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影響系統(tǒng)圖像質(zhì)量的因素和提高系統(tǒng)信噪比的方法

系統(tǒng)圖像質(zhì)量可以從:圖像水平清晰度、圖像灰度等級(jí)、復(fù)合視頻信號(hào)幅度、視頻輸入輸出阻抗、圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)、信噪比等六個(gè)方面技術(shù)指標(biāo)來(lái)評(píng)估,關(guān)于影響清晰度和灰度等級(jí)的因素在“電視監(jiān)控系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題之一”中已經(jīng)有所闡明,現(xiàn)在我們來(lái)討論影響影響系統(tǒng)圖像質(zhì)量的因素和提高系統(tǒng)信噪比的方法\r\n

影響圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)大于等于4級(jí)要求的因素

首先我們對(duì)GB7401—87彩色電視圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)方法要有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。GB7401—87標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);以廣播級(jí)為主的圖像質(zhì)量也包含在內(nèi)。廣播級(jí)圖像的獲得一致在選用三管廣播級(jí)攝像機(jī),這些攝像機(jī)的信噪比一般在51dB~55dB;圖像一般在標(biāo)準(zhǔn)照度1000lux~2000lux下拍攝的,而且一般在照度較高的情況下拍攝;因?yàn)槭侨?,三基色均能得到較好校正,色度較準(zhǔn)、色度噪聲較低。\r\n在目前電視監(jiān)控系統(tǒng)中,常常見(jiàn)到圖像很好,但我們還是打成4+級(jí)或者4級(jí)圖像;有時(shí)較精細(xì)打分時(shí),分別打成4+、4、4-、3+、3、3-級(jí)。4級(jí)圖像的質(zhì)量損傷可覺(jué)察到,但并不令人討厭。\r\n我們目前用的較簡(jiǎn)易工業(yè)級(jí)攝像機(jī)、單管攝像機(jī),彩色效果采用一些簡(jiǎn)單電路措施來(lái)達(dá)到y(tǒng)、u、v;所以這些攝像機(jī)信噪比在46~48db,色度失真較大,色噪聲較大,色度頻響較差。目前帶有數(shù)字處理的攝像機(jī),信噪比也可達(dá)51~52db。攝像機(jī)工作的光照度范圍較寬,在室外一天光照度變化可以從2.5×104~10-3lux,在黑夜中為了獲得較好可用的圖像,一般要用上輔助光。\r\n注意:4級(jí)圖像是多人主觀評(píng)價(jià)的平均值,見(jiàn)到的彩色圖像有相當(dāng)大的近似性和欺騙性。\r\n例如:\r\n1. 我們的生活是實(shí)時(shí)的,動(dòng)態(tài)情況是連續(xù)的,而我們視頻信號(hào)是一幀一幀的,是間斷的;\r\n2. 在電路中,亮度和色度是分別處理的;\r\n3. 亮度和色度的疊加方法各有差別,例如NTSC制(正交平衡調(diào)幅制)、PAL制(逐行倒相正交平衡調(diào)幅制)、SECAM制(順序傳送彩色與記憶制),其圖像質(zhì)量和容差均有差異;\r\n4. 大面積著色原因(也即混合高頻原因);\r\n5. 電視監(jiān)控用彩色攝像機(jī)頻響比廣播級(jí)低很多,特別彩色部分更低。\r\n來(lái)自對(duì)人眼原理的分析顯示:人眼對(duì)亮度的分辨率較高,對(duì)彩色的分辨率較低。人們想出亮度和色度分別處理,處理精度也有區(qū)別,正因?yàn)檫@樣使我們有可能將彩電迅速普及起來(lái)。

