摄像头：工作原理、应用、选型与维护全攻略

摄像头：工作原理、应用、选型与维护全攻略

摄像头是一种常见的视频输入设备，广泛应用于视频会议、远程医疗、实时监控等领域。本文将从摄像头的工作原理、应用、分类、选型指南、维护保养、注意事项和故障排除等多个方面进行详细介绍。

摄像头概述

摄像头（CAMERA或WEBCAM）又称为电脑相机、电脑眼、电子眼等，是一种视频输入设备，被广泛运用于视频会议、远程医疗及实时监控等方面。普通的人也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通。另外，人们还可以将其用于当前各种流行的数码影像、影音处理等。

工作原理

摄像头主要由镜头、图像传感器、模数转换电路、数字信号处理芯片四大部分构成。首先，发射至物体的光在物体表面发生反射，反射光通过镜头传输至图像传感器上；其次，图像传感器接收反射光并将光信号转换为电信号传递至模数转换电路中；最后，模数转换电路将接受到的模拟电信号转换为数字电信号并传送至数字信号处理芯片中对其进行加工处理，至此，摄像头的工作就已经结束了。我们可以通过USB接口将最终处理后的信号传递至电脑上，便可以将原始图像通过显示器显示出来了。

应用场景

1. 大范围监控场合：如大范围的公共场所、交通枢钮、交通路口。由于这些地方视野开阔，宽度有些甚至达到在百米以上，在看清全景图像实现调度的同时，不可能也没有精力再看清车辆牌照号码等细节。这些场合只需要在制高点安装一台摄像机即可实现全景监控，这个时候采用一台鱼眼摄像机即可以满足一个场所内的全景监控。

2. 注重细节的监控场所：如银行、超市、商场。在这些容易发生抢劫、偷窃安全事件的场所，嫌疑人的面孔要看的越细越清越好。这不仅需要监控整个作案的全景过程，更需要每个人的有别于其他人的任何特征。

3. 兼顾全局与重点监控：不仅需要监控全局局势，而且还要重点突出有特殊情况，提前预警调取发生事件画面，这样具备全景基本功能的同时又达到重点突出的效果，也算一个特色，同时实现监控效果与成本兼顾。采用低分辩率环视全景摄像头监控，通过内置监控行为算法软件，再配合自动云台摄像机，实现全景监控基本功能和重点图像抓取。通过软件计算分析全景视频画面，如果出现预设的视频画面，如无人区突然出现有移动目标，广场上人员奔跑，车辆事故，由软件操作配合的带自动云台的特写摄像机重点监控。

4. 多摄像机监控：还有一种所谓的全景监控最好理解，即为了实现整个场景的监控，从不同角度安装多个摄像机，这对用户而言是一笔不小的预算，因此也不经济。同时由多个摄像机捕获的视频画面，由于各画面间关联性较差，给操作者对监控范围内的某一运动物体的连续监控带来了一定的难度。

分类

1. 广角镜头：视角在 90 度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等大视角场所；
2. 标准镜头：视角在 30 度左右，一般用于走道及小区周界等场所；
3. 长焦镜头：视角在 20 度以内，焦距从几十毫米到上百毫米，用于远距离监视；
4. 变焦镜头：镜头焦距范围可变，可从广角变到长焦，视角范围广区域；
5. 针孔镜头：用于隐蔽监控。

选型指南

1. 镜头：镜头是摄像头的重要组成部分，摄像头的感光元件一般分为CCD和CMOS两种。在摄影摄像方面，由于要求较高，因此多采用CCD设计，而摄像头对图象要求没这么高，应用于较低影像的CMOS已经可以满足需要。而且CMOS很大一个优点就是制造成本较CCD低，功耗也小很多。除此之外，还可以注意一下镜头的大小，镜头大的成像质量会好些。

2. 像素：像素值是影响摄像头质量的重要指标，也是判断摄像头性能优劣的重要指标。现在的主流产品像素值一般为30万左右。不过，并不是说象素越高，就越适合我们使用，因为像素值越高的产品，其要求更宽进行数据交换，因此我们还要根据自己的网络情况选择。一般来说，30万象素的摄像头足够使用了。

3. 分辨率：分辨率就是摄像头解析辨别图象的能力，和感光元件的选料有很大关系。在实际应用中，640x480标准的已经可以满足我们的应用，高分辨率的产品价格也就昂贵一些。还有，有些摄像头标识的分辨率是利用软件实现的，和硬件分辨率有一定的差距，购买的时候一定要注意。

