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当前位置:技术交流 提高监控系统图像质量的新途径
  下列文章是我公司EIE实验室根据公司产品开发、实验、工程等实践经验及数据所写,均为原创文章。希望能与广大同行进行交流。未经我公司许可?#22351;?#36716;载。 
 
提高监控系统图像质量的新途径
 
---本篇文章已?#29615;?#34920;在“慧聪安防技术市场——商讯互动”第60期2004.05.20
 
  在各地展会?#24076;?#20180;细观看EIE摊位并并作了详细咨询的行业朋友,?#24674;?#35748;为:“e放大器”是监控系统的一个新亮点,是恢复和改善监控系统图像质量的好产品。这里所说的“e放大器?#20445;?#26159;采用我国首创的频率加权视频放大专利技术的视频恢复设备的总代称。它是由烟台开发区留学生创业园企业EIE公司开发和生产的。产品应用的突出特点是,给监控系?#31243;?#20379;了一个全面提高图像质量的新途径,促使使监控系统开始步入“图像质量可控恢复”的新时期。

一、 监控工程图像质量仍有很大潜力可挖

1. 一个监控工程中,有几个摄像机距离监控中心300米到1000米,乙方设计:500米以下的用SYWV75-7同轴电缆传输视频,500米以?#31995;?#29992;多模光端机或射频技术传输视频,但甲方因造价太高不同意,最后协商,500米以?#31995;?#25913;用75-9到75-12同轴电缆。工程验收时,尽管图像有些明显不一样,但双方都认为图像质量“还可?#22253;傘保?#20570;到这样也就行了。这是工程中常见的“无奈认可”。

2. 一个道路监控工程,使用8路单模单纤远程传输方案,但8路摄像机信号到光发射机的距离不同,近的50米,远的有1000多米,为了保证图像质量,于是较远的信号只能采用75-7到75-12的同轴电缆传输。工程结果是,电视墙?#31995;?#22270;像质量明显的不一样,甲乙双方也只好认了。这也是工程中常见的“无奈认可”,因为双方都“力所能及”的尽力了。对重点监控工程我国部分省市技防办,已经开始进行工程传输性能技术检测,结果出现?#24605;?#20057;双方认为 “可以?#20445;?#32780;检测不?#32454;?#30340;?#38480;尉置妗?/p>

3. 在传统视频监控系统设计中,这种“无奈认可”是必然的,因为传统的视频传输技术和传输系统尽管可以比较好的传输输入信号,但当输入的视频信号已经衰减和失真时,却都没有恢复或“修复”功能。我们?#29615;?#25226;这种现象叫做图像质量的“无奈认可”。

4. 工程商都有一个共同认识:电视墙?#31995;?#22270;像很不?#24674;攏?#26377;的很好有的明?#22253;?#28129;。

以上情况,以前你认为没有什么有效办法解决,现在你可?#22253;?#36825;些不足,看成?#24674;幀?#21487;以挖掘的潜力?#20445;?#35753;监控工程的图像质量在可能的情况下做到最好。本文介绍的“图像质量可控恢复技术工程应用?#20445;?#23558;助您一臂之力。

二、图像质量可控恢复的工程含意

拥有我国自有知识产权的“频率加权视频放大”专利技术的出现,开创了一条改善和提高监控系统图像质量的新途径。

采用频率加权视频放大技术的系列产品,有单路加权视频放大器和多路视频恢复主机(4、8、16、32路),为了叙述和说话方便,我们把这类不同型号的产品统一简称为“e放大器”。对于模拟视频传输来说,“e放大器?#26412;?#26377;和电缆传输特性相反、互补,且可控调整的频率补偿特性。因此它可以补偿视频传输中的幅度衰减和频率失真,有效恢复视频信号原有特性。 如下图所示:

A为0-6M扫频测试视频信号(显示2行),图中竖线是频标,每格1MHz;

BA信号经同轴电缆传输后,产生幅度衰减和频率失真的照片,这也是一个典型的同轴电缆0-6M传输特性,基本规律是:频?#23454;?#34928;减小,频率越高衰减越大;

C为加权视频放大器的频率补偿特性,其特点是:频率越低,增益越低,频率越高,增益越高,与电缆的传输特性相反、互补,而且这种增益补偿和频率补偿斜?#35782;际?#36830;续可调的,所以能够在有效范围内,对不同长度和型号的电缆进?#22411;?#20840;补偿。换句话说,就是视频信号在传输过程中损失了多少,可以通过调整控制,合理的补偿多少。这就是图像质量可控恢复的理论依据和实践依据。

“图像质量可控恢复”的工程含意是:

