我國安防行業是隨著社會主義市場經濟的發展而逐步成長起來的，改革開放以來，在國民經濟迅速發展，人民生活水平日益提高的推動下，安防行業呈現了一個蓬勃發展的勢頭。總結回顧我國安全技術防范行業（簡稱安防行業）的發展歷程，將其分為三個階段：1979-1983年為起步階段；1984-1996年為發展階段；1997年后為提高階段，即探索安全技術防范的發展規律和方向的階段。近兩年來，安防行業又有了進一步的發展。積極探討安防行業的發展問題，對于維護社會治安穩定，促進經濟的繁榮，保障人民生活的幸福，具有非常重要而深遠的意義。

　　安防行業的應用范圍在不斷擴大，應用水平也在不斷提高。目前安防行業的應用已由重要單位、要害部門的防范發展到商業、學校、社區、家庭等社會面的全面防范。應用和技術水平也隨著科學技術的發展，特別是信息網絡技術的飛躍發展，極大地提高。

　　從事安防工作的人員（包括技術人員，營銷人員和與安防有關的人員）不但要了解我國安防行業的發展歷程，安防行業的應用范圍，還要了解安防行業的發展現狀，能夠對未來和可持續發展有個預測。就目前的安防行業來看，燃眉之急還是技術水平普及，在研發人員技術水平提高的同時，不能忽略了對其他人員的技術知識的普及，只有彼此都提高，互相促進，這樣才能較好地推動整個安防行業的發展。本人主要針對非研發人員來介紹，對于研發人員，這些技術本來就是內行，這些基本知識應該是小菜一碟，高深技術以后另有篇幅。

　　一.攝像機方案

　　既然從事安防行業，首先我們來了解攝像機方案，攝像機方案簡單說就是指DSP和CCD的搭配（根據DSP的型號和高解或低解的CCD搭配）。攝像機方案目前都弄得神神秘秘的，資料也不多見，相信大家一聽說攝像方案就覺得頭大，是高手才能掌握的知識，市場也魚目混珠。現在先弄清楚攝像機的結構：如下圖：

圖中的每個部分就是一個零器件，組合起來就是一個整體，一個可用的“機器”，也就是一個“方案”。下面解析各個部分的功能：

　　CCD：CCD就相當與人的眼睛，它的主要工作就是把光影像轉成電子信號。CCD上有感光點，每一點就像一顆太陽能電池，被光照到后會產生電能，依照光的照度不同，會產生不同的電能。

　　V-Driver：CCD里頭每一點被光照到產生電能,那如何取出來?就是靠這顆V-DRIVER,它會產生不同的脈波,把CCD每點的訊號“打”出來。我們通常說是CCD的驅動。
　　CDS/AGC：CCD出來的訊號,在這顆晶片內做處理后，送進DSP（數字信號處理器）。
　　DSP：DSP是DigitalSignalProcessor的縮寫，也就是數字信號處理器，主要針對算法運算而產生的一種MCU，不只是在攝像機設計中用到DSP，現在好多行業都用到DSP，特別是在算法方面，DSP的應用是相當廣的，是比較流行的MCU。從DS/AGC出來的模擬信號傳送到DSP進行處理，順便說一下，DSP是數字信號處理器，怎么能處理模擬信號呢？因為DSP內部有一個A/DConverter（模數轉換器）把模擬轉換成數字后再進行運算，在攝像機中主要是進行顏色，亮度，白平衡等運算。運算后又把信號轉換成模擬信號輸出，也就是視頻輸出了。
　　T.G：控制整個處理過程快慢用的，一般都包含在DSP里的，就不多說了。以上部分再加上鏡頭，就是整個攝像機了。
　　了解了攝像機結構后，現在來講講攝像機的方案，方案主要是針對DSP來說的，把DSP和CCD搭配起來就是我們所說的方案了，目前攝像機市場上應用比較多，占主流地位的是SONY和SHARP生產的DSP。SONY主要有以下幾種方案：
 