影響系統(tǒng)信噪比37db的因素

影響系統(tǒng)信噪比37db的因素是很多的,測(cè)試也比較困難。我們是通過(guò)四個(gè)方面來(lái)評(píng)估37db:\r\n1. 通過(guò)圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)≥4級(jí)要求\r\n2. 實(shí)際系統(tǒng)總干擾口?mVp—p\r\n當(dāng)系統(tǒng)為n個(gè)輸入口,(n-1)個(gè)輸入口均有圖像訊號(hào)輸入,某個(gè)輸入口為空口,并將該空口輸出到某輸出口時(shí),測(cè)該輸出口的噪聲電平。因?yàn)槊總€(gè)輸入口是非標(biāo)準(zhǔn)訊號(hào),這噪聲電平是表示(n-1)個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)圖像對(duì)該輸出的影響。要注意該噪聲電平有最大值和最小值;黑白系統(tǒng)時(shí)較小,彩色系統(tǒng)和彩色黑白混合系統(tǒng)時(shí)較大。\r\n3. 反映實(shí)際系統(tǒng)的隔離度的干擾口?mVp—pn\r\n當(dāng)系統(tǒng)為n個(gè)輸入口,(n-1)個(gè)輸入口均有圖像訊號(hào)輸入時(shí),在空的某個(gè)輸入口測(cè)噪聲電平。要注意該噪聲電平有最大值和最小值;黑白系統(tǒng)時(shí)較小,彩色系統(tǒng)和彩色黑白混合系統(tǒng)時(shí)較大。\r\n4. 反映實(shí)際系統(tǒng)的50HZ干擾口?mVp—p\r\n當(dāng)系統(tǒng)為n個(gè)輸入口,分別至m個(gè)輸出口時(shí),找到最大的50HZ干擾值。

常見(jiàn)的圖像干擾

1. 電梯運(yùn)行時(shí)在圖像中的干擾,對(duì)變頻電梯特別強(qiáng)烈;

2. 對(duì)講機(jī)等高頻發(fā)射設(shè)備,例如:小靈通、移動(dòng)電話(大哥大)的干擾,這樣的幅射干擾對(duì)監(jiān)視器和顯示器等設(shè)備比較明顯;

3. 幀方向亮條或暗條的干擾,這干擾有時(shí)在幀方向移動(dòng)著;

4. 行方向亮條或暗條的干擾,這干擾有時(shí)在行方向左右移動(dòng)著;

5. 圖像上有網(wǎng)狀干擾(可能有高頻干擾);

6. 圖像甲中有圖像乙或乙和丙兩圖像的影子在移動(dòng)(這是由于設(shè)備的串?dāng)_和隔離度差而引起);

7. 圖像訊號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí),有環(huán)境干擾的引入;

8. 彩色圖像中偶爾有小色斑現(xiàn)象;

9. 接線不好和接插頭做得不好而引入的干擾;

10.一點(diǎn)接地沒(méi)有足夠重視而引起;

11.設(shè)備不良而引入的干擾,或屏蔽差而引入的;

12.外界高頻較大、電纜屏蔽性能并而引起;

13.兩臺(tái)屏蔽性能差的監(jiān)視器和電視機(jī)的行頻(空間耦合)相互干擾;

14.較差光端機(jī)對(duì)圖像也有影響,發(fā)生基礎(chǔ)噪聲大、圖像有飄浮現(xiàn)象,有些光端機(jī)發(fā)端輸出功率離散性較大,有的可達(dá)4~5db之差,接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍較小。

電梯轎廂攝像機(jī)安裝和抗干擾

電梯轎廂攝像機(jī)安裝要注意

1.攝像機(jī)要選用金屬屏蔽外罩,攝像機(jī)外罩和電梯要絕緣;

2.攝像機(jī)一般安裝在門的角上,這樣有利于避免開(kāi)門時(shí)逆光現(xiàn)象和考慮到人的面部在鏡頭前停留時(shí)間較長(zhǎng),鏡頭一般選廣角,要避免只見(jiàn)到人頭頂;

3.電梯內(nèi)的光照度要足夠和盡可能避免光干擾;

4.裝飾材料盡可能選擇反光少的材料;

5.電纜要選用雙屏蔽,線要柔軟一些;

6.視頻電纜要和強(qiáng)電的電纜分離,以減少耦合。電纜的長(zhǎng)度要考慮電梯上下時(shí)的余量;

7.接頭要牢固。

電梯轎廂監(jiān)控電視圖像抗干擾方法

首先要區(qū)別這干擾是從電源中耦合進(jìn)來(lái)的還是視頻中引入的,并采用不同的措施。

視頻中引入又分為:是設(shè)備之間聯(lián)結(jié)中引入,還是空間耦合引入?通過(guò)空間耦合引入又可分為:是電源線空間耦合引入的干擾,還是可以通過(guò)信號(hào)線和設(shè)備空間耦合引入的干擾?

