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大家知道，所有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其最終目的都是要將監(jiān)控場景（即被攝體）的可見與不可見的光學(xué)圖像，不失真地變換為電學(xué)圖像，并傳輸?shù)浇K端的顯示設(shè)備上還原顯示出來。因此，對一個成功的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計者來說，首先必須要了解所監(jiān)控的場景，即被攝體的光學(xué)特性，才能更好地選擇攝像機(jī)等部件，從而設(shè)計出一個優(yōu)質(zhì)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)來。

一、監(jiān)控場景的照度

由于監(jiān)控場景的照度決定了到達(dá)攝像機(jī)鏡頭的光通量，所以照度是決定視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量的重要因素。無論被攝體對象如何，總可以將它們分為發(fā)光體（如爐膛火焰、沸騰的鋼水和各種照明燈具等）與不發(fā)光體兩類。過去對于采用一般的光導(dǎo)攝像管的攝像機(jī)來說，要求監(jiān)控場景的照度最低應(yīng)在100Lx以上；而對于彩色攝像機(jī)來說，其最低照度還應(yīng)在1000Lx以上。由于絕大多數(shù)的物體是不發(fā)光體，因此要利用自然光源（太陽）和人造光源對監(jiān)控場景進(jìn)行照明。絕不能因為監(jiān)控場景的照度不足而影響系統(tǒng)的圖像質(zhì)量。有的用戶在選用攝像機(jī)時，往往用高靈敏度攝像機(jī)來解決被攝體照度不足的問題，但如能用照明的方法來增加被攝體的照度，不僅能節(jié)約購置高靈敏度攝像機(jī)所增加的費(fèi)用，而且還會人為地壓縮被攝物體的對比度范圍，從而使監(jiān)視器上看到的畫面比較均勻。
因此，無論在室內(nèi)還是室外、白晝還是黑夜，都必須考慮監(jiān)控場景可用光線的照度和顏色，并將其與所用攝像機(jī)的靈敏度相比較。在白天，選用的攝像機(jī)必須配用自動光圈鏡頭或具有電子快門功能，以避免受到強(qiáng)光的影響；在夜間，必須使所用的人工照明的照度和光譜特性，與所用攝像機(jī)的光譜和照明靈敏度相匹配，以保證視頻圖像畫面的質(zhì)量。一般，光線越充足，圖像畫面就越清晰。我們在選用攝像機(jī)時要注意它的最低工作照度，由于還有鏡頭、色溫等條件，所以實(shí)際上，監(jiān)控場景的照度一般至少在最低照度的10倍以上才比較合適。
采用人造光源照明后，被攝體的照度是多少，在作視頻監(jiān)控工程時如何簡便計算，也是大家所關(guān)心的問題。式中表明了計算監(jiān)控場景照度E的關(guān)系

E=B/D2

式中，3為人造光源的亮度，單位為1m；。為光源至被攝體之間的距離，單位為m。表1列出了停車場、碼頭、建筑物外圍和人行道等場所應(yīng)當(dāng)具備的照度推薦值。
 

表1 典型的監(jiān)控場所推薦的照度范圍

監(jiān)控場所

室內(nèi)外

照度/Ix

監(jiān)控場所

室內(nèi)外

照度/Ix

停車場

室內(nèi)

50~500

精加工機(jī)床或車床

室內(nèi)

2000~5000

碼頭

室內(nèi)

200

正在使用中的倉庫

室內(nèi)

150~300

汽車修理廠

室內(nèi)

500~1000

閑置倉庫

室內(nèi)

50

車庫

室內(nèi)

100~200

貨場

室外

10~200

粗加工車間

室內(nèi)

200~500

開放式停車場

室外

10~20

中等加工車間

室內(nèi)

500~1000

帶屋頂?shù)耐＼噲?/p>

室外

50

精加工車間

室內(nèi)

1000~2000

停車場的入口

室外

50~500

 

 

