防爆一體化攝像機(jī)技術(shù)優(yōu)勢

對于防爆一體化攝像機(jī)，一直以來有不同機(jī)型的攝像機(jī)被認(rèn)為是防爆一體化攝像機(jī)，比如半球型一體機(jī)、快速球型一體機(jī)、結(jié)合云臺的防爆一體化攝像機(jī)和鏡頭內(nèi)建的一體機(jī)。嚴(yán)格來說，快速球型攝像機(jī)、 半球型攝像機(jī)與一般的一體機(jī)不是一個概念，但所用攝像機(jī)技術(shù)是一樣的，因而一般也會將其歸為一體化范疇。現(xiàn)在通常所說的防爆一體化攝像機(jī)應(yīng)專指鏡頭內(nèi)建、可自動聚焦的防爆一體化攝像機(jī)。 其概念和內(nèi)涵有類似之處。

防爆一體化攝像機(jī)概念解析

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

鏡頭：防爆一體化攝像機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)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(jī)領(lǐng)域提供 OEM最多的是Canon鏡頭。從CCD（為攝像機(jī)優(yōu)劣的關(guān)鍵元素）看，供應(yīng)商以Sony為主，Sony產(chǎn)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(chǎn)一體機(jī)；其他柯達(dá)、富士主要開發(fā)專業(yè)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(yōu)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(jī)應(yīng)用優(yōu)勢明顯

防爆一體化攝像機(jī)內(nèi)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(xiàn)快速準(zhǔn)確的實時監(jiān)控。尤其在高速公路監(jiān)控中，由于車輛速度較快，容易出 現(xiàn)監(jiān)控圖像模糊、拖尾等現(xiàn)象，高品質(zhì)的防爆一體化攝像機(jī)可對車輛圖像進(jìn)行自動聚焦，并能達(dá)到很好的定焦效果，為道路監(jiān)控和交通管理提供理想的監(jiān)控圖像。

在安防市場迅猛發(fā)展的今天，防爆一體化攝像機(jī)以其獨特的優(yōu)勢向前穩(wěn)步發(fā)展。相對于普通防爆攝像機(jī)，防爆一體化攝像機(jī)體積精巧，設(shè)計簡潔美觀，適合于高檔次的應(yīng)用場合，可與精美的裝潢相得益彰。而其內(nèi)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(xiàn)快速準(zhǔn)確的實時監(jiān)控。尤其在高速公路監(jiān)控中，由于車輛速度較快，容易出現(xiàn)監(jiān)控圖像模糊、拖尾等現(xiàn)象，高品質(zhì)的防爆一體化攝像機(jī)可對車輛圖像進(jìn)行自動聚焦，并能達(dá)到很好的定焦效果，為道路監(jiān)控和交通管理提供理想的監(jiān)控圖像。

高清時代，諸如智能交通、數(shù)字城市、平安校園等領(lǐng)域?qū)σ曨l監(jiān)控攝像機(jī)高清晰圖像質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)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(jiān)控攝像機(jī)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(jiān)控帶來了很大困擾。而高清防爆一體化攝像機(jī)則可通過光學(xué)變 焦，使圖像更清晰。光學(xué)變焦是依靠光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)變焦，光學(xué)變焦倍數(shù)越大，能拍攝的景物就越遠(yuǎn)。據(jù)市場調(diào)研了解到，防爆一體化攝像機(jī)變焦倍數(shù)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(nèi)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(jī)的分辨率由上面談到的核心技術(shù)CCD的像素數(shù)量決定，在目前的行業(yè)應(yīng)用中，多以480線和520線為主，有些防爆一體化攝像機(jī)的分辨率達(dá)到了 540線或者更高，足見防爆一體化攝像機(jī)向著高清晰度發(fā)展的強勁態(tài)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(xiàn)夜間監(jiān)控的高清化。

網(wǎng)絡(luò)防爆一體化攝像機(jī)趨勢

在高清防爆一體化攝像機(jī)逐漸步入市場的同時，防爆一體化攝像機(jī)只有積極迎合這種發(fā)展趨勢，不斷滿足行業(yè)用戶的高清監(jiān)控需求，才能在安防這條道路上立足長遠(yuǎn)。對于 防爆一體化攝像機(jī)，一直以來有幾種不同的理解，有指半球型一體機(jī)、快速球型一體機(jī)、結(jié)合云臺的防爆一體化攝像機(jī)和鏡頭內(nèi)建的一體機(jī)。嚴(yán)格來說，快速球型攝像機(jī)、半 球型攝像機(jī)與一般的一體機(jī)不是一個概念，但所用攝像機(jī)技術(shù)是一樣的，因而一般也會將其歸為一體化范疇?，F(xiàn)在通常所說的防爆一體化攝像機(jī)應(yīng)專指鏡頭內(nèi)建、可自動 聚焦的防爆一體化攝像機(jī)。

