固定摄像机的镜头选择及整体调试

    自2008年5月1日起，上海市安全局技术防范办公室要求，上海市用于视频安防监控系统的硬盘录像机，应达到《视频安防监控数字录像设备》GB 20815-2006规定的II类机（专业型数字录像设备）或III类机（综合型数字录像设备）的A类产品要求。并且硬盘像机在所有视频通道处于录制状态时，单路监视图像的最低水平分辨率应大于或等于400电视线，单路回放图像的最低水平分辨力应大于或等于300电视线。
视频监控系统是一个整体系统，对硬盘录像机分辨率要求的提高实质上是对整个视频监控系统分辨率要求的提高。新要求的提出，比原要求270电视线的标准有了很大的提升，对工程从业单位的安装调试能力是一个挑战。工程从业单位除了选用达到标准要求、通过技防检测的合格产品外，设备的安装调试也至关重要，尤其是前端摄像机的安装调试，很大程度上决定了系统是否能达到技防验收标准。
根据工程实施经验，固定彩色CCD枪式摄像机是最常用的视频监控系统前端设备，以下就工程中固定彩色CCD枪式摄像机的镜头选择及摄像机整体调试作一汇总。

1  固定摄像机镜头的选择

    摄像机镜头是摄像机清晰成像必备器件，镜头选择合理与否会直接影响摄像机的最终成像效果。工程中最常使用的是1/3型CCD摄像机，故应相应选择1/3英寸的镜头。

    技防验收标准要求，系统应满足“出入口的监视图像能清晰显示机动车车牌号码和进出人员面部特征”以及“人的面部画面达到监视器屏幕的1/60”的要求。监视范围（即视场）按技防要求选定后，如何选择相应焦距的镜头呢？镜头焦距和视场之间的关系可用以下公式表示。

    H= a L/f

    W= b L/f

    式中H——视场高度（m）；

    W——视场宽度（m），通常W=4/3H；

    L——镜头至被摄像物的距离（视距m）；

    f——焦距（mm）；

    a——摄像机靶面高度（mm）；

    b——摄像机靶面宽度（mm）；

（1/3英寸的摄像机靶面尺寸：宽度b=4.8mm，高度a=3.6mm）

    
2  固定摄像机镜头的安装、调试

2.1  安装镜头

    应注意镜头与摄像机的接口是C型接口还是CS型接口，C型接口和CS型接口镜头的螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，差别是镜头距CCD靶面的距离不同，C式安装座从基准面到焦点的距离为17.562mm，比CS式距离CCD靶面多一个专用接圈的长度，CS式距焦点距离为12.5mm。别小看这一个接圈，如果没有它，镜头与摄像头就不能正常聚焦，图像变得模糊不清。所以在安装镜头前，先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方式，如果不是，就需要根据具体情况增减接圈。有的摄像头不用接圈，而采用后像调节环，调节时，用螺丝刀拧松调节环上的螺丝，转动调节环，此时CCD靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈的作用。

    安装镜头时，首先去掉摄像机及镜头的保护盖，然后将镜头轻轻旋入摄像机的镜头接口并使之到位。对于自动光圈镜头，还应将镜头的控制线连接到摄像机的自动光圈接口上。

2.2  镜头光圈调节与对焦

    关闭摄像机上电子快门及逆光补偿等开关，将摄像机对准欲监视的场景，调整镜头的光圈与对焦环，使监视器上的图像最佳。如果是在光照度变化比较大的场合使用摄像机，最好配接自动光圈镜头并将摄像机的电子快门开关（ELC）置于OFF。如果选用了手动光圈则应将摄像机的电子快门开关（ELC）置于ON，并在应用现场最为明亮（环境光照度最大）时，将镜头光圈尽可能开大并仍使图像为最佳（不能使图像过于发白而过载），镜头即调整完毕。装好防护罩并上好支架即可。由于光圈较大，景深范围相对较小，对焦距时应尽可能照顾到整个监视现场的清晰度。当现场照度降低时，电子快门将自动调整为慢速，配合较大的光圈，仍可使图像满意。

    在以上调整过程中，若不注意在光线明亮时将镜头的光圈尽可能开大，而是关得比较小，则摄像机的电子快门会自动调在低速上，因此仍可以在监视器上形成较好的图像；但当光线变暗时，由于镜头的光圈比较小，而电子快门也已经处于最慢（1/50s）了，此时的成像就可能是昏暗一片了。

2.3  后焦距的调节

    后焦距也称背焦距，指的是当安装上标准镜头（标准C/CS接口镜头）时，能使被摄景物的成像恰好成在CCD图像传感器的靶面上，一般摄像机在出厂时，对后焦距都做了适当的调整，因此，在配接定焦镜头的应用场合，一般都不需要调整摄像机的后焦。

    在有些应用场合，可能出现当镜头对焦环调整到极限位置时仍不能使图像清晰，此时首先必须确认镜头的接口是否正确。如果确认无误，就需要对摄像机的后焦距进行调整。
　　
3  固定摄像机自身参数的调试