1. 同轴电缆的视频传输特性(上图B)是固有的,不能改变的。我们研究它是为了更好的使用它。同轴电缆到底能传多远?那要看对传输视频衰减和失真度要求的标?#38469;?#20160;么。显然要求的图像质量标准越低,传输距离越远。试验测试结果表明:按照我国PAL-D视频失真度标准要求,同轴电缆无补偿最大传输距离为:75-5电缆100-120米,75-7电缆200米左右。当工程中遇到更远一些的实际传输距离,而投?#35270;?#19981;允许采用其他有效手段(如光缆)时,只好降低图像质量的要求标准了,这种“无奈认可”的情况,在监控系统设计和施工中十分普遍。所以图像质量可控恢复的第一层含义就是:在视频信号幅度衰减和频率失真比较严重的情况下,“e放大器”可?#22253;?#29031;我国PAL-D视频失真度标准要求,有效补偿并恢复原信号特性A.可以轻松的走出“无奈认可”的?#32622;媯?#32780;不用担心投资太大问题。

2. 第二层含义是,“e放大器”的这种频率补偿和视频恢复性能,在规定的最大传输距离范围内,是连续可调,并可以通过人工控?#39057;摹?#22914;SYWV75-7电缆为0-3公里,75-5电缆为0-2公里,75-3电缆大?#38469;?、8百米;也就是说,在有效范围内任何实际工程传输电缆长度,都可以实现有效补偿;显然,同轴电缆有效监控范围已经从1、2百米提高到了2、3公里,基本可以满足多数工程的实?#35270;?#29992;;

3. 第三层含义是:“e放大器?#34987;?#21516;?#26412;?#26377;轮廓增强和高频提升功能,可以明显改善图像的主观评价清晰度。即,也可用于改?#24179;?#36817;距离传输的图像质量,解决电视墙图像效果不?#24674;?#38382;题;

4. 图像质量可控恢复,指的是摄像机源信号因传输衰减和失真的频率特性补偿和恢复。要说可以“提高”监控系统的图像质量,是相对于不采用视频恢复技术的监控系统来说的。不能把“e放大器”理解为能够使320TVL分辨率的摄像机信号“提高”到480TVL高分辨率水平。

在实际工程中,摄像机信号的传输距离是随机的,需要的补偿量和频率补偿斜率(高低频差?#25285;?#20063;是不同的,所以产品做成人工控?#39057;模?#20026;了确保补偿质量,这种控制必须是连续可调的,不能设计成?#33268;?#30340;分档控制。

三、 “图像质量可控恢复”的工程应用?#25913;?/strong>

1.补偿位置设计放在传输末端:

① 当工程中摄像机信号只用同轴电缆传输时,“e放大器”放在监控中心,主机的前面,待各路视频信号完全恢复后,再送给主机、硬盘录像机和电视墙;

② 当工程中摄像机信号是由同轴电缆和远程光端机组成符合传输系统时, “e放大器”应该放在电缆后面,光发射机前面,视频信号特性恢复后,再由光端机传送;有时也可以放在光接收机后面的监控中心,视频特性恢复后,进入主机;

③ 通过试验测试,了解“e放大器”的真实性能、功能和调试方法,学会分辨图像质量高低的观察方法,是应用设?#39057;?#22522;础。

2.用于老工程图像质量改造:九十年代初、中期建设的视频监控工程,可以用多路视频恢复主机改善系统的图像质量,能够收到立?#22270;?#24433;的效果;

3.扩大监控范围,降低工程造价:监控范围可按电缆最大传输距离估算。成本问题,不要说和光端机、射频传输系统比较,仅仅粗电缆换?#19978;?#30005;缆一项,就已经有很大的投资节余;

4.采用高编数同轴电缆的必要性不大:对于SYWV75-5电缆,128编和64编传输特性有什么不同呢?测试结果表明,128编电缆对2、3百千赫以下频率范围信号的传输有?#27426;?#36129;献,表现为衰减?#21487;?#20110;64编电缆,这是电缆外导体欧姆电阻发挥主要作用的结果;在视频信号0.2-6M的大部分频率范围内,高编电缆没有贡献,128和64编的传输特性一样,这是由于电缆外导体的内表面层高频趋肤效应发挥主要作用的结果。电缆传输衰减和失真的主要矛盾是高低频衰减差别大的问题。低频衰减小,不是主要矛盾,而高编电缆高低频差值大于低编电缆,凡而造成均衡难度增大。所以,工程设计?#24076;?#37319;用64编电缆就足够了。而高编电缆价格却是低编电缆的1.6-1.7倍。EIE在各地展会现场演示的就是64编普通SYWV75-5电缆2公里传输后的视频图像恢复效果。

