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CCTV监控系统概述

美国9.11恐怖袭击事件后,人们对安全的重视程度不断增加,而政府及社会各个部门对安全管理的需求也在不断增长,因而,在这种背景下CCTV系统的市场需求也逐年增加。为了让读者对CCTV系统有更加全面的认识和了解,特开辟此栏目。本篇文章主要介绍了CCTV系统的基本知识,下一期将具体介绍监控摄像机标准的理解以及评估方法。\r\n
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    所谓CCTV(Closed Circuit Television),即闭路电视的简称,是指一般情况下,由特定用户通过封闭线路使用的专用电视系统。CCTV在发展初期主要用于工业领域、工厂生产线的监控,因此有时它也被称为ITV(Industrial Television)。而最近几年,在CCTV领域,非特定用户通过因特网,远程观看网络摄像头拍摄图像的应用方式开始普及,如果将此种应用纳入CCTV范畴的话,那么CCTV这个称谓也许就不太准确了。

    虽然从各个构成环节来看,CCTV产品的技术发展速度是惊人的。不过,经过多年的发展,系统的基本构成并没有太大变化。首先从镜头看来,以前1/2英寸的镜头是主流产品,现在,不仅镜头尺寸向1/3英寸、1/4英寸等小型化方向发展,甚至连光圈也开始越来越小型化,目前,市面上已经出现了低于 F1.0的产品。另一方面,变焦镜头已经成为行业主流,因为这种变化更加有利于现场的安装与调试。

    除了镜头以外,摄像机的品种也根据不同的用途和市场需求在不断增加。另外,传输方式也正从模拟向数字发展,显示器则正从CRT向液晶转换,而CCTV的储存部分则从延时VTR向HDD摄像机进行演进。因此,根据不同的使用目的、用途和成本预算,对此类器材进行适当的选择,是建立系统的基本要点。

CCTV系统的主要用途
    正如美国9.11恐怖袭击事件给人们带来的警示:威胁市民生活的暴力犯罪活动、恐怖袭击活动正在増加,而政府及社会各个部门对安全管理的需求也在不断增长,因而,在这种背景下人们对CCTV的需求也在逐年增加。现在,发达国家几乎所有的公共场所都安装了预防犯罪的监控摄像机。

    CCTV系统的用途和系统构成方式多种多样,它对于高速公路监控、金融机构的安全管理、街头监控、社区及公共场所监控,楼宇进出管理系统来说都是不可或缺的。归纳一下,其主要用途包括:
·预防犯罪,确保安全;
·提高为顾客服务的水平;
·提高公司等的现场运营效率、节省人力;
·收集经营信息等等。
随着应用场合和应用功能的不断增多,作为监控系统的眼睛——摄像机,其种类也就相应地要满足下述要求:
·满足在夜间或照明极环境极差时的使用需求;
·在人眼难以判别逆光的状态下也能获得清晰的图像;
·希望形状向半球形发展,从以前的抑制犯罪(威压)转为柔性的监控,避免给人不愉快的感觉;
·减小体积,减轻重量。

    此外,随着应用领域的不同,用户还将出更加严格的功能需求。下面以JVC的产品为例,根据摄像机用途的不同,我们列出摄像机的种类,以便用户能根据使用目的的不同来挑选合适的机型。 [nextpage]


监控摄像机需要具备的基本条件
    如上所述 ,CCTV摄像机被赋予了保护人身安全、守护财产、提供解决问题的信息等重要使命。但是,由于CCTV监控系统的实际操作人员基本上不是专业人士,因此CCTV系统除了具备简易的操作性、动作的准确性、系统的维护便利性等,还要满足以下要求。

可靠性、耐久性
    因为CCTV系统经常是在恶劣的环境下,如温度、湿度、震动、尘埃等常人难以忍受的环境下工作的,而且它几乎要每天24小时,每年365天的持续工作,因此,系统首先要能满足在各种环境中的稳定性。

高画质、色彩还原性能
    CCTV系统必须保证所拍摄的图像,能够真实地还原原物体的色彩,物体要容易辨认,以便操作人员在长期监控的状态下不知疲惫。

操作性、维护性
    因为很多操作人员都不是专业的技术人员,因此CCTV系统必须保证操作简单,维护不能太复杂。

价格
    考虑到整个系统的工程安装,运用等要求,价格必须合理。

开发CCTV系统所遵循的原则
确保高可靠性
    如前所述,监控摄像机通常24小时、365天在恶劣的环境下连续工作,因此确保可靠性是最重要的课题。而要做到这一点,关键是要把握温度、电源电压波动以及产品的安全性。以JVC为例,在推进商品化过程中,公司根据专业领域对摄像机极为严格的试验条件,制定了特有的质量标准。

