血栓弹力图:影响系统图像质量的因素和提高系统信噪比的方法

影响系统图像质量的因素和提高系统信噪比的方法
 
 摘要：系统图像质量可以从：图像水平清晰度、图像灰度等级、复合视频信号幅度、视频输入输出阻抗、图像质量主观评价、信噪比等六个方面技术指标来评估，关于影响清晰度和灰度等级的因素在“电视监控系统常见问题之一”中已经有所阐明，现在我们来讨论影响影响系统图像质量的因素和提高系统信噪比的方法\r\n  关键词： 影响图像质量主观评价大于等于4级要求的因素
首先我们对GB7401—87彩色电视图像质量主观评价方法要有一个正确的认识。GB7401—87标准是一个国家标准；以广播级为主的图像质量也包含在内。广播级图像的获得一致在选用三管广播级摄像机，这些摄像机的信噪比一般在51dB～55dB；图像一般在标准照度1000lux～2000lux下拍摄的，而且一般在照度较高的情况下拍摄；因为是三管，三基色均能得到较好校正，色度较准、色度噪声较低。
在目前电视监控系统中，常常见到图像很好，但我们还是打成4+级或者4级图像；有时较精细打分时，分别打成4+、4、4-、3+、3、3-级。4级图像的质量损伤可觉察到，但并不令人讨厌。
我们目前用的较简易工业级摄像机、单管摄像机，彩色效果采用一些简单电路措施来达到y、u、v；所以这些摄像机信噪比在46～48db，色度失真较大，色噪声较大，色度频响较差。目前带有数字处理的摄像机，信噪比也可达51～52db。摄像机工作的光照度范围较宽，在室外一天光照度变化可以从2.5×104～10-3lux，在黑夜中为了获得较好可用的图像，一般要用上辅助光。
注意：4级图像是多人主观评价的平均值，见到的彩色图像有相当大的近似性和欺骗性。
例如：
1. 我们的生活是实时的，动态情况是连续的，而我们视频信号是一帧一帧的，是间断的；
2. 在电路中，亮度和色度是分别处理的；
3. 亮度和色度的叠加方法各有差别，例如NTSC制（正交平衡调幅制）、PAL制（逐行倒相正交平衡调幅制）、SECAM制（顺序传送彩色与记忆制），其图像质量和容差均有差异；
4. 大面积着色原因（也即混合高频原因）；
5. 电视监控用彩色摄像机频响比广播级低很多，特别彩色部分更低。
来自对人眼原理的分析显示：人眼对亮度的分辨率较高，对彩色的分辨率较低。人们想出亮度和色度分别处理，处理精度也有区别，正因为这样使我们有可能将彩电迅速普及起来。
影响系统信噪比37db的因素
影响系统信噪比37db的因素是很多的，测试也比较困难。我们是通过四个方面来评估37db：
1. 通过图像质量主观评价≥4级要求
2. 实际系统总干扰口？mVp—p
当系统为n个输入口，（n-1）个输入口均有图像讯号输入，某个输入口为空口，并将该空口输出到某输出口时，测该输出口的噪声电平。因为每个输入口是非标准讯号，这噪声电平是表示（n-1）个实际的系统图像对该输出的影响。要注意该噪声电平有最大值和最小值；黑白系统时较小，彩色系统和彩色黑白混合系统时较大。
3. 反映实际系统的隔离度的干扰口？mVp—pn
当系统为n个输入口，（n-1）个输入口均有图像讯号输入时，在空的某个输入口测噪声电平。要注意该噪声电平有最大值和最小值；黑白系统时较小，彩色系统和彩色黑白混合系统时较大。
4. 反映实际系统的50HZ干扰口？mVp—p
当系统为n个输入口，分别至m个输出口时，找到最大的50HZ干扰值。
常见的图像干扰
1. 电梯运行时在图像中的干扰，对变频电梯特别强烈；