　　（1）SS-1；CXD2163BR。

SONY公司推出這顆DSP之前已推出了CXD2163，當初把CXD2163這個方案叫做SS-1，用CXD2163做出來的機子一直有問題，所以不久就推出CXD2163BR，用來代替CXD2163，方案人們也一直叫做SS-1。
　　SS-1可接高解CCD（ICX408AK/超低照度ICX258AK（NTSC）和ICX409AK/超低照度ICX259AK（PAL）），還可以接低解CCD（ICX404AK（NTSC）和ICX40K（PAL））（注意：以上CCD尺寸是1/3，還有好多型號的CCD沒有列出，可參考有關方面的書籍）這顆DSP能夠做到電源同步（電源同步——也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝像機的交流電源來完成垂直推動同步，即攝像機和電源零線同步）。所以現在好多廠家都在用來做高解的機子。
 
　　（2）SS-11；CXD3141或CXD3142。

　　這顆DSP是1999年推出的，這款DSP只能接低解的CCD，3142比3141多了鏡像功能，如果SS-11也做到電源同步，就會產生很大的噪訊。所以目前還沒做成電源同步，SONY目前420線的機子幾乎就是這個方案。
（3）SS-HQ1；CXD3172AR。

　　這顆DSP是SONY2004年推出的，就是520線機子用的DSP，3172目前的技術還不是特別成熟，存在許多問題，其中發熱太大，發熱量比其他DSP大好多，致使一些工程師并不喜歡用。SS-HQ1能接高低解的CCD，而且電源也能做到同步，總體上還是比SS-1好，就是發熱問題還沒解決。
   （4）SS-11X；CXD4103R。
 
　　這顆DSP是2005年推出的，是SONY目前的DSP，它解決了SS-HQ1的發熱問題，但是電源同步時噪訊大。可接高低解的CCD。

　　SHARP公司目前有D4（38603A），D5也馬上出來了（38627）

　　接SHARP低解CCD，被業內人士作為低檔機使用，zui近又出了D5（38627）。聽說效果可以跟SONY蓖美，除了SONY，SHARP外，還有松下，韓國的NEXTCHIP，中國臺灣的A-NOVAADPXXXX等，其中韓國NEXTCHIP公司推出的DSP,主要接SHARP低解或SONY低解CCD。

二．CCD信號處理和辨別方法。
 
　　介紹CCD信號處理和怎么去辨別CCD之前，我們簡單介紹CCD，CCD（ChargeCoupledDevices）電荷耦合器件。CCD是20世紀70年代初發展起來的新型半導體集成光電器件。由于CCD器件具有諸多優點：靈敏度高、光譜響應寬、動態范圍大、空間自掃描，抗震動、抗磁場、體積小、無殘影等，CCD能夠將光線變為電荷并可將電荷儲存及轉移，也可將儲存之電荷取出使電壓發生變化，因此是理想的攝像元件,是代替攝像管傳感器的新型器件。近30年來，CCD從當時的20萬像素發展到目前的500—800萬像素，CCD器件及其應用技術的研究取得了驚人的進展,特別是近幾年來，在消費領域,圖像傳感和非接觸測量領域中的應用發展速度更快。
 
　　目前，CCD應用技術已成為集光學、電子學、精密機械及微計算機為一體的綜合性技術，在現代光子學、光電檢測技術和現代測量技術中成果累累。隨著CCD技術的迅猛發展，針對CCD信號的采集及采集之后的信號如何與計算機進行信息通信就成為CCD應用的一個重要問題，而能夠針對CCD每一個像素進行高速采集并實時地傳輸給計算機處理，將會大大的提高采集到的CCD信號的精度并解決實時處理的問題，這在CCD信號采集和處理領域都將有非常廣闊的前景。
 
　　目前我們就用DSP作為MCU對CCD的信號進行采集和處理。DSP內置高速的AD轉換器，用于采集CCD的信號，DSP有*先出的存儲器（FIFO）作為數據高速緩沖區，用于存儲AD轉換后的數據，把采集的數據進行運算（這里主要是顏色,亮度,白平衡），運算后把信號轉換成模擬再輸出,其中攝物體的圖像經過鏡頭聚焦至CCD芯片上，CCD根據光的強弱積累相應比例的電荷,經周期性放電，產生表示一幅幅畫面的電信號,各個像素積累的電荷在視頻時序的控制下，逐點外移，經濾波、放大處理后，形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。這個標準的視頻信號同家用的錄像機、VCD機、家用攝像機的視頻輸出是一樣的，所以也可以錄像或接到電視機上觀看。另外CCD部分需要個驅動,為CCD工作提供”能量”,視頻信號要經過放大再輸出,經過DSP的軟件和硬件相結合對整個系統控制。
 
