视频测试培训教程

目录•视频监控系统的特点和作用•视频原理•视频监控系统的组成•摄像机和配套设备•视频信号的传输•图像信号的显示与记录设备•视频监控系统的集成模式和控制•视频监控系统的评价和技术指标•视频监控系统的发展趋势视频监控系统的特点和作用视频监控的特点信息量大—既具有空间分辨能力又有时间分辨能力—空间和时间的分辨均带有目标个体的特征。实时性强—电视技术产生实时的图像，可实现对异常情况的最快的响应（不用其它手段复核），又能对反应的效果给出最真实、迅速地评价。被动的工作方式—不易被发现、不干扰其它系统，是一种无侵犯性的方式。易于与其它技术集成—不产生图像的系统往往要求与图像系统集成。技术发展快—技术、产品的选择范围大，配套、标准完备视频监控系统的特点和作用视频监控的应用特点日常的观察范围－通常的距离和范围复杂的环境条件－各种环境条件（公开、隐蔽，光照、气候），特别是非正常条件下均能获得良好的图像，主要要解决低照度和大动态范围条件下的图像获取。识别级的图像分辨－存在、相貌、动作（体态）连续的存储和查询式的读取－存储介质、网络传输视频监控系统的特点和作用视频监控在技防系统中作用安全防范体系中不可或缺的重要部分安全防范系统技术集成的核心安全防范技术进步的关键和箭头目前主要还是复核和取证视频监控的技术标准GA/T367-2001视频安防监控系统技术要求GB50348-2004安全防范工程技术规范DB34/221-2001安全技术防范工程检验规范GB20815-2006视频安防监控数字录像设备GB/T7401-1987彩色电视图像质量主观评价GA/T669-2006城市监控报警联网系统技术要求GA/T365-2007视频安防监控系统设计规范视频技术原理视频技术：将光学图像转换为电信号进行处理和传送，再还原为光学（可视）图像的技术。经过二个基本变换：光电转换和电光转换。景物镜头摄像器件空间信号时间域信号视频技术原理人的视觉特性：有限的（角）分辨和暂存特性。图像的分解：根据人的视觉特性，用组成图像的最小单元（像素）的阵列来表示图像，用一系列的单帧图像，产生活动图像的效果。两种图像分解方式：复合视频广播信号（CVBS、模拟电视信号）和视频影像阵列（VGA、数字视频信号）视频技术原理模拟电视系统中将图像用若干水平线来描述，每条线可理解为由一系列连续的点组成。这是一帧图像最基本的表示方法。根据视觉的分辨能力确定图像分解的线数。根据视觉的暂存特性确定每秒显示图像的帧数。我国现行电视制式为：CCIR625/25、PAL制。规定每帧图像分解为625线，每秒有25帧图像，行频为15625Hz，帧频为25Hz。视频信号也称基带信号由图像信号和同步信号（包括色同步信号）两个部分组成。图像信号与景物每一点（摄像器件的每一像素）的亮度相对应，是图像的基本信息。视频信号带宽6MHz。视频技术原理数字视频系统直接用像素的阵列来表示单帧图像。在CIF格式下352×288、在4CIF格式下704×576、在D1格式下720×576、手持式移动显示终端320×240。扫描频率60赫兹以上在标清格式下720×576、在高清格式下1280×720。视频技术原理光学图像转变为视频信号必须经过两个转换：把焦平面光学图像转换为电图像—通过镜头把景物成像于焦平面。光电转换器件（摄像器件）将其光强（照度）转换为电荷量。空间域的电图像转换为时域的电视信号—通过摄像器的读出过程（扫描），把空间域信号（电荷量）转换成时间域信号（连续的电压信号）。视频监控系统的组成系统三个组成部分（环节）前端设备－摄像、镜头、方位、防护、控制、辅助等。图像信息的采集（信源），限定系统的图像质量。传输环节－线缆、光发/收及补偿、中继、调制、去干扰等。决定系统的范围，构成大系统的关键环节。系统（中心室）设备－显示、存储、分配、合成、迭加信息、控制（遥控）、远程传输（网络)等。系统人机交互(观看、操作)的界面。