探讨监控系统图像质量

　　摘要：视频监控系统中图像质量差强人意。本文就监控系统的图像质量的评价，及与图像质量相关的摄像部分、信号传输部分、图像显示部分及系统供电和接地等几方面进行初步分析原因。
　　关键词：图像质量、分辨率、最低照度、信噪比。
　　
　　一、 监控系统图像质量问题
　　视频监控系统中图像质量是广大用户最关心的问题，但实际工程中视频监控图像质量却差强人意。本文就监控系统的图像质量的评价，及与图像质量相关的摄像部分、信号传输部分、图像显示部分及系统供电和接地等几方面进行初步分析
　　二、图像质量的评价
　　监控系统图像质量的评价分为图像质量主观评价和图像质量技术指标客观评价。
　　1）图像质量主观评价
　　图像质量的主观评价采用五级损伤制评定；五级损伤制评分分级应符合GB50198标准4.3.1－1条的规定。图象质量的主观评价项目应按GB50198标准4.3.1－2条的规定。各主观评价项目的得分值均不应低于4分。
　　2）图像质量技术指标客观评价
　　相对应4分图象质量的信噪比应符合GB50198标准2.1.6－1条的规定；图像水平清晰度黑白电视系统不应低于400线，彩色电视系统不应低于270线；图像画面的灰度不应低于8级；监视器输入端的电平值应为1Vp—p±3dBVBS；系统各部分信噪比指标分配应符合GB50198表2.1.6—2的规定；系统在低照度使用时，监视画面应达到可用图像，其系统信噪比不得低于25dB。
　　1Vp-p±3dBVBS表达的什么意思呢？
　　1Vp-p为标准视频信号的上峰值到下峰值的幅度；其中视频信号电压0.7V、同步头电压0.3V。
　　±3dB：dB是20LgX计算方式；则可用dB表示电压比，20lgU2/U1，在视频监控系统中，dB一般采用1V（1uV）作为基准电压，即0dBV，将dBV简写为dB。例：20lgX=3dB，即lgX=0.15dB，查反对数表X=1.414V，20lgX=-3dB，即lgX=-0.15dB查反对数表X=0.707V。因此±3dB复合视频信号幅度约是0.7Vp-p—1.4Vp-p。
　　VBS为图像信号（VideoSignal）、消隐脉冲(blackoutpulse)和同步脉冲(syncpulse)组成的全电视信号的英文缩写代号。
　　三、摄像部分
　　摄像部分的图像信号输出是影响系统信噪比的最大因素。摄像部分又分摄像机和镜头两块，它们又是怎样影响监控图像质量呢？
　　3.1摄像机
　　在视频监控系统中选择摄像机就图像质量而言，一般要看几个主要的参数，即分辨率、最低照度和信噪比等，另外还要考虑摄像机的附带功能等因素。
　　监控图像的清晰度由摄像机的分辨率决定。它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器上能够看到的最多线数。GB50198标准规定图像水平清晰度黑白电视系统不应低于400线，彩色电视系统不应低于270线；实际应用要根据视频监控应用场合和相应的规范确定摄像机的分辨率。如银行柜台监控图像要求能清晰显示柜员操作及客户脸部特征，出入口监控图像应能清楚地显示人员的体貌特征等。
　　还要根据环境照度来选择摄像机（JGJ16-2008规定监控场所的最低环境照度，应高于摄像机最低照度的10倍）。当摄景物的光亮度值低摄像机的最低照度时，摄像机输出的视频信号的幅值就达不到350mV；这时监视器屏幕上将是很难分辨出层次的、灰暗的图像。
　　再则选择摄像机的信噪比太低（JGJ16-2008规定不低于46dB）时会出现雪花干扰等现象。
　　3.2镜头
　　图像质量与镜头的成像尺寸、焦距、视场角等参数有关。镜头选择得合适与否，直接关系到摄像质量的优劣。
　　选用镜头时，应使镜头的成像尺寸与摄像机CCD靶面尺寸大小相吻合。当镜头的成像尺寸比摄像机靶面的尺寸大时，不会影响成像，但实际成像的视场角要比该镜头的标称视场角小；而当镜头的成像尺寸比摄像机靶面的尺寸小时，就会影响成像，表现为成像的画面四周被镜筒遮挡出现4个黑角。参见下图。
　　
　　(1)成像尺寸与CCD靶面相等(2)成像尺寸比CCD靶面大(3)成像尺寸比CCD靶面小
　　摄像机能看清多远的物体或多宽的场景呢？这由镜头的焦距来决定，配长焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就大，用短焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就小。理论上，任何一种镜头均可拍摄很远的物体，并在CCD靶面上成一很小的像，但受CCD像素的限制，当成像尺寸比CCD传感器的一个像素还小时，便不能形成被摄物体的像，即使成像有几个像素（理论上需5个像素）大小，该像也难以辨识。镜头的视场角选择本质上与上述问题同类。
　　当已知被摄物体的大小及该物体到镜头距离，则可根据公式估算所选取配镜头的焦距：F=A.L/H,式中F：焦距（mm），A:像场高（mm），L：物距（mm），H：视场高（mm）。
　　3.3摄像部分的使用
　　摄像机的不正确地安装镜头并调整其状态，则可能达不到预期的图像效果。镜头和摄像机的镜头的安装方式有C型和CS型两种。将C型镜头安装到CS接口的摄像机时需增配一个5mm厚的接圈。如果误对CS型镜头加装接圈后安装到CS接口摄像机上，会因为镜头的成像面不能落到摄像机的CCD靶面上而不能得到清晰的图像；反之对C型镜头不加接圈就直接接到CS接口摄像机上，则可能使镜头的后镜碰到CCD靶面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏。
　　调整镜头光圈与对焦。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作摄像机的电子快门开关置于OFF。如果选用了手动光圈则应将摄像机的电子快门开关置于ON，并在应用现场环境光照度最大时，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）。
　　四、传输部分
　　监控图像质量问题主要是由于传输部分信号损失过多，造成系统显示部分输入电平达不到要求。GB50198标准规定摄像机输出电平为1Vp-p±3dB，监视器输入电平也是1Vp-p±3dB；两者直接相连能确保图像还原效果；但系统加入传输单元后由于传输损失，必然导致图像质量问题。这种问题只能通过传输电平设计后针对性地采取技术措施予以解决。

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