　　在CCD的廣闊發展前景下，市場上就難免出現“假貨”，把SHARP的說成是SONY的，或把松下的說成是SONY的，這樣不但價格上受騙，效果上也就成了SHARP的或松下的了，這里介紹個簡單好用的方法去辨別SONY和SHARP的CCD，價格上當然是SONY貴好多，畢竟SONY的CCD是目前攝像效果的，我們看CCD的外表就可以辨別出是那家生產的，如圖：

　　注意看兩個CCD的表面，上下兩排金屬的接點，其中一個中間少了兩個門牙（左邊），另外一個沒缺（右邊），缺門牙是SONY的特征，沒缺門牙的是SHARP的CCD，松下的也沒有缺門牙，只是金屬線條比SHARP粗，在SONY和SHARP攝像機的大潮下，認準了CCD的外型就不會把兩種機子混淆。有條件拿兩種CCD來對比一下，加深印象。
三．紅外線和CCD。
 
　　上面已簡單介紹了CCD的一些知識，現在來說說CCD和紅外線。CCD為什么能看到紅外線？回答就是CCD本來就可以看到紅外線，它本來就對紅外光有感應，可以拿個黑白攝像機，關掉電燈，拿紅外燈一照，影像就會出來，那么彩色的CCD能否看到紅外線呢？答案是肯定的，彩色也可以看到紅外線，就是感應到了紅外，會對DSP處理信號時有干擾，導致圖像顯示不正常（偏色），因此要想辦法讓彩色的CCD不接受紅外線，所以就在CCD上加了濾光片，濾光片的穿透一般是380nm~645nm，剛好是可見光的范圍，波長在這個范圍外的光就不能穿透，只有可見光能進來。大于650nm就進入紅外光范圍了，小于380nm就是紫外光的范圍了，這樣濾光片就使CCD感覺到紅外光大大減少，這樣一來彩色CCD就感應不到紅外光，DSP不會被干擾，圖像顯示就不會“偏色”。黑白的為什么就沒加濾光片呢？圖像顯示不會干擾嗎？原因很簡單，黑白本來就沒有顏色，沒必要加濾光片，DSP也不會遭到干擾。日夜型紅外彩色攝像機就是這個原理，白天有光線時就用彩色的，晚上沒有光線時就把CCD上頭的濾光片“拿掉”，再加上紅外燈。現在有普通型和感紅外的濾光片，用普通型的濾光片蓋住CCD的情況下在晚上是看不到圖像的，感紅外的濾光片可以感應一定范圍的紅外光，在晚上就可以看到圖像，當然在晚上效果不比黑白機的效果好，畢竟濾光片濾去了部分紅外光。目前日夜型的攝像機用感紅外的濾光片，使白天是彩色的，晚上也能看到圖像。
 
　　四．溫度對CCD的影響
 
　　攝像機工作時，都會產生溫度，當溫度過高時，就會影響到CCD，畫面開始就發白了，看起來白蒙蒙這是因為CCD過熱,暗電流增加,白底上浮的原因。溫度再高，CCD就會燒壞。應該做好溫度控制工作，在有LED燈板時，用恒流設計，控制好LED的電流，既能延長LED的壽命，又能控制好溫度。由于LED是正溫度系數,也就是溫度越高電流越大,電流越大溫度就越高。當然功率大的LED能打的距離就遠，但電流也會變大，相應的溫度會升高，所以在設計完整的機子時要充分考慮相互之間的關系。
 