3.1  AGC ON/OFF （自动增益控制）

    摄像机内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器,其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，然而在亮光照的环境下放大器将过载，是视频信号畸变。当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈，自动增加增益以获得清晰的图像。开关在OFF时，在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。
　　
3.2  ATW ON/OFF（自动白平衡）

    开关拨到ON时，通过镜头来检测光源的特性/色温，从而自动连续设定改变CCD图像传感器的曝光时间（一般从1/50到1/10000秒连续调节）。选择这种方式时，可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。

    需要注意的是：在室外或明亮的环境下，由于ELC控制范围有限，还是应该选择ALC式镜头：在某些特殊的照明条件下，可能出现下列情况：

    ◆ 在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象。

    ◆ 图像显著地闪烁和色彩重现性不稳定。

    ◆ 白平衡有周期性变化。

    如果发生这些现象，应使用ALC镜头。

    以固定光圈镜头采用ELC方式时，图像的景深可能小于使用ALC式镜头的景深。因此摄像机在完全打开固定光圈镜头而采用ELC方式时，景深会比使用ALC式镜头时小，而且图像上远处的物体可能不在焦点上。

    当镜头是自动光圈镜头时，需要将开关拨到ALC方式。
　　
3.3  BLC ON/OFF（背光补偿开关）

    当强大而无用的背景照明影响到中部重要的物体的清晰度时，应该把开关拨到ON位置。
 
    ◆ 当与云台配用或照明迅速改变时，建议把该开关拨到OFF位置，因为在ON位置时，镜头光圈速度变慢。

    ◆ 如果所需物体不在图像中间时，背光补偿可能不会充分发挥作用。
　　
3.4  LL/INT（同步选择开关）

    此开关用以选择摄像机的同步方式，INT为内同步2：1隔行同步；LL为电源同步。有些摄像机还有一个LL PHASE 电源同步相位控制器，当摄像机使用于电源同步时，此装置可调节视频输出信号的相位，调整范围大概是一帧。
　　
3.5  VIDEO/DC （镜头控制信号选择开关）

    ALC自动光圈镜头的控制信号有两种，当需要将直流控制信号的自动光圈镜头安装在摄像机上时，应该选择DC位置；需要安装视频控制信号的自动光圈镜头时，应该选择VIDEO的位置。
当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时，还会有一个视频电平控制（VIDEO LEVEL L/H）可能需要调整，该控制器调节输出给自动光圈的控制电平，用以控制镜头光圈的开大和缩小（即进光量）。
在摄像机的配件中，有一个黑色的小插头，插头有四个针，连接摄像机上的黑色插座。如果用DC驱动的自动光圈镜头，镜头上已经作好了插头，只要插在插座上，把选择开关拨到DC即可，如果用视频驱动的自动光圈镜头，需要用户根据说明书上的标注，用烙铁焊好。由于厂家定义不同，所以焊法也有区别，请安装时注意。
　　
3.6  SOFT/SHARP（细节电平选择开关）

    该开关用以调节输出图像是清晰（SHARP）还是平滑（SOFT），通常出厂设定在SHATP位置。
　　
3.7  FLICKETLESS（无闪动方式）

    在电源频率为50Hz 的地区，CCD积累时间为1/50秒，如果使用NTSC制式摄像机，其垂直同步频率为60Hz，这样将造成视频影像不同步，在监视器上出现闪动；反之，在电源为60Hz的地区用PAL制式摄像机也会有此现象。为克服此现象，在电子快门设置了无闪动方式挡，对NTSC制式摄像机提供1/100秒，对PAL制式摄像机提供1/120秒的固定快门速度，可以防止监视器上图像出现闪烁。
　　
4  夜间监控

    有很多用户要求在夜间没有光线的环境下监控，由于CCD摄像机同样是靠光线反射来成像，如果没有光，它的图像只是一片漆黑，再加上很多的雪花。如何得到图像呢？一种方法是加可见光照明，如路灯和探照灯等；另一种是加红外灯（特别是要求不能安装可见光源的场合）。对于彩色CCD摄像机，对红外光响应不够。目前也有使用日夜两用彩色摄像机，在夜间会自动转换成黑白模式，但公安技防部门不推荐使用。所以若视频监控系统要求夜间使用，一定要采用黑白CCD摄像机。
红外灯有室内和室外两种，有长距离和短距离之分，一般常用室内10～20m范围内的红外灯，由于墙壁的反射，图像效果很好。用在室外的长距离红外灯效果就不是很理想了，而且价格昂贵，不到必要时尽量不使用。
　　
5  结束语

    以上是对固定摄像机的镜头选择及摄像机整体调试的汇总小结，供安防工程商参考。相信只要我们科学地、仔细地、耐心地进行系统设备的调试，新的技防验收标准是完全能够达到的。