1. 若電源中引入,則可采用電源濾波器來(lái)排除從交流電中引入的干擾。在電源線上串一個(gè)磁芯環(huán),這樣可形成高頻扼流圈,起到抗高頻干擾引入;

2. 可用視頻隔離變壓器來(lái)隔離地線上引入的干擾;

3. 可用光電耦合器件來(lái)隔離地線上引入的干擾;

4. 可將視頻調(diào)制到高頻,高頻可通過(guò)同軸電纜來(lái)傳輸,傳到終端高頻再解調(diào)到視頻。

5. 可將視頻訊號(hào)進(jìn)行光調(diào)制,通過(guò)光纖傳輸?shù)浇K端,再將光訊號(hào)解調(diào)到視頻。

6. 目前的視頻是單端的訊號(hào),可將它轉(zhuǎn)換雙端訊號(hào),訊號(hào)幅度可放大成5倍左右,然后用雙絞線平衡傳輸,傳輸?shù)浇K端將信號(hào)大小降下來(lái)和轉(zhuǎn)換成單端信號(hào)。這樣可提高信噪比和增加抗干擾能力。

7. 可將視頻訊號(hào)進(jìn)行光調(diào)制,然后通過(guò)大氣激光傳輸,將光探測(cè)器接收的光訊號(hào)轉(zhuǎn)為視頻信號(hào)。

8. 可將視頻訊號(hào)調(diào)制到微波或高頻訊號(hào)上,然后通過(guò)無(wú)線傳輸,將終端的信號(hào)再調(diào)制成視頻訊號(hào)。

9. 可將視頻訊號(hào)用調(diào)頻方式調(diào)制高頻,通過(guò)電纜傳輸,到終端解調(diào)到視頻,這樣通過(guò)調(diào)頻和調(diào)制到高頻二個(gè)措施,來(lái)增加抗干擾(空間耦合干擾)能力。

10.將模擬的視頻訊號(hào)轉(zhuǎn)換成壓縮(例如:MPEG—2或MPEG—4(part10))成DI水平(704×576)的數(shù)字訊號(hào),通過(guò)屏蔽的五類線、超五類線、六類線、超六類線傳輸,收端可以由直接接壓縮視頻信號(hào)的設(shè)備,收端也可以通過(guò)解壓縮送至監(jiān)視器。應(yīng)注意解壓縮過(guò)程會(huì)降低圖像質(zhì)量,這樣抗干擾(空間耦合干擾)能力大大提高。

11.選用合適的電梯樓層顯示器。\r\n樓層顯示器和電梯控制器應(yīng)采用光電隔離,避免不必要的耦合,最好電梯樓層顯示器僅和電梯機(jī)械部分有關(guān),與電梯控制室無(wú)關(guān)。目前上海冠林機(jī)電有限公司生產(chǎn)的KL—65101電梯樓層顯示器安裝簡(jiǎn)便,不與電梯任何通信碼發(fā)生聯(lián)接關(guān)系,省卻了協(xié)調(diào)電梯商提供電梯碼的環(huán)節(jié),能顯示樓層和上下行運(yùn)行狀態(tài),抗干擾性較強(qiáng),能消除變頻高速電梯啟動(dòng)停止時(shí)產(chǎn)生的雜波干擾影響。

視頻同步對(duì)圖像切換時(shí)跳動(dòng)影響

目前同步是隨機(jī)同步、外同步、電源同步、松下VD2同步、ELBEX的內(nèi)部同步等。

工程上常用的是電源過(guò)零點(diǎn)同步。在使電源同步時(shí):電源供電是AC 220V或AC 24V,供電要同相(由控制室單獨(dú)同相供電,要注意1800的相位差,每個(gè)攝像機(jī)在實(shí)驗(yàn)用雙蹤示波器進(jìn)行微調(diào),目的是在組成系統(tǒng)時(shí)的圖像切換時(shí)跳動(dòng)較小,使切換處于幀消隱期間為好。

