目前，监控摄像设备已大量应用于各个领域，既有普通的单路、多路视频监控，如家用的监控装置，还有远程网络系统监控与录像系统，如常见的天网系统。在这些监控摄像设备中，摄像头是一个重要的器件，如图1所示。
摄像头主要由镜头与感光元件组成，感光元件位于镜头的后方，如图2所示。镜头是一个光学器件，完成对图像光学信号的捕捉；感光元件是一个光电转换器件，将光信号转化为电信号。目前，主流监控摄像头的感光元件采用CCD （ChargeCouple Device，电荷耦合器件）元件，与早期的CMOS感光元件相比，CCD的感光度是CMOS的3到10倍，能大幅提高图像的清晰度。
镜头是监控摄像设备的眼睛，为了适应不同的监控环境和要求，需要配置不同规格的镜头，例如：室内监控，需要图像清晰且视角大的广角镜头；室外停车场监控，既要看到停车场全貌，又要尽可能看到汽车的细部，就需要广角和变焦镜头；如高速道路行车监控，就需要超远焦距镜头。
1．镜头的主要参数
（1）焦距（f）
焦距是指从透镜中心到一个平面的距离，该平面是指可产生清晰影像的平面，常为感光元件所在平面。改变镜头的焦距，可以改变镜头的放大倍数，即改变拍摄图像的大小。增加镜头的焦距，放大倍数增大，可以将远景拉近，远景的细节看得更清楚，但画面的范围缩小了；如果减少镜头的焦距，放大倍数减少，画面的范围扩大，能看到更大的场景。
（2）视场角
在工程中，常用水平视场角来反映画面的拍摄范围，如图3所示。焦距f越大，视场角越小，在感光元件上形成的画面范围越小；反之，焦距f越小，视场角越大，在感光元件上形成的画面范围越大。
光圈安装在镜头的后部，光圈开得越大，通过镜头的光量就越大，图像的清晰度越高；光圈开得越小，通过镜头的光量就越小，图像的清晰度越低。通常用F（光通量）来表示。F=焦距（f）／通光孔径。在摄像头的技术指标中，常常看到6mm/F1.4这样的参数，它表示镜头的焦距为6mm，光通量为1.4，这时我们可以很容易地计算出通光孔径为4.29mm。在焦距f相同的情况下，F值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量越大，该镜头就越好。
2．镜头的分类
（1）按镜头安装方式分类
与普通照相机所用卡口镜头不同，所有摄像头的镜头均是螺纹口的，如图4所示，CCD摄像头的镜头安装有两种工业标准，即C安装座和CS安装座。两者的螺纹部分相同，都是1英寸犯牙螺纹座，直径均为25.4mm。不同之处在于安装座从镜头安装基准面到焦点的距离不同，C安装座是17.526mm，而CS安装座的距离则为12.5mm。如果要将一个C安装座镜头装到一个CS安装座摄像头上时，则需要使用镜头转换器，这种转换器叫C-CS接环，如图5所示。
标准镜头：视场角约为30°；当镜头焦距近似等于摄像靶面对角线长度时，则称为标准镜头。在2/3英寸CCD摄像头中，标准镜头焦距为16mm，在1/2英寸CCD摄像头中，标准镜头焦距为12mm，在1/3英寸CCD摄像头中，标准镜头焦距为8mm。
广角镜头：视场角大于55°，焦距为几毫米，能提供较宽广的视景。
远摄镜头：视场角小于20°，焦距为几十厘米或几十分米。这种镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影像放大，但观察范围将缩小。
变焦镜头：又称伸缩镜头，有手动变焦和电动变焦两类，可对所监视场景的视场角及目标物进行变换焦距摄取图像，其特点是在成像清晰的情况下，通过镜头焦距的变化来改变图像大小与视场大小，适合长距离摄像。
针孔镜头：镜头端头直径仅为几毫米，可隐蔽安装，用于有特殊要求的环境中
（3）按镜头光圈分类
镜头有手动光圈和自动光圈之分，手动光圈镜头适合于亮度变化较小的场所；自动光圈镜头能在光照度大幅变化时，光圈自动调整，故适合于亮度变化较大的场所。自动光圈有两类：一类是通过视频信号控制镜头光圈，称为视频输入型，另一类是利用机上直流电压直接控制光圈，称为DC输入型。
（4）按镜头焦距分类
短焦距镜头：因入射角较宽，故可提供一个较宽阔的视景。中焦距镜头：一即标准镜头，焦距的长度视CCD靶面的尺寸而定。
