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    行業新聞

    防爆一體化攝像機技術優勢

    發布時間:2021-04-14點擊量:4

    對于防爆一體化攝像機,一直以來有不同機型的攝像機被認為是防爆一體化攝像機,比如半球型一體機、快速球型一體機、結合云臺的防爆一體化攝像機和鏡頭內建的一體機。嚴格來說,快速球型攝像機、 半球型攝像機與一般的一體機不是一個概念,但所用攝像機技術是一樣的,因而一般也會將其歸為一體化范疇?,F在通常所說的防爆一體化攝像機應專指鏡頭內建、可自動聚焦的防爆一體化攝像機。 其概念和內涵有類似之處。


    防爆一體化攝像機概念解析

    安防用防爆一體化攝像機技術是從普通防爆攝像機技術發展出來,摒棄了普通防爆攝像機的便攜裝置、顯示界面和存儲設備等附加功能,只保留其適合CCTV監控的攝像功能。一般的民用一體機電機壽命短,攝像時間過長時會自行停止,而安防用一體機一般要求24小時不停拍攝,對電機、攝像時間要求均比較高,單從攝像部分來看,當然其價格也比普通民用一體機要高,如果只講求成本低廉,會影響到安防系統的有效監控。


    鏡頭:防爆一體化攝像機的關鍵技術是鏡頭、CCD和DSP處理模塊。鏡頭主要被日本廠商所掌握,如Canon、Camputar、Avenir等,在一體機領域提供 OEM最多的是Canon鏡頭。從CCD(為攝像機優劣的關鍵元素)看,供應商以Sony為主,Sony產CCD又以民用為主流,SonyCCD分為 SuperHAD和Exview兩種類型,其中Exview普遍采用1/4寸尺寸,性噪比高于SuperHAD;Panasonic和Samsung各自 用自己的CCD生產一體機;其他柯達、富士主要開發專業用的CCD。在DSP處理芯片上,不同廠家各有特色,如Sony的DSP芯片在色彩還原度方面比較 優秀,而Canon、Nikon的DSP在捕光模式和對焦上比較好。


    防爆一體化攝像機應用優勢明顯

    防爆一體化攝像機內在性能更具明顯特點,首先是自動聚焦功能,使得圖像非常清晰,實現快速準確的實時監控。尤其在高速公路監控中,由于車輛速度較快,容易出 現監控圖像模糊、拖尾等現象,高品質的防爆一體化攝像機可對車輛圖像進行自動聚焦,并能達到很好的定焦效果,為道路監控和交通管理提供理想的監控圖像。


    在安防市場迅猛發展的今天,防爆一體化攝像機以其獨特的優勢向前穩步發展。相對于普通防爆攝像機,防爆一體化攝像機體積精巧,設計簡潔美觀,適合于高檔次的應用場合,可與精美的裝潢相得益彰。而其內在性能更具明顯特點,首先是自動聚焦功能,使得圖像非常清晰,實現快速準確的實時監控。尤其在高速公路監控中,由于車輛速度較快,容易出現監控圖像模糊、拖尾等現象,高品質的防爆一體化攝像機可對車輛圖像進行自動聚焦,并能達到很好的定焦效果,為道路監控和交通管理提供理想的監控圖像。


    高清時代,諸如智能交通、數字城市、平安校園等領域對視頻監控攝像機高清晰圖像質量的要求越來越嚴格。以智能交通為例,部署于重要道路、十字路口、出入口等地的視頻監控攝像機需要清晰記錄下車輛的信息,在一定的車速下,快門時間過長,會造成圖像模糊不清,難以有效識別車牌信息;快門時間過短,則會造成曝光不足,圖像亮度不夠,同樣缺少有用的車牌信息,給實時交通監控帶來了很大困擾。而高清防爆一體化攝像機則可通過光學變 焦,使圖像更清晰。光學變焦是依靠光學鏡頭結構來實現變焦,光學變焦倍數越大,能拍攝的景物就越遠。據市場調研了解到,防爆一體化攝像機變焦倍數已有從22 倍、26倍、27倍到30倍、36倍,甚至更高,這對于在大范圍內捕捉高清晰度圖像有著重要意義。


    談到高清,就不得不提到分辨率,防爆一體化攝像機的分辨率由上面談到的核心技術CCD的像素數量決定,在目前的行業應用中,多以480線和520線為主,有些防爆一體化攝像機的分辨率達到了 540線或者更高,足見防爆一體化攝像機向著高清晰度發展的強勁態勢。面對高清浪潮,安防廠商不僅要在高清晰度方面有所作為,還要考慮到低照度,提高CCD的 靈敏度,實現夜間監控的高清化。