摄像机和配套设备•典型摄像器件•摄像机评价和主要技术指标•安防摄像机•摄像机配套设备CCD（电荷耦合器件）MOS电容是CCD的基本单元它具有三种功能：光子光电转换，当光辐照时，电极产生（光）电子。存贮电荷，电极正电压电子氧化（绝缘）层形成势阱可存贮电荷。P型硅势阱（耗尽层）转移电荷，由电极电压控制实现电荷转移。这MOS电容一过程称为电荷耦合，器件因此得名。CCD器件已是非常成熟的器件，可靠性高、成本低。目前是监控摄像机的主流器件。摄像器件摄像机的核心，摄像器件完成两个转换：通过光电转换材料的物理特征实现光电转换；通过控制线路将空间域信号转变为时间域信号（生成视频信号）。典型的摄像器件典型的摄像器件CMOS摄像器件：完成光电转换，并将电荷存贮起来的是光敏二极管（与电容）阵列。与每个单元对应的开关晶体管阵列则完成类似扫描的功能，将存贮的电荷读出来，形成图像信号。水平开关图像信号一个像素垂直开关典型的摄像器件CMOS与CCD的比较：利用寻址的方法，按扫描的顺序逐个像素的读出电荷量，其结构类似DRAM.光敏区面积大，灵敏度高，但不易生产高像素器件。但目前已有了很大的提高。工作电压低、转移速度快。每个开关晶体管性能的微小差异都会产生固定的图形杂波，不适于制造高档摄像机。与IC的工艺相同，利于高集成度的生产。将摄像器件与信号处理电路集成在一起。最近进步很快、在手机、WEB摄像机中得到了应用。摄像机评价和主要技术指标摄像机的基本评价：功能：AGC、白平衡、EI、背景补偿、自动转换等；性能：主要技术指标，CCD的规格（成像面、像素、型号）；与外设的接口：镜头接口、自动光圈输出、PC接口、适应电源等；环境适应性：对气候环境及防护设备的要求；其它功能：一体机、自动转换等；价格：经济的因素也是很重要的。摄像机评价和主要技术指标摄像机的主要技术指标：视频输出由信号的幅度、极性及输出阻抗表示，电视标准规定应为：1VP-P、正极性、75Ω。通常采用半功率法测量其低频值。分辨率（水平）在与图像高度相同的宽度上可以分辨的黑白相间的线数，以TVL表示。测量时、要注意图像（测试卡）的对中、满屏，由于图像扫描线是规定的，一般不表示垂直分辨率。CCD等像素化的器件，其分辨率可以推算出来。灰度鉴别等级（灰度等级）图像从最黑到最白之间能够区分的亮度等级。测量时一定要同时显示出各个亮度台阶。信噪比（S/N）图像信号峰峰值与噪声信号有效值的比，如下式：S/N=20lg0.7/N。视频信噪比要用专用仪器来测量。摄像机评价和主要技术指标最低可用照度当输出图像信号幅度降至额定值1/10时的景物照度。这个量是与摄像机配用镜头的相对孔径有关。在表述测量结果时，要同时表述。动态范围有时域、空域两个概念，前者可通过自动光圈、EI来表示和测量；后者是安防应用最重视的标，还没有统一的标准和测量方法，各厂家的解释也不同。几何失真扫描非线性造成的图像失真，像素化器件没有这个指标。彩色还原性彩色机的指标，用幅度和相位失真来表示，通常不进行测量。安防摄像机视频安全监控系统要求摄像机在各种环境条件（公开、隐蔽，光照、气候），特别是非正常条件下均能获得良好的图像，主要要解决低照度和大动态范围条件下的图像获取。从提高摄像器件性能、改便信息获取方法、人为制造适用环境等方面对通用摄像机加以改造，形成了具有安全监控特点的安防摄像机：高灵敏度摄像机、黑白/彩色自动转换机、主动红外摄像机、宽动态摄像机、远红外摄像机、微光摄像机安防摄像机高灵敏度摄像机HADCCD(空穴积累CCD)去掉ITCCD像素单元的电极和绝缘层，边上电极在MOS电容中形成PN空穴,降低了吸收和噪音，灵敏度提高2个数量级。已广泛用于EMCCD(电子倍增CCD)在最后一次电荷转移时，通过加几十到100V高压转移电荷产生碰撞电离，灵敏度也提高2个数量级。TDCCD(时间延迟CCD)通过增加电荷采集时间提高灵敏度,关键是降低噪声。通过提高材料纯度和数字降噪技术实现。目前只能用于低幀率。黑白/彩色自动转换机属高灵敏度摄像机，所谓自动转换就是在照度低到一定值不能再真实还原彩色时时，自动把滤光片转下来。