二、監(jiān)控場景的對比度
對于監(jiān)控場景（被攝體）的照度，無論是設(shè)計者還是用戶往往還比較重視，但對于監(jiān)控場景（被攝體）本身的對比度，以及被攝體與背景的反差，則容易被忽視。大家知道，無論是對攝像器件，視頻通道還是監(jiān)視器的顯示屏，其動態(tài)范圍都是有一定限度的。特別是熒光屏所能顯示的亮度范圍，在較明亮的室內(nèi)僅為（30~40）：1,而實(shí)際被攝體在光源的照射下其亮度范圍可高達(dá)幾百比U這樣，攝像機(jī)視野內(nèi)的明暗差別就會大大超過視頻系統(tǒng)所能顯示的限度，而造成應(yīng)該看見的暗部看不見，而亮部又會全部發(fā)白，以致嚴(yán)重影響系統(tǒng)的圖像質(zhì)量。為此，我們可以采取正確設(shè)置攝像機(jī)的位置、方向，以及在必要時采用輔助光源的辦法來加以解決。
可供選擇的壓縮對比度的方法有如下幾種。
（1）空間分離法。這種方法是將被攝體的對比度范圍分開，即采用兩臺攝像機(jī)分別攝取亮部與暗部，然后分別用監(jiān)視器進(jìn)行觀察。這種辦法雖很簡單，但要增加設(shè)備投資，且使觀察者看不到被攝體的全貌?？稍谔厥馇闆r下，這還是一種可供選擇的方法，我們稱之為空間分離法。
（2）時間分離法。這種方法是利用調(diào)整光圈的方法來壓縮對比度，即對被攝體進(jìn)行分時監(jiān)視。也就是說，在某一時刻采用減小光圈數(shù)的辦法對被攝體亮的部位進(jìn)行監(jiān)視，以便看清物體；反之用增大光圈數(shù)的辦法對被攝體暗的部位進(jìn)行監(jiān)視。我們稱此為時間分離法。
（3）頻率分離法。這種方法是利用被攝體的光譜分布和采取特殊照明方式來壓縮對比度。例如，對灼熱的鋼材、爐膛等進(jìn)行監(jiān)視時，由于被攝體幅射出的紅外光特別強(qiáng)，所以可用紅外濾光片把強(qiáng)的紅外光濾去，或者采用紅外攝像機(jī)只攝取紅外部分，這實(shí)際上是相當(dāng)于從光譜分布上將被攝體對比度分開，因此我們稱此為頻率分離法。
此外，在隧道內(nèi)對交通流量進(jìn)行監(jiān)視，為了減輕汽車前燈的影響，一般在隧道內(nèi)采用鈉燈照明，并在鏡頭前加一塊D線透過鏡頭來解決這一問題。
（4）采用y值可調(diào)的攝像機(jī)。采用y值可調(diào)的攝像機(jī)也能壓縮對比度。因為y值是表示輸出電壓與亮度變化關(guān)系的值，在尸1時表示輸出電壓與亮度變化成正比。對視頻監(jiān)控系統(tǒng),y值是攝像器件、視頻通道、顯像管三者y值的總的效果：對成像器件，y值是等于或小于1，
第2章安防視頻監(jiān)控中的光源和光學(xué)系統(tǒng)的定值（當(dāng)外部電路參數(shù)確定后）；對顯像管，/值是大于1的定值。因此，可調(diào)整的部分只有視頻通道。也就是說，只有用視頻通道的非線性特性來改善（或壓縮）對比度范圍。如在進(jìn)行城市交通的視頻監(jiān)視時，被攝體經(jīng)常處在強(qiáng)烈的日光照明下，這時就必須調(diào)整視頻通道的7值，即調(diào)整攝像機(jī)的y值，使其對特別亮的部分進(jìn)行壓縮，從而達(dá)到好的監(jiān)視效果。
（5）對被攝體的暗部進(jìn)行照明。對被攝體暗部進(jìn)行照明，也可以壓縮被攝體的對比度。
（6）將安置監(jiān)視器的房間的光線調(diào)暗。最后一個辦法就是，可將設(shè)置監(jiān)視器的房間的光線調(diào)暗，這也是提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)對比度重現(xiàn)范圍的有效辦法，這時可使重現(xiàn)范圍擴(kuò)大到100:1。
三、監(jiān)控場景物體的反射特性
監(jiān)控場景（被攝體）即使有充分的照明，但當(dāng)它是完全的光吸收體時也不會表現(xiàn)出亮度。在照明條件下之所以能看到被攝體的明和暗，以及各種色彩，是因為被攝體具有反射、吸收、透過特性的緣故。各種物質(zhì)的吸收、反射、透過率特性如表2所示。

表2 各種材料的反射率、透過率和吸收率（單位：%）

 

反射率

透過率

吸收率

正反射

擴(kuò)散反射

正透過

擴(kuò)散透過

透明、半透明材料

地表空氣（1km）晴天時

一

一

90

一

10

蒸饞水（1m）

2

—

75

—

25

海水(1m)

2

―

45

—

55

無色透明玻璃（2-5mm厚）

8~10

—

80~90

—

5~10

淡乳色單面毛玻璃（光面入射）

4~5

10~20

5~20

50~55

8~12

白色圖畫紙、繪圖紙

—

75

—

—

25

白棉布

—

50~70

0.3~12

27~40

2~5

不透明材料

鋁制品（普通品，正反射面）

60~73

—

—

—

27~40

玻璃鏡（正反射面）

82~88

—

一

—

12~18

油煙（擴(kuò)散面）

—

4

—

—

96

石膏（擴(kuò)散面）

—

87

—

—

13

木材（白木）

—

40~60

—

—

40~60

白墻面

一

60

—

一

40

紅磚

一

15

—

—

85

水泥面

一

25

—

—

75

白染料

有光澤者4~
6

60~80

—

—

15~40

黑染料

5

—

—

90~95

 
一般，監(jiān)控場景（被攝體）的平均反射率以50%比較好。