　　五．CCD的尺寸
 
　　CCD的尺寸也即攝像機靶面。目前采用的芯片大多數為1/3”和1/4”。在對攝像角度有比較嚴格要求的時候，CCD靶面的大小，CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的清晰度。在相同的光學鏡頭下，成像尺寸越大，視場角越大。
    1英寸——尺寸為寬12.7mm＊高9.6mm，對角線16mm。
    2/3英寸——尺寸為寬8.8mm＊高6.6mm，對角線11mm。
    1/2英寸——尺寸為寬6.4mm＊高4.8mm，對角線8mm。
    1/3英寸——尺寸為寬4.8mm＊高3.6mm，對角線6mm。
    1/4英寸——尺寸為寬3.2mm＊高2.4mm，對角線4mm。

　　六、水平分辨率

　　分辨率是用電視線（簡稱TVLines）來表示的。彩色攝像機的典型分辨率是在320到520電視線之間，主要有330線、380線、420線、480線、520線等不同檔次。

　　分辨率與CCD和鏡頭有關，還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關，通常規律是1mHz的頻帶寬度相當于清晰度為80線。頻帶越寬，圖像越清晰，線數值相對越大。

七．掃描制式。

　　根據各國供電所采用的頻率不同，有PAL制和NTSC制之分。歐洲和我國都采用P制，日本等國采用NTSC制式。
　　50hz：PAL制，隔行掃描（PAL）制式（黑白為CCIR），標準為625行，50場。
　　60hz：NTSC制式，525行，60場（黑白為EIR）。
 
　　八．信噪比
 
　　當攝像機攝取較亮場景時，監視器顯示的畫面通常比較明快，觀察者不易看出畫面中的干擾噪點；而取較暗場景時，監視器顯示的畫面就比較昏暗，觀察者很容易看到畫面中雪花狀的干擾噪點。干擾噪點的強弱與攝像機的信噪比指標有直接關系，即信噪比越高，干擾噪點對畫面的影響就越小。
信噪比是信號電壓對于噪聲電壓的比值，通常用符號S/N來表示。在一般情況下，信號電壓遠高于噪聲電壓，比值非常大，信噪比的單位用db來表示。一般攝像機給出的信噪比值均是在AGC（自動增益控制）關閉時的值，因為當AGC接通時，會對小信號進行提升，使得噪聲電平也相應提高。
 
　　信噪比的典型值為45~55db，若為50db，則圖像有少量噪聲，但圖像質量良好；若為60db，則圖像質量優良，不出現噪聲一般都是根據需求來調AGC，使得到滿意的結果，AGC也是有限度的，不是想怎么調就怎么調。
 
　　九．同步方式
 
　　對單臺攝像機而言，主要的同步方式有下列三種：
 
　　內同步——利用攝像機內部的晶體振蕩電路產生同步信號來完成操作。
　　外同步——利用一個外同步信號發生器產生的同步信號送到攝像機的外同步輸入端來實現同步。
　　電源同步——也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝像機的交流電源來完成垂直推動同步，即攝像機和電源零線同步。
 
　　關于背光補償，電子快門，自動增益控制，白平衡等介紹參照攝像機參數知識，這里略去。
 
　　十.攝像機在工程中的應用
 
　　負責采集視頻圖像的攝像機一直是監控中zui重要的組成部分,攝像機目前應用比較廣泛,比如交通運輸,娛樂場所,網吧,政府部門等。在工程應用中選擇怎么樣的攝像機是很重要的,既有好的效果,又節省資金。目前攝像機種類繁多，根據不同劃分叫法又不一樣，比如按色彩劃分有彩色CCD攝像機，黑白CCD攝像機；按功能有日夜兩用型CCD攝像機；按照度劃分有普通照度攝像機，超低照度攝像機；按外觀劃分有半球攝像機，槍機攝像機，一體化攝像機；監控范圍的角度有有固定點攝像機，勻速球型攝像機和高速球型攝像機等。
 
　　具體選擇用那種攝像機，那就要根據實際情況和個人喜歡去選擇用哪種類型的攝像機，并沒有限定。比如彩色攝像機適用于景物細部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。黑白攝像機適用于光線不充足地區及夜間無法安裝照明設備的地區，在僅監視景物的位置或移動時，可選用黑白攝像機。
 