注意:過(guò)去電源同步有移相功能的攝像機(jī),其移位角度為600。這樣還需要識(shí)別電源同名端和調(diào)整相位?,F(xiàn)在好的電源同步攝像機(jī)其移位角度為2700。這樣能適應(yīng)不同三相電源和不同的同名端的需要。

攝像機(jī)的安裝位置對(duì)圖像質(zhì)量的影響以及一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

實(shí)例1:有逆光的位置,如走道、窗、大堂門外、車道的出入口等地方,采取的措施是:一是改變位置避免逆光,二是采用逆光補(bǔ)償較好的攝像機(jī),三是采用超動(dòng)態(tài)的攝像機(jī)。

實(shí)例2:20m2房間內(nèi),白天有自然光透過(guò)窗戶,夜間只有25W白熾燈光。對(duì)象:人的活動(dòng)。\r\n解決方法:選用最低照度為≤0.08lux水平清晰度≥570線的黑白攝像機(jī)、手動(dòng)光圈、手動(dòng)聚焦鏡頭定焦、攝像機(jī)軸線方向在房間的對(duì)角線方向。\r\n由于晚上照度偏低,為了能獲得較好的圖像,并保持白天的良好圖像。我們調(diào)整光圈和聚焦的方法:在晚上我們的光圈可略大一些調(diào)聚焦,這樣反復(fù)調(diào)整,調(diào)到晚上的圖像略有噪聲,白天也能獲得良好的圖像為止。

實(shí)例3:電梯轎廂內(nèi),照度在≥30lux~50lux。對(duì)象:人的活動(dòng),人的進(jìn)出。\r\n解決方法:選用最低照度≤1lux水平清晰度≥470線的彩色攝像機(jī)手動(dòng)光圈、手動(dòng)聚焦、廣角定焦的鏡頭。定焦焦距精確選取還是要根據(jù)電梯的面積和高度來(lái)定,一般可選2.8~3.0mm定焦鏡頭。

攝像機(jī)安放位置,一般放在門旁的頂上,攝像機(jī)的軸線在電梯的對(duì)角線上。這樣的安放是考慮到,人進(jìn)入電梯一般總是正對(duì)門口,這樣安裝攝像機(jī),人的正面圖像占有時(shí)間就較長(zhǎng)。開(kāi)門時(shí)一般照度加大,但此時(shí)攝像機(jī)內(nèi)的AGC能適應(yīng)開(kāi)門和關(guān)門的照度變化。目前這樣安裝,人像將獲得頭頂或頭上方較多,為此目前國(guó)外電梯攝像機(jī)是放在攝像機(jī)匣中,匣子高度在1.7~1.9m。\

另外,若采用自動(dòng)光圈鏡頭,當(dāng)電梯門開(kāi)關(guān)時(shí),由于自動(dòng)光圈來(lái)不及跟蹤(也就是自動(dòng)光圈的適應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)),圖象會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定。

為了獲得較好圖像,要克服電梯的光干擾,電梯的照明減少光柵照明,電梯側(cè)面盡可能采用亞光材料,降低光反射。

實(shí)例4:監(jiān)控道路車輛和人行的來(lái)往動(dòng)態(tài),有時(shí)還要錄下細(xì)節(jié)的圖像,這時(shí)我們就要選取三可變鏡頭及云臺(tái)。分為室外和室內(nèi)球機(jī)。

實(shí)例5:要獲得夜間清晰的汽車車牌號(hào),應(yīng)選用三可變鏡頭,定焦在10~15m(車牌號(hào)足夠大)。為解決夜間車燈的干擾,應(yīng)優(yōu)先選用帶有強(qiáng)光抑制的攝像機(jī)。