    首先,在温度的适应性方面,要特别需要关注电解电容器。因为,目前这种器件寿命有限,温度依存度高,按照阿伦尼乌斯原理,使用温度每上升10℃,其寿命将减半。
L :实际使用时的寿命(h)
Lo :最高使用温度时的寿命(h)
Tmax:最高使用温度(℃)
Ta :环境温度(℃)

    为此,可以按照各个部件分别验证这些条件,在选择部件时保证其能满足预期寿命,并不断改善电路,以确保整机质量。

    在电源电压波动方面,普通产品标准额定电源电压的波动范围为±10%左右,但考虑到各国电力的实际情况,经验表明±10%左右的幅度不能完全满足所有情况,因此需要制定特别的指标要求,以确保适应所有电压波动范围。

    关于安全认证许可方面,由于各个国家的规定都不一样,因此需要针对不同的目标市场而定。面向美国市场的产品必须全部取得UL2044(Underwriters Laboratories)的批准,面向欧洲市场的产品根据EU指令,按照EN60950-1要求,针对EMI(Emission)、EMC(Electromagnetic Compatibility),制定FCC Class B?EN61000-6?EN50130-4+JVC企业标准,针对其他国家也制定了同一标准,确保安全性。[nextpage]

追求高画质、高色彩还原性
    在广播级、业务级摄像机的技术基础上,尽量根据CCTV系统的实际特点及需求,利用多种技术手段,实现忠实的色彩还原性。摄像机的图像信号通常由DSP(Digital Signal Processing)处理,因此,如何根据图像制作进行最佳的设定、调节就显得相当重要。

    ·色彩还原性。普通监控摄像机的摄像元件(CCD)使用Mg(红色)、Cy(蓝色)、G(绿色)、Ye(黄色)4色相间过滤器进行摄像 ,通过信号处理将其转换为原色(R/G/B),进行白平衡调节后,输出颜色。

    为了忠实地将色彩还原到接近原色,进行此调节设定必须具备相应的技术及经验积累。

    ·改善白平衡。自然界光源(太阳光)的色温总是在不断变化,从日落时的橙黄色(约3,000K)到晴天的蓝色天空(约10,000K)。色温在此范围内变化,为了让白色物体拍摄后呈现白色,必须进行白平衡处理。但是,如果一味追求白平衡,院子里的草坪的绿色,涂上颜色的墙壁等将变成白色,这不符合现实情况。因此,这种平衡的设定也需要完美的技术。

    ·锐度。一般来说,分辨率高的图像并非锐度也高。作为提高主观锐度的手段,需要进行轮廓修正。

    但如果轮廓修正过度,图像的轮廓将产生假轮廓,边缘轮廓的锐度也许很高,但图像很不自然,长时间监控将产生疲劳,因此需要进行适当地修正。

CCTV发展方向
    从技术角度来看,除了确保高灵敏度(人眼无法观察到的地方)、高分辨率(图像更加细腻、真实)、高可靠性、提高基本性能外,开发融合了图像解析技术(动作、颜色、形状等)、传感器技术的智能化产品将是必要的。而CCTV摄像机的其它主要发展动向可以参看表1。从监视摄像机市场来看,以前,CCTV系统安装在城市道路街道上,主要发挥着监控和威慑罪犯的作用。而随着市场需求的增加和人们安全意识的提高,CCTV监视系统与报警等系统的联动也得到了越来越广泛的应用。例如,针对报纸上不断刊登儿童上学、放学时受到犯罪分子袭击的事件,一种用于保护儿童安全的“超级防犯灯”应运而生。所谓“超级防犯灯”是指人们在发生事件、事故或有可能受到伤害时,只要按下安装在接头的紧急通报按钮,就可以通过对讲机简单、快速地直接向警察总部或警察署进行通报的系统。按下通报按钮后,警灯就会旋转并闪亮,告知周围的人有紧急情况发生,同时摄像头开始工作,并通过扬声器将通报人及现场的情况利用图像传送给警察署,经判断必要时警官可第一时间赶到现场(如图4)。目前,广州等国内城市已经开始讨论引进“街头监视”。从传统的捉拿罪犯到防范于未然,这样的安防观念对于保护人民的安全和财产来讲,的确是一种潮流和进步。另外,引进监视摄像机监控不仅可以抑制犯罪的发生,还因为它所需人工很少,达到了省力、提高经营效率的效果。

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