    網絡防爆一體化攝像機趨勢

    在高清防爆一體化攝像機逐漸步入市場的同時,防爆一體化攝像機只有積極迎合這種發展趨勢,不斷滿足行業用戶的高清監控需求,才能在安防這條道路上立足長遠。對于 防爆一體化攝像機,一直以來有幾種不同的理解,有指半球型一體機、快速球型一體機、結合云臺的防爆一體化攝像機和鏡頭內建的一體機。嚴格來說,快速球型攝像機、半 球型攝像機與一般的一體機不是一個概念,但所用攝像機技術是一樣的,因而一般也會將其歸為一體化范疇?,F在通常所說的防爆一體化攝像機應專指鏡頭內建、可自動 聚焦的防爆一體化攝像機。


    防爆一體化攝像機技術發展方向可從幾個方面看:成像技術——鏡頭倍數更高,拍攝距離更廣、更遠;像素數更高—— 提高圖像清晰度;實用性——開發商的思路、對市場的理解,決定其產品是否具有實用價值。新加入防爆一體化攝像機的技術有日夜自動轉換功能、圖像遮蓋效果、圖像 翻滾、圖像報警(針對特定檢測區域的報警)、等等。


    與普通攝像機一樣,防爆一體化攝像機在數字化及網絡功能上也有新的進展,主要是數 字化處理技術,在一體機內部嵌入IP處理模塊,具備網絡功能;另外就是目標鎖定、自動跟蹤功能。理論上來說自動跟蹤功能可以很好地實現,可是實際應用中在 多目標跟蹤時一體機只能自動選擇最大的目標進行鎖定。網絡功能與自動跟蹤功能也是未來攝像機(包括防爆一體化攝像機和普通攝像機)發展的方向。


    防爆一體化攝像機專指可自動聚焦、鏡頭內建的攝像機,其技術從家用攝像機技術發展而來,與傳統攝像機相比,防爆一體化攝像機體積小巧、美觀,安裝、使用方便,監控范圍廣、性價比高,在成功應用于教育行業視頻展示臺之后,正對安防產業監控系統形成新一輪的沖擊。


    除此之外,防爆一體化攝像機監控范圍更廣,特別適用于各類大范圍監控場所。對于高溫、雨雪等惡劣的室外環境,通過良好的防爆、防水等功能的配置,能夠解決用 戶室外監控的后顧之憂。另外,對于特殊環境的需求,防爆一體化攝像機同樣有著出色表現,有專門用于生化環境的防腐蝕防爆一體化攝像機、有可用于海底的防水一體化攝 像機,還有為應對室外高溫天氣而研制的,具有散熱功能的防爆一體化攝像機等??梢詷酚^地預計,隨著防爆一體化攝像機功能優勢的全面發揮,將會給各類安防應用帶來更 積極的監控體驗。 


    安防防爆攝像機鏡頭的主要參數以及分類

    高清晰防爆監控攝像機鏡頭是視頻電視監控系統的關鍵設備,相當于我們眼睛中的晶狀體結構,是圖像攝入到一個平面上。假如沒有晶狀體,人眼將看不到任何物體;如果沒有鏡頭,那么攝像機所輸出的圖像,就是白茫茫的一片,沒有清晰的圖像輸出,一片模糊。與近視眼或遠視眼同理,攝像頭與 鏡頭的配合也有類似現象,當鏡頭的成像平面不是剛好位于攝像頭的CCD芯片上時,圖像就會有誤差和模糊,變得不清楚,監控不理想。由此可見,鏡頭在閉路監控系統中的作用是非常重要的,監控工程設計人員和施工人員都要經常與鏡頭打交道:設計人員要根據物距、成像大小計算鏡頭焦距,施工人員 經常進行現場調試,其中一部分就是把鏡頭調整到最佳成像狀態。


    事實上監控防爆攝像機鏡頭的相關參數和應用場和并不同于普通的監控攝像機。


    一、高清晰鏡頭的最主要參數 

    鏡頭主要的參數—焦距 

    我們知道,平行光纖通過凸透鏡會匯聚于一個焦點,這個焦點離透鏡中心位置的長度就是焦距?,F有鏡頭一般都可以看成凸透鏡組,對于焦距固定的鏡頭,即定焦鏡頭;焦距可以調節變化的鏡頭,就是變焦鏡頭。 