4. 调焦功能：调焦功能也是摄像头比较重要的指标之一，一般好的摄像头都应该具备物理调焦功能，这样我们就能手动调节摄像头的焦距，尽量得到最清晰的图像。

5. 附带软件：很多朋友认为名牌产品价格高，不合算，其实名牌产品的价格虽然贵一些，但是其附带的软件能让你最大限度的扩展摄像头的应用范围，让它物超所值。而且名牌产品性能都不差，因此我们还是建议大家选购附带软件多些的名牌产品，把摄像头的功能最大发挥出来。

维护保养

1. 尽量避免将摄像头直接指向阳光，以免损害摄像头的图像感应器件。
2. 避免摄像头和油、蒸气、水气、湿气和灰尘等物质接触，避免和水直接接触。
3. 不要使用刺激的清洁剂或有机溶剂擦拭摄像头。
4. 不要拉扯和扭转连接线，包括电脑摄像头和监控摄像头：
5. 非必要情况下，自己不要随意拆卸摄像头，试图碰触其内部零件，这容易对摄像头造成损伤，一旦损坏经销商估计也不会给予保修。
6. 仓储时，应当将摄像头存放在干净、干燥的地方。不要拉扯和扭转连接线，类似动作可能会对摄像头造成损伤。

注意事项

1. 注意防潮：潮湿是监控摄像头的大敌，高度的潮湿会造成监控摄像头内部的金属部分生锈，电路容易短路，镜头部分的镜片发霉等，极端情况会在磁鼓表面形成水珠，此时如果放入磁带的话磁带会粘贴在磁鼓上，随着磁鼓的高速旋转而将磁带和机器同时损坏。因此监控摄像头应随时注意防潮，在存放监控摄像头的包里最好能放一点防潮剂。

2. 注意防振：振动会对监控摄像头的机械部分产生不良影响。现在的数字监控摄像头机械部分十分精密，有的机械元件厚度不到0.5毫米，而其导柱的定位精度是以微米计算的，因此较强烈的振动有时会造成机械错位，甚至电路板松脱。因此使用时应尽量避免强烈的振动，特别要防止机器摔到地上。

3. 注意防尘：监控摄像头的磁鼓都比较小，而且转速高，特别是数字监控摄像头，其磁鼓转速高达每分钟9000转，这样高的转速，如果磁头遇到机内的灰尘，有时会受到损害；同时，机器里的灰尘会造成磁头的瞬时堵塞而影响拍摄的图像质量。因此监控摄像头使用时应注意防尘，尽量避免在如风沙天气这样的高灰尘环境下使用。

4. 数字摄像机不要长时间连续使用：使用数字摄像机的人可能都有这样的感觉，机器使用时间长了以后机器往往很热，有的地方简直就是发烫，这是由于数字摄像机里拥有大量的数字电路，这些电路在工作时会产生大量的热量，且数字机结构紧凑，产生的热量不易散失。过多的热量积累会对电路部分的焊接部分造成不良影响。因此数字摄像机使用一段时间后应关掉电源，让机器冷却一下再使用。此外，家用摄像机不要应用与其他用途如监控等。

5. 不管在什么情况下，都不要使用厂家指定的外接电源以及电池以外的供电装置进行供电。特别是市场上销售的一些电池，电瓶，尽管其标称的电压符合摄像机的供电要求，但一些电池刚刚充满时的空载电压很高，在接入摄像机的瞬间极易将机器烧毁。发生故障，应送到大的维修站进行维修，不要试图自己修理，避免一些不必要的损失。

故障排除

1. 加电后无视频信号输出。首先检查外加电源极性是否正确，电压是否满足要求，对于DC12V和AC24V，应在工作上%范围内，对于AC220V，应在185V~265V范围内。

2. 彩色失真。可能是白平衡开关(AWB2)设置不当,也可能是环境光照条件变化太大，此时应检查开关设置是否在OFF位置，应想办法改善环境的光照条件。

3. 图像出现扭曲或几何失真。这种现象可能是摄像机，监视器的几何校正电路有问题，也有可能是光学镜头的问题，也有可能是连接线缆或设备的特征阻抗与摄像机的输出阻抗不匹配。当出现以上现象时，请先检查所用光学镜头，其次再检查所用电缆或其它连接设备的特征阻抗是否是75Ω。

4. 画面竖直方向出现几道黑条。这种情况一般是直流供电电压的纹波太大，应加强滤波并采用性能好的直流稳压电源。

5. 画面竖直方向出现多道竖条。这可能是外接视频线或设备的特征阻抗与摄像机不匹配而引起的反射造成的，应注意所选用的视频线和其它连接设备的特征阻抗是否为75Ω。

6. 画面噪点大，可能有以下几方面的原因：摄像机内部电路板接地不良；视频幅度输出不够；环境光照度不够；连接光缆是否接触不良或有短路现象；监视器本身信噪比不良。