长焦距镜头：因入射角较窄，故仅能提供一个狭窄的视景，适用于远距离监视。
二、CCD的主要参数
CCD摄像头具有体积小、重量轻、灵敏度高、寿命长、抗振动及不受电磁干扰等特点，这也正是CCD摄像头取代CMOS摄像头的主要原因。CCD摄像头的技术指标主要有以下几项：
1．清晰度
一般多指水平清晰度。电视监控系统水平清晰度要求彩色摄像头在300线以上，黑白摄像头在350线以上。
2．灵敏度
灵敏度又称最低照度，用1x（勒克斯）表示。一般灵敏度大于0.1lx的摄像头为普通型；低于0.1lx的摄像头为星、月光级高灵敏度型，也称作电子增感摄像头或夜视型摄像头。
3．信噪比
信噪比表示摄像头的图像信号与它的噪声信号之比，用S/N表示。S表示摄像头在假设无噪声时的图像信号值，N表示摄像头本身产生的噪声值（比如热噪声），二者之比即为信噪比，用分贝（dB）表示。信噪比越高性能越好，典型值为46dB。
4．视频输出值
CCD芯片将光信号转换为电信号后，经视频处理电路滤波、放大形成视频信号输出，其值常用峰一峰值表示，多为1 Vp-p～1.2Vp-p，即输出1V～1.2V峰一峰值负极性（同步头朝下）复合视频信号。
5.CCD靶面尺寸
CCD靶面是指CCD芯片成像面。成像面的尺寸规格不同，形成的图像大小也不同。CCD的成像尺寸常用的有1/2英寸、1/3英寸等多种规格，见表1所示。
6．同步方式
现代的CCD摄像头大多采用相位可调线路锁定的同步方式，即以交流电源频率（50Hz）作为用于垂直同步的参考值，而代替了摄像头的内同步发生器。在切换摄像头输出时，图像无滚动，不会造成画面失真。此歹卜还有一个外部调整的相位控制（±90%），所以可获得非常精确的同步。
除了上述几种技术指标外，摄像头的供电电源分为直流和交流两种供电型式，常见的交流供电电压有110V、24V，直流供电电压有24V、12V和9V。摄像头与镜头接口形式有C/CS型之分，扫描制式有PAL-B和NTSC之分。
三、摄像头的选择
摄像头的选择应根据使用场合、监视对象、目标距离、安装环境及监视目的来确定。在实际选择时，首先要注意CCD与镜头的接口，尽量选用同一种工业标准的接口，以免给安装带来麻烦，其次要求镜头成像规格与CCD靶面规格一致，即镜头标明的为1/3英寸，则选用CCD的规格也应为1/3英寸。否则，不能相互配合。如使用1乃英寸CCD，还勉强可以装备1/2英寸镜头，此时摄像现的视场角要比镜头标明的视角小很多；但反过来把1/2英寸镜头用于2/3英寸CCD上时，则图像就不能充满屏幕，图像边缘会发黑或发虚。
当确定了摄像点位置后，就应根据监视目标选择合适的镜头。选择的依据是监视的视野和亮度变化的范围，同时兼顾所选摄像头CCD靶面尺寸。视野决定使用定焦镜头还是变焦镜头，变焦选择倍数范围。亮度变化范围决定是否使用自动光圈镜头。
无论选用定焦镜头还是变焦镜头都要先确定焦距，为了获得最佳的监视效果，一般都应根据工程条件进行计算，计算工式为f=v×d/V（f为焦距，V为视场高，v为像场高，即CCD靶面高；d为物距）。根据计算结果选用标称焦距的镜头，当标称焦距镜头的焦距与计算结果相差较大时，应调整摄像头的安装位置，直至满意为止。
例如：某CCD摄像头采用1/3英寸靶面，用以监视商场收银台，有效范围为2m×2m，摄像头安装于距收银台7m处，这时需配镜头焦距f=v×d/V =3.6×7/2=12.6mm。这时可采用标称焦距为12mm的定焦镜头。变焦镜头焦距的计算方法与定焦镜头一样，只要最大和最小焦距能满足视野要求即可。
一般来说，监视固定目标应该选用定焦镜头。对于具有一定空间范围，并要求对不固定目标进行整体或局部监视时，宜采用变焦镜头并配合云台。
另外，球形摄像头近年来被广泛地应用在宾馆、医院、娱乐场所、营业场等领域，如图6所示。球形摄像头集CCD摄像头、变焦镜头、全方位云台及解码驱动器于一体，可实现云台的高速及无级变速运动，镜头变焦及光圈的精确预置，从而使摄像系统具有自动巡视和部分自动跟踪功能，这样监控系统实现了由单纯的功能型向智能型转变。
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