安防摄像机主动红外摄像机、最简便的方式，工作在近红外段。其实它是主动照明的方式，利用人眼对红外不觉察，而CCD摄像器件仍有响应的特点，实现隐蔽的摄像（0照度）。关键设备是光源，一是光谱范围适应摄像机的响应，0.78~0.9µ又无红暴。二是照明范围要与摄像机视场相匹配。摄像机的选择要注意是否有较好的红外响应。黑“人眼特性、橙：CCD响应、红：LED光谱普通镜头有吸收和色差现象，就会使红外光的图像变得模糊。实际使用时，应采用宽光谱镜头，或在从可见光转到红外摄像时进行自动的调节安防摄像机宽动态摄像机宽动态范围是安防摄像机的突出特点，指对光照变化的适应，有时间域和空间域两种变化。空间域的光照变化通常采用背光抑制技术，通过摄使一幅图像中观察对象与背景之间具有不同的增益（视频通道的放大量），从而均衡画面的亮度。大多摄像机通过OSD进行多区的设置，但作用有限。双扫描，所谓双扫描就是双快门（曝光）技术，对一幅图像产生一个高曝光图像，以获得低照度区的图像细节；和一个低曝光的图像，以获得到高照度区的图像细节。然后、通过图像处理形成一个均衡的图像，从而极大的提高动态范围。多重取样技术，它采用新型的DPS器件，对图像的每个像素进行分别的处理，决定它的曝光量，使全图像亮度均衡。这些技术的实质是进行图像直方图（亮度密度分布）的变换，使其符合人眼的最佳视觉特性。摄像机配套设备电视系统前端设备的核心是摄像机。所有配套设备都是为保证摄像机能获得最佳的图像。其中镜头将景物成像在焦平面（摄像器件的成像面）是摄像光电转换的前题，因此、也是摄像机最重要的外围设备。镜头,由一组透镜和光阑组成的光学器件。它与摄像机配合实现三项基本功能：成像控制进光量确定应用方式镜头的基本参数:焦距光圈范围（相对孔径）成像面尺寸接口规格镜头的分类主要有：普通镜头、自动光圈镜头、变焦距镜头普通镜头、高分辨镜头普通镜头、紫外、红外镜头摄像机配套设备视场角的计算，镜头视场角的参数表示镜头本身视场的范围，与摄像器件配合后，电视图像的视场角还与摄像器件成像面的尺寸有关，显然有两个视场角：水平视场角、垂直视场角。景物成像的大小的计算与视场角的计算方法相同（比例三角形）。景物像高：h=Df/L物镜头像（成像面）DHhLfW水平视场角：α水平=2tg-1(W/2f)垂直视场角：α垂直=2tg-1(H/2f)CCD规格WH2/3“8.86.61/2”6.44.81/3”4.83.61/4”3.22.4摄像机配套设备云台可在水平及垂直两个方向上旋转的摄像机底座一体机目前关于一体机还没有明确的定义，都是习惯的叫法。主要通过摄像机与外设的组合（厂家完成）而成。摄像机与镜头组合摄、镜一体，大变倍镜头是特点；摄像机与防护组合主要是球型外壳的摄像机；摄像、镜头、防护、方位的组合主要是指各种带方位调整的球机，有些还包括内置解码驱动器。是功能最完整、真正意义的一体机。网络摄像机内置编码器、网卡，可以直接进行网络连接，也可认为是一种一体机。视频信号的传输安防系统需传输信号是视频信号（摄像机输出的模拟视频信号或变换压缩后的数字信号）和控制信号。模拟视频信号是带宽为6MHz的单极性模拟信号，由图像信号和同步信号两个部分组成。数字视频信号是宽带数据信号。控制信号为窄带数据信号。图像信号的传输要求保证信号幅度和信噪比,无频率失真,无相位失真.控制信号的传输要求准确传输介质传输方式特点适用范围基带传输设备简单、经济、可靠、近距离、加补偿可达同轴电缆易受干扰。2km。调幅、调频抗干扰好、可多路、较复杂。公共天线、电缆电视。基带传输平衡传输、抗干扰性强、近距离、可利用电话线。双绞线图像质量差。（电话线）数字编码传送静止、准实时图像、抗干报警系统、可视电话。扰性强、也可传输基带信号。可利用网线。基带传输IM直接调制、图像质量好、应用电视、特别是大型系光纤传输抗电磁干扰好。统。PCM频分多路（FDM）干线传输。WDM波分多路、双向传输。微波调频灵活、可靠