    焦距的大小決定著視場角的大小,焦距數值小,視場角大,所觀察的范圍也大,但距離遠的物體分辨不很清楚;焦距數值大,視場角小,觀 察范圍小,只要焦距選擇合適,即便距離很遠的物體也可以看得清清楚楚。由于焦距與視場角是對應關系的,一個特定的焦距就意味著一個特定的視場角,所以在選 擇鏡頭焦距時,我們應該充分考慮我們所要觀測的具體情況是什么,是有個大的觀測范圍重要,還是要看清楚細節,這樣才能確定是選擇長焦距鏡頭;如果看近距離 大場面,就選擇小焦距的廣角鏡頭。 


    焦距的大小不但決定著視場角的大小,也在一定程度上影響著圖像的景深。對景深的理解我們可以從“對焦”說起, 在調節高清晰監控防爆攝像機時, 通過調節相機鏡頭,使高清晰監控防爆攝像機的一定距離的景物清晰成像的過程,叫做對焦。那個景物所在的點,稱為對焦點。 


    鏡頭主要的參數—景深 


    景深是一個專業術語,理解就是就是保證對焦點前后景物成像清晰的范圍的總和,就叫做景深,意思是只要在這個范圍之內的景物,都能清 楚地拍攝到。景深的大小,首先與鏡頭焦距有關,焦距長的鏡頭,景深小,焦距短的鏡頭景深大。其次,景深與光圈有關,光圈越小,景深就越大;光圈越大景深就 越大。一般來說,前景深小于后后景深,也就是說,精確對焦之后,對焦點前面只有很短一點距離內的景物能清晰成像,而對焦點后面很長一段距離內的景物,都是 清晰的。 


    二、高清晰鏡頭的分類 

    視頻監控系統高清晰監控攝像機鏡頭品種繁多,從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭,長焦鏡頭;從視場大小分有廣角、標準,遠攝鏡頭;結構上分有固定光圈定焦鏡頭,手動光圈定焦鏡頭,自動光圈定焦鏡頭,手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭,自動光圈電動變焦鏡頭,電動三可變(光圈、焦距、聚焦均可變)鏡頭等。 


    1、基于焦距的分類及應用依據鏡頭的焦距是否可變,支持哪種變化方式,我們可以將高清晰監控防爆攝像機鏡頭分為定焦鏡頭、手動變焦鏡頭和電動變焦鏡頭。定焦和變焦鏡頭的選用一般取決于監視景物的特點和經濟性。對于監視比較固定的地點,比如文物展臺、收費窗口,使用定焦鏡頭具有一定的經濟性,畢竟,定焦鏡頭比變焦鏡頭便宜。 


    我們無法確定具體哪個位置為最佳的對焦點時,比如一些狹長的通道或區域,采用變焦鏡頭有更大的靈活性,可以依據現場情況來確定定位 于何種焦距是最合適的。至于變焦的范圍,則可以根據監視范圍的長度來確定,常用的規格有2.8~13mm,3.5~8mm幾種。電動變焦鏡頭用于監控很大 的場面時,通常要配合電動鏡頭和云臺使用。電動鏡頭的好處是變焦范圍大,既可以看大范圍的情況,也可以聚焦某個細節,再加上云臺可以上下左右的轉動,可視 范圍就非常大了。電動鏡頭有6倍、10倍、15倍、20倍等多種倍率,如果再知道基準焦距,就可以確定鏡頭焦距的可變范圍。例如一個6倍電動鏡頭,基準焦 距為8.5毫米,那么其變焦范圍就是8.5到51毫米連續可調,視場角為31.3到5.5度。電動鏡頭的控制電壓一般是直流8V~16V,最大電流為30 毫安。所以在選控制器時,要充分考慮傳輸線纜長度,如果距離太遠,線路產生的電壓下降會導致鏡頭無法控制,必須提高輸入控制電壓或更換視頻矩陣主機配合解碼器控制。高清晰監控防爆攝像機鏡頭焦距的長短與其視場角是密切相關的。鏡頭視場角可分為圖像水平視場角以及圖像垂直視場角,且圖像水平視場角大于圖像垂直視場角,通常我們所講的視場角一般是指鏡頭的圖像水平視場角。依據高清晰監控防爆攝像機鏡頭水平視場角的大小,可以將高清晰監控防爆攝像機鏡頭分為標準鏡頭(或稱中焦鏡頭)、廣角鏡頭(或稱短焦鏡頭)、遠攝鏡頭。


    標準鏡頭:視角30度左右,在1/2英寸CCD攝象機中,標準鏡頭焦距定為12mm,在1/3英寸CCD高清晰監控防爆攝像機中,標準鏡頭焦距定為8mm,一般用于走道及小區周界等場所。 