5.采用物理发泡电缆:同轴电缆?#38469;强?#20197;传输从直流到微波的宽带传输线,只是不同结构,不同型号,不同材?#31995;?#30005;缆具有不同的传输特性和物理性能而已。物理发泡电缆(SYWV-)是目前常用电缆中传输特性最好的。有人把实心聚乙烯绝缘电缆(SYV-)叫着“视频电缆?#20445;?#35748;为传输视频信号必须用它。而把物理发泡电缆(SYWV-)叫着“射频电缆?#20445;?#35748;为只能用于射频信号的传输,不能用于视频信号传输,这完全是一个误解。在微波设备连接中,大?#38469;?#29992;实芯电缆,已有几十年的历史了,但没有人把它叫着“微波电缆”。在卫星接收系统中,从天线高频头?#32478;?#20869;接收机传输的信号是“卫星第?#24674;?#39057;?#20445;?#39057;率从950M-2050M,也是属于微波范围,20多年前是用藕芯电缆,后来用物理发泡电缆,但很少有用实芯电缆的。按?#23433;?#27573;?#34987;?#20998;电缆类型是没有依据的。所以,从电气性能,物理性能和产品价格几个方面考虑,我们还找不出必须使用实芯电缆的理由。2004年的几个展会?#24076;?#26366;经?#20351;?#20960;个电缆生产厂家,也没有一个能说出个所以然来。大部分实心电缆?#30002;?#25104;高编电缆,SYV75-5/128编电缆价格,大?#38469;荢YWV75-5/64编电缆的2倍。

6. 硬盘录像机对电缆传输衰减十分敏感的问题,现在也迎刃而解了,办法是把硬盘录像机输入?#22235;?#25311;视频信号先恢复好之后,再数字化处理。“e放大器”不要用于经过数字化处理、又进行数模转换后的模拟信号的恢复,也不要设想把磁带录像机重放的模拟视频信号恢复出原信号。因为“e放大器”不可能把已经丢失的频率分量,?#31350;?#20877;生出来。

7.在有些全部采用网线布线,而没有或不允许布设同轴电缆的情况下,可以采用双绞线平衡传输设备,在末端变换出BNC视频信号后,再由“e放大器”进?#22411;?#21892;恢复。这里要注意双绞线平衡传输设备的选择,如不少设备带宽只有4兆多一点,高频反而有更大衰减,?#26412;?#31163;较远时,“e放大器”也难以完全恢复。

8.在对“e放大器”尚不了解的情况下,可以选择监控系统?#22411;?#20687;最差的一路进行恢复试验。但许多工程商的经验表明:若在工程现场,当甲方看到原来最差的一路信号变得最好了,他会要求你把所有图像?#30002;?#21040;这样好,而又不给你增加工程费用,那你就亏了。明智的办法就是工程设计时,就向加方说明:在保证实现相同图像质量的情况下,视频传输系统采用视频恢复技术的总投资是最低的。

9. “e放大器”不是抗干扰设备。当干扰已经混入视频信号中时,“e放大器?#34987;?#36830;同干扰一起提升。抗干扰设?#39057;?#22522;本原则是:不能让干扰进入视频信号。在有超强电磁干扰的环境里,可使用穿铁管(不是钢管)的办法,或采用双绝缘双屏蔽抗干扰同轴电缆(简称“e电缆?#20445;?#21518;者具有成本低,施工方便的优势,特别是在事先很难预计是否会有干扰的情况下,采用“e电缆”盲目布线,可以实现无干扰监控系统。

10.在目前数字化图像处理系统,因数率、数据量和带宽等因素限制,图像质量还不太高的情况下,电视墙的图像质量,在工程验收时是甲?#32478;?#20998;注重的“工程质量指标”。所以,在可能的情况下,电视?#20132;?#26159;尽量采用恢复后的模拟源信号为上策。

[应用原则技术要点]?#36203;?#25569;以下原则和要点,你就可以灵活的运用“e放大器”来改善监控系统的图像质量了。

1. “e放大器”是对视频模拟原信号进行处理,使其恢复到摄像机原信号水平,给监控系?#31243;?#20379;尽可能好的视频信号源,改善系统整体图像水平。

2. 应该看到,传统监控系统,在系统图像质量和工程造价方面,是仍有很大潜力可挖的。系统图像质量的提高,对工程商和系统产品经销商的影响来说,?#38469;?#27491;面的,积极的。“e放大器”只是系统中甲?#35762;?#22826;注意的一个小环节,小“配角”而已。

3. 没有见过,没有用过“e放大器”之?#22467;?#22810;数人都认为这是厂家的“虚假宣传”。不相信它的性能是真实的。实践是检验真理的唯一标准,对新技术,新设备不了解,可以亲自实测。EIE公司站在工程和产品商“配角”的立场?#24076;?#36798;?#22351;?#35201;求全额退货退款,?#25913;?#26469;的实践表明,这种因“虚假宣传”而退货退款的事情没有发生过一起。

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