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

與普通攝像機(jī)一樣，防爆一體化攝像機(jī)在數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)功能上也有新的進(jìn)展，主要是數(shù) 字化處理技術(shù)，在一體機(jī)內(nèi)部嵌入IP處理模塊，具備網(wǎng)絡(luò)功能；另外就是目標(biāo)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(xiàn)，可是實際應(yīng)用中在 多目標(biāo)跟蹤時一體機(jī)只能自動選擇最大的目標(biāo)進(jìn)行鎖定。網(wǎng)絡(luò)功能與自動跟蹤功能也是未來攝像機(jī)（包括防爆一體化攝像機(jī)和普通攝像機(jī)）發(fā)展的方向。

防爆一體化攝像機(jī)專指可自動聚焦、鏡頭內(nèi)建的攝像機(jī)，其技術(shù)從家用攝像機(jī)技術(shù)發(fā)展而來，與傳統(tǒng)攝像機(jī)相比，防爆一體化攝像機(jī)體積小巧、美觀，安裝、使用方便，監(jiān)控范圍廣、性價比高，在成功應(yīng)用于教育行業(yè)視頻展示臺之后，正對安防產(chǎn)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)形成新一輪的沖擊。

除此之外，防爆一體化攝像機(jī)監(jiān)控范圍更廣，特別適用于各類大范圍監(jiān)控場所。對于高溫、雨雪等惡劣的室外環(huán)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(jiān)控的后顧之憂。另外，對于特殊環(huán)境的需求，防爆一體化攝像機(jī)同樣有著出色表現(xiàn)，有專門用于生化環(huán)境的防腐蝕防爆一體化攝像機(jī)、有可用于海底的防水一體化攝 像機(jī)，還有為應(yīng)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(jī)等?？梢詷酚^地預(yù)計，隨著防爆一體化攝像機(jī)功能優(yōu)勢的全面發(fā)揮，將會給各類安防應(yīng)用帶來更 積極的監(jiān)控體驗。 

安防防爆攝像機(jī)鏡頭的主要參數(shù)以及分類

高清晰防爆監(jiān)控攝像機(jī)鏡頭是視頻電視監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，相當(dāng)于我們眼睛中的晶狀體結(jié)構(gòu)，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(jī)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(yuǎn)視眼同理，攝像頭與 鏡頭的配合也有類似現(xiàn)象，當(dāng)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(jiān)控不理想。由此可見，鏡頭在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中的作用是非常重要的，監(jiān)控工程設(shè)計人員和施工人員都要經(jīng)常與鏡頭打交道：設(shè)計人員要根據(jù)物距、成像大小計算鏡頭焦距，施工人員 經(jīng)常進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，其中一部分就是把鏡頭調(diào)整到最佳成像狀態(tài)。

事實上監(jiān)控防爆攝像機(jī)鏡頭的相關(guān)參數(shù)和應(yīng)用場和并不同于普通的監(jiān)控攝像機(jī)。

一、高清晰鏡頭的最主要參數(shù) 

鏡頭主要的參數(shù)—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。現(xiàn)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(diào)節(jié)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(shù)值小，視場角大，所觀察的范圍也大，但距離遠(yuǎn)的物體分辨不很清楚;焦距數(shù)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(yuǎn)的物體也可以看得清清楚楚。由于焦距與視場角是對應(yīng)關(guān)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(yīng)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(xì)節(jié)，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(diào)節(jié)高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)時， 通過調(diào)節(jié)相機(jī)鏡頭，使高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)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(shù)—景深 

景深是一個專業(yè)術(shù)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(nèi)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(guān)，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(guān)，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(nèi)的景物能清晰成像，而對焦點后面很長一段距離內(nèi)的景物，都是 清晰的。 