實(shí)例6:居民住宅小區(qū)的周界電視監(jiān)控。條件為室外,白天和夜間照度的變化跨度大(0.0001lux~2.5×104lux)。對(duì)象:周界上的動(dòng)態(tài),一般監(jiān)控距離為50m~80m。\r\n解決方法:選用自動(dòng)光圈、長(zhǎng)焦距、定焦鏡頭,一般選用低照度(最低照度為≤0.1lux)和超低照度(最低照度≤0.001lux)的黑白攝像機(jī),周界上應(yīng)有較低照度燈光。也可用最低照度≤1lux~≤0.1lux的彩色攝像機(jī),周界上應(yīng)有較高照度的燈光。自動(dòng)光圈長(zhǎng)焦的定焦鏡頭:1/3”CCD應(yīng)選自動(dòng)光圈為16~25mm定焦鏡頭、1/4”CCD應(yīng)選自動(dòng)光圈為12~18mm定焦鏡頭。這樣可適應(yīng)和周界上70米一對(duì)主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器相匹配,周界上攝像機(jī)應(yīng)頭尾相接,因?yàn)楸镜財(cái)z像機(jī)監(jiān)控70米左右,但此攝像機(jī)下方的5~8米是監(jiān)控死角,需要靠后面一個(gè)攝像機(jī)來(lái)照應(yīng)。應(yīng)注意,輔助燈光不應(yīng)造成為攝像機(jī)的逆光,同時(shí)燈光方向應(yīng)是攝像機(jī)監(jiān)視方向。

夜間的照度是室外監(jiān)控一大問(wèn)題。解決它的方法:①選超低照度攝像機(jī)。②選用日夜兩用型攝像機(jī),也即白天照度足夠時(shí)是彩色的圖像,晚上是黑白(靈敏度較高,也就是攝像的最低照度較低)圖像。③選用紅外燈源,雖在有些地方可行的,但應(yīng)注意:紅外光源的功率大小和監(jiān)視距離遠(yuǎn)近是有直接關(guān)系;紅外光源需要供電;紅外光源有壽命(一般在5000小時(shí)左右)限制。④光源架在云臺(tái)上,照明與報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。光源也可用射燈,這樣價(jià)格較低,并有一定威懾作用。

實(shí)例7:小區(qū)門口攝像機(jī)安裝。若小區(qū)門口寬度<6m時(shí)可裝一個(gè)攝像機(jī),≥6m時(shí)應(yīng)裝二個(gè)攝像機(jī),二個(gè)攝像機(jī)一般安裝在小區(qū)門口通道的兩側(cè)。目的是獲得足夠時(shí)間的人像和車輛的車牌號(hào)清晰圖像、回放錄像的圖像,人像和車牌號(hào)需清晰可辨率,要注意逆光現(xiàn)象和夜間的燈光照度,確保圖像的質(zhì)量。攝像機(jī)的軸線對(duì)門應(yīng)400~500為佳。

實(shí)例8:選擇適當(dāng)?shù)木嚯x和方位以獲得較大范圍和較長(zhǎng)距離的監(jiān)控。監(jiān)控進(jìn)門口的人:\r\n1、攝像機(jī)的軸線平行于門板面,這是監(jiān)控范范圍不太合理。\r\n2、攝像機(jī)的軸線和門板面成30~600,這是監(jiān)控范圍較合理的選擇。若在7~8m處,監(jiān)控的距離可達(dá)3~5m,若按1m/秒速度,則可達(dá)到3~5秒的圖像;若25幀/s錄像時(shí)有75~125幀圖像;若選6.25幀/s錄像時(shí)還有17.5~31.25幀圖像可獲得。

實(shí)例9:賓館攝像機(jī)安裝

1.賓館客房長(zhǎng)走廊:一般在走廊前端窗上掛上窗簾,防止嚴(yán)重逆光的出現(xiàn),長(zhǎng)走廊光線穩(wěn)定較暗時(shí),我們可選低照度的黑白攝像機(jī),并選用固定的手動(dòng)光圈和固定聚焦的鏡頭。若光照度是緩慢變化時(shí),則可選用自動(dòng)光圈鏡頭。

2.賓館消防梯處:一般選用廣角的低照度攝像機(jī),若靠近窗口時(shí),可選用自動(dòng)光圈鏡頭。

3.賓館大堂:大堂若有大量透光玻璃時(shí),可選用超動(dòng)態(tài)攝像機(jī)。

4.收銀處:應(yīng)監(jiān)控收銀者和付銀者兩者圖像。此時(shí),攝像機(jī)安裝位置應(yīng)和收銀臺(tái)±15~200時(shí)為宜,距離在5~8m位置。\r\n

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