    廣角鏡頭:視角90度以上,焦距可小于幾毫米,可提供較寬廣的視景。 


    遠攝鏡頭:視角20度以內,焦距可達幾米甚至幾十米,此鏡頭可在遠距離情況下將拍攝的物體影響放大,但使觀察范圍變小。 


    2.光闌系數 

    光闌系數即光圈指數,用F表示,以鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值來衡量。每個鏡頭上都標有最大F值,例如6mm/P1.4代表最大 孔徑為4.29毫米。光通量與F值的平方成反比關系,F值越小,光通量越大。鏡頭上光圈指數序列的標值為 1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22等,其規律是前一個標值時的曝光量正好是后一個標值對應曝光量的2倍。也就是說鏡頭的通光孔徑分別 是1/1.4,1/2,1/2.8,1/4,1/5.6,1/8,1/11,1/16,1/22,前一數值是后一數值的根號2倍,因此光圈指數越小,則通 光孔徑越大,成像靶面上的照度也就越大。 


    視頻監控系統的高清晰監控防爆攝像機鏡頭光圈有手動(MANUALIRIS)和自動光圈(AUTOIRIS)之分。手動光圈適合亮 度變化不大的場合,它的進光量通過鏡頭上的光圈環調節,一次性調整合適為止。自動光圈鏡頭會隨著光線的變化而自動調整通光孔徑,保證進入高清晰監控防爆攝 像機的亮度相對穩定,用于室外、人口等光線變化大且頻繁的場合。 


    自動光圈鏡頭目前分為兩類:一類稱為視頻(VIDEO)驅動型,鏡頭本身包含放大器電路,用以將攝像頭傳來的視頻幅度信號轉換成對 光圈馬達的控制。另一類稱為直流(DC)驅動型,利用攝像頭上的直流電壓來直接控制光圈。這種鏡頭只包含電流計式光圈馬達,要求攝像頭內有放大器電路。對 于各類自動光圈鏡頭,通常還有兩項可調整旋鈕,一是ALC調節(測光調節),有以峰值測光和根據目標發光條件平均測光兩種選擇,一般取平均測光檔;另一個 是LEVEL調節(靈敏度),可將輸出圖像變得明亮或者暗淡。 


    自動光圈鏡頭上的ALC(自動鏡頭控制)調整用于設定測光系統,可以整個畫面的平均亮度,也可以畫面中最亮部分(峰值)來設定基準 信號強度,供給自動光圈調整使用。一般而言,ALC已在出廠時經過設定,可不作調整,但是對于拍攝景物中包含有一個亮度極高的目標時,明亮目標物之影像可 能會造成“白電平削波”現象,而使得全部屏幕變成白色,此時可以調節ALC來變換畫面。 


    (1)鏡頭的分辨率 

    描述鏡頭成像質量的內在指標是鏡頭的光學傳遞函數與畸變,但對用戶而言,需要了解的僅僅是鏡頭的空間分辨率,以每毫米能夠分辨的黑 白條紋數為計量單位,計算公式為:鏡頭分辨率N二180/畫幅格式的高度。由于高清晰監控防爆攝像機CCD靶面大小已經標準化,如1/2英寸高清晰監控防 爆攝像機,其靶面為寬6.4mm*高4.8mln,1/3英寸攝象機為寬4.8mm×高3.6mm。因此對1/2英寸格式的CCD靶面,鏡頭的最低分辨率 應為38對線/mm,對1/3英寸格式高清晰監控防爆攝像機,鏡頭的分辨率應大于50對線,高清晰監控防爆攝像機的靶面越小,對鏡頭的分辨率越高。 


    (2)紅外感應能力 

    由于玻璃對不同波長光線的折射率不同,故聚焦點的位置會有所差別,目前市面上的普通鏡頭可以做到把相差250nm左右波長的光線聚 集到同一平面上,即430~650nm或者650~900nm范圍內的光可以聚焦成功,呈現出清晰的圖像,這就是為什么普通鏡頭白天調清晰了,夜視模糊, 或者夜視調清晰了,白天模糊的原因。 


    監控是安全的保證,平安的使者,特別是應用在危險生產場所的監控,更是體現了它的重要性。那么,這些攝像機所用的得鏡頭,必須要經 過慎重的選擇,如防爆攝像機更是要選擇專業的鏡頭,如專業感紅外的鏡頭,這些由于鏡片材料特殊,所以造價是很高的,為了降低價格,有些廠商采用鍍膜的方 式,利用特種材料對光線進行修正,也能部分達到紅外感應鏡頭的效果,但是不好的鍍膜技術很容易脫落和蒸發的,反而會影響鏡頭原本成像的清晰度。所以,還是 希望這些安防監控廠商慎重選擇,等待相關技術的發展成熟。



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