二、高清晰鏡頭的分類 

視頻監(jiān)控系統(tǒng)高清晰監(jiān)控攝像機(jī)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(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)攝鏡頭;結(jié)構(gòu)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(yīng)用依據(jù)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(jiān)控防爆攝像機(jī)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(jiān)視景物的特點和經(jīng)濟(jì)性。對于監(jiān)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(jīng)濟(jì)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(qū)域，采用變焦鏡頭有更大的靈活性，可以依據(jù)現(xiàn)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(jù)監(jiān)視范圍的長度來確定，常用的規(guī)格有2.8～13mm，3.5～8mm幾種。電動變焦鏡頭用于監(jiān)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(xì)節(jié)，再加上云臺可以上下左右的轉(zhuǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)焦 距為8.5毫米，那么其變焦范圍就是8.5到51毫米連續(xù)可調(diào)，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(yuǎn)，線路產(chǎn)生的電壓下降會導(dǎo)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(jī)配合解碼器控制。高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)鏡頭焦距的長短與其視場角是密切相關(guān)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(jù)高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)鏡頭水平視場角的大小，可以將高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)鏡頭分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭(或稱中焦鏡頭)、廣角鏡頭(或稱短焦鏡頭)、遠(yuǎn)攝鏡頭。

標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD攝象機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為8mm，一般用于走道及小區(qū)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(yuǎn)攝鏡頭：視角20度以內(nèi)，焦距可達(dá)幾米甚至幾十米，此鏡頭可在遠(yuǎn)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(shù) 

光闌系數(shù)即光圈指數(shù)，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(biāo)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(guān)系，F(xiàn)值越小，光通量越大。鏡頭上光圈指數(shù)序列的標(biāo)值為 1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其規(guī)律是前一個標(biāo)值時的曝光量正好是后一個標(biāo)值對應(yīng)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(shù)值是后一數(shù)值的根號2倍，因此光圈指數(shù)越小，則通 光孔徑越大，成像靶面上的照度也就越大。 

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)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(jìn)光量通過鏡頭上的光圈環(huán)調(diào)節(jié)，一次性調(diào)整合適為止。自動光圈鏡頭會隨著光線的變化而自動調(diào)整通光孔徑，保證進(jìn)入高清晰監(jiān)控防爆攝 像機(jī)的亮度相對穩(wěn)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(qū)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(zhuǎn)換成對 光圈馬達(dá)的控制。另一類稱為直流(DC)驅(qū)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(dá)，要求攝像頭內(nèi)有放大器電路。對 于各類自動光圈鏡頭，通常還有兩項可調(diào)整旋鈕，一是ALC調(diào)節(jié)(測光調(diào)節(jié))，有以峰值測光和根據(jù)目標(biāo)發(fā)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(diào)節(jié)(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(diào)整用于設(shè)定測光系統(tǒng)，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(shè)定基準(zhǔn) 信號強度，供給自動光圈調(diào)整使用。一般而言，ALC已在出廠時經(jīng)過設(shè)定，可不作調(diào)整，但是對于拍攝景物中包含有一個亮度極高的目標(biāo)時，明亮目標(biāo)物之影像可 能會造成“白電平削波”現(xiàn)象，而使得全部屏幕變成白色，此時可以調(diào)節(jié)ALC來變換畫面。 

(1)鏡頭的分辨率 

描述鏡頭成像質(zhì)量的內(nèi)在指標(biāo)是鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)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(shù)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(jiān)控防爆攝像機(jī)CCD靶面大小已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，如1/2英寸高清晰監(jiān)控防 爆攝像機(jī)，其靶面為寬6.4mm*高4.8mln，1/3英寸攝象機(jī)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(yīng)為38對線/mm，對1/3英寸格式高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)，鏡頭的分辨率應(yīng)大于50對線，高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)的靶面越小，對鏡頭的分辨率越高。 

(2)紅外感應(yīng)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(nèi)的光可以聚焦成功，呈現(xiàn)出清晰的圖像，這就是為什么普通鏡頭白天調(diào)清晰了，夜視模糊， 或者夜視調(diào)清晰了，白天模糊的原因。 

監(jiān)控是安全的保證，平安的使者，特別是應(yīng)用在危險生產(chǎn)場所的監(jiān)控，更是體現(xiàn)了它的重要性。那么，這些攝像機(jī)所用的得鏡頭，必須要經(jīng) 過慎重的選擇，如防爆攝像機(jī)更是要選擇專業(yè)的鏡頭，如專業(yè)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(jìn)行修正，也能部分達(dá)到紅外感應(yīng)鏡頭的效果，但是不好的鍍膜技術(shù)很容易脫落和蒸發(fā)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(jiān)控廠商慎重選擇，等待相關(guān)技術(shù)的發(fā)展成熟。