×24×30×50÷0.9=.2GB≈26TB

: x; C4 t8 W9 ^$ w6 o/ U# {

50路存储30天的720P(100万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为：



256×3600×24×30×50÷0.9=.3GB≈35TB

3 @& F- r* I1 H! j+ L

50路存储30天的1080P(200万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为：

4M

512×3600×24×30×50÷0.9=.5GB≈69TB 

1.2.7.1 D1 30天１.５M码流0.51T -----16路 8T ---32路 16T

1.2.7.2 720P 30天２M码流 0.69T—16路 11T—32路22T

1.2.7.3 1080P30天4M码流1.37T---16路22T- 32路44T（130万像素也按4M）

1.2.8 CIF视频格式的所需带宽：

CIF视频格式的所需带宽：

512Kbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=25600Kbps=25Mbps(下行带宽)

即：采用CIF视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少25Mbps

D1视频格式的所需带宽：

1.5Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=75Mbps(下行带宽)

即：采用D1视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少75Mbps

720P(100万像素)的视频格式的所需带宽：

2Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=100Mbps(下行带宽)

即：采用720P的视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少100Mbps

1080P(200万像素)的视频格式的所需带宽：

4Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=200Mbps(下行带宽)

即：采用1080P的视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少200Mbps

1.2.9 品牌与价格

国内品牌海康（世界品牌,国内领先监控品牌）大华（大华科技立足华中，辐射全国，监控摄像头军工品质，硬产品打造出的大品牌）天地伟业（安防产品国家标准起草单位）宇视汉邦高科

国外品牌博世（德国）霍尼韦尔（美国）安迅士（瑞典）三星（韩国）

700线红外半球　　大华（200左右）宇视（）

700线红外一体机　大华（330左右）

室内球540线 　　　大华（1400左右）

室外球540线 　　　大华（1400左右）

球机700线　　　大华（1500左右）

1080P红外半球 　　大华（430左右）

720P红外半球　　　大华（140左右）

720P红外一体机　　大华（240左右）

１３０万像素红外球机大华（1800左右）

200万像素红外球机大华（3700左右）

1.2.10 球机的4寸6寸是指外壳最宽部分

一般情况下指的是指的是球机外壳最宽部分的直径的尺寸,球机尺寸分别有4寸，5寸，6寸，7寸，12寸等。

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