　　現在我們按監控范圍的角度劃分去選擇攝像機作為例子。它們各有優勢，固定點攝像機是指攝像機安裝方式固定，不能轉動，不能控制，優勢就是它可以長期監視一個地點，適合用于比如高速公路途中監控，收費站出入口，樓道，公交車上及各種入口等固定的場所。勻速球型攝像機是指在球型防護罩里面內置云臺和*，攝像機可以勻速低速的轉動,可以水平360上下90°轉動，優勢就是監控的范圍較大，適合用于高速公路路口、廣場、收費站全場，商場等需大范圍監視的場所。高速球型攝像機也是在球型防護罩里面內置高性能云臺和*，攝像機可以高速轉動，可以達到0.1°-360°/秒高速轉動，可以迅速的移動和定位到需要監視的場所，這種攝像機現在被大量用于高速公路、城市路口監控、收費站廣場等場所
在選擇攝像機要注意以下幾個重要的技術指標：
 
　　（1）清晰度
 
　　清晰度是一個攝像機的zui重要指標，在監控系統中對圖像的清晰度有很高的要求，如在交通監控中,對車輛要能看清車牌號碼，對行人要能看清臉部特征，如果這些都看不清楚，那么監控將失去意義。線數的多少決定著清晰度,線數越高看到的圖像也就越清晰,與CCD芯片及尺寸也是有一定關系的。高速球型攝像機一定要達到480線清晰度才能滿足要求。在普通的商場,酒店,學校等一般用420線的清晰度就能達到要求。
 
　　（2）zui低照度
 
　　攝像機的zui低照度是指當被拍攝物體的光亮度降低到一定程度時，攝像機輸出的視頻信號仍能清晰可見。如果是在戶外,需要24小時監控,在夜晚光線很暗，通常要求攝像機的zui低照度要達到0.01LUX。比如在交通監控中。目前解決攝像機低照度問題,主要是采用超感度CCD（即EXviewHADCCD）,這種超感度CCD要比普通CCD接收到更多的光線,從而使物體在很暗的光線下仍能清晰成像。
 
　　（3）寬動態功能
 
　　在光線的變化很大，前景和背景及其光線反差也很大的情況下（如交通監控），為了能拍攝到高質量的畫面，就需要攝像機具備寬動態功能。在前景物體暗，背景亮的情況下，拍下的物體圖像就非常黑而看不清楚，目前市場上的攝像機解決方法是采用背光補償（BLC），但是因為背光補償是采用*光線補償的技術來處理圖像，所以采用背光補償技術處理的圖像前景物體因光線補償可以看清楚，但是背景因光線補償太亮而看不清楚。如果需要同時看清前景物體和背景，這時候就要用到具有寬動態功能的攝像機。寬動態技術是圖像經過兩次曝光，通過內部處理電路，合成一幅前景物體和背景都清晰明亮的圖像。一般寬動態攝像機的動態范圍能達到80倍。目前高速球型攝像機已具有此功能。
 
　　（4）安裝調試及維護的方便性
 
　　選用結構設計的簡便性，方便的安裝調試及維護的攝像機，對工程安裝公司和用戶來說也是比較重要的，在安裝調試階段，可以節約大量的時間和精力，方便工程公司的安裝；對用戶來說，簡單及時產品維護，無疑是監控系統正常運作的保障。
 
　　以上指標中，清晰度和zui低照度是首要考慮的，寬動態功能目前并不是所有攝像機都有，只是少部分有。
 
　　我們在監控系統工程中還有一個距離問題，監控距離與鏡頭的焦距有關，鏡頭越大焦距越大，看的距離就越遠，但是看到的范圍就會小，比如只要求看10米，那用3.6mm的鏡頭就可以滿足，3.6mm屬于廣角鏡頭，看的范圍要廣一些。如果要求看100米，那3.6m的鏡頭明顯的不能滿足要求，應該用25mm的鏡頭。看的范圍就要小些。當然選擇多大焦距的鏡頭還得看要監控的距離來定了。焦距大一些，相應看到的圖像范圍就要比焦距小的看到的范圍小一些了。