2. 对讲机等高频发射设备，例如：小灵通、移动电话（大哥大）的干扰，这样的幅射干扰对监视器和显示器等设备比较明显；
3. 帧方向亮条或暗条的干扰，这干扰有时在帧方向移动着；
4. 行方向亮条或暗条的干扰，这干扰有时在行方向左右移动着；
5. 图像上有网状干扰（可能有高频干扰）；
6. 图像甲中有图像乙或乙和丙两图像的影子在移动（这是由于设备的串扰和隔离度差而引起）；
7. 图像讯号在远距离传输时，有环境干扰的引入；
8. 彩色图像中偶尔有小色斑现象；
9. 接线不好和接插头做得不好而引入的干扰；
10.一点接地没有足够重视而引起；
11.设备不良而引入的干扰，或屏蔽差而引入的；
12.外界高频较大、电缆屏蔽性能并而引起；
13.两台屏蔽性能差的监视器和电视机的行频（空间耦合）相互干扰；
14.较差光端机对图像也有影响，发生基础噪声大、图像有飘浮现象，有些光端机发端输出功率离散性较大，有的可达4～5db之差，接收机动态范围较小。
电梯轿厢摄像机安装和抗干扰
电梯轿厢摄像机安装要注意：
1.摄像机要选用金属屏蔽外罩，摄像机外罩和电梯要绝缘；
2.摄像机一般安装在门的角上，这样有利于避免开门时逆光现象和考虑到人的面部在镜头前停留时间较长，镜头一般选广角，要避免只见到人头顶；
3.电梯内的光照度要足够和尽可能避免光干扰；
4.装饰材料尽可能选择反光少的材料；
5.电缆要选用双屏蔽，线要柔软一些；
6.视频电缆要和强电的电缆分离，以减少耦合。电缆的长度要考虑电梯上下时的余量；
7.接头要牢固。
电梯轿厢监控电视图像抗干扰方法：
首先要区别这干扰是从电源中耦合进来的还是视频中引入的，并采用不同的措施。
视频中引入又分为：是设备之间联结中引入，还是空间耦合引入？通过空间耦合引入又可分为：是电源线空间耦合引入的干扰，还是可以通过信号线和设备空间耦合引入的干扰？
1. 若电源中引入，则可采用电源滤波器来排除从交流电中引入的干扰。在电源线上串一个磁芯环，这样可形成高频扼流圈，起到抗高频干扰引入；
2. 可用视频隔离变压器来隔离地线上引入的干扰；
3. 可用光电耦合器件来隔离地线上引入的干扰；
4. 可将视频调制到高频，高频可通过同轴电缆来传输，传到终端高频再解调到视频。
5. 可将视频讯号进行光调制，通过光纤传输到终端，再将光讯号解调到视频。
6. 目前的视频是单端的讯号，可将它转换双端讯号，讯号幅度可放大成5倍左右，然后用双绞线平衡传输，传输到终端将信号大小降下来和转换成单端信号。这样可提高信噪比和增加抗干扰能力。
7. 可将视频讯号进行光调制，然后通过大气激光传输，将光探测器接收的光讯号转为视频信号。
8. 可将视频讯号调制到微波或高频讯号上，然后通过无线传输，将终端的信号再调制成视频讯号。
9. 可将视频讯号用调频方式调制高频，通过电缆传输，到终端解调到视频，这样通过调频和调制到高频二个措施，来增加抗干扰（空间耦合干扰）能力。
10.将模拟的视频讯号转换成压缩（例如：MPEG—2或MPEG—4（part10））成DI水平（704×576）的数字讯号，通过屏蔽的五类线、超五类线、六类线、超六类线传输，收端可以由直接接压缩视频信号的设备，收端也可以通过解压缩送至监视器。应注意解压缩过程会降低图像质量，这样抗干扰（空间耦合干扰）能力大大提高。
11.选用合适的电梯楼层显示器。
楼层显示器和电梯控制器应采用光电隔离，避免不必要的耦合，最好电梯楼层显示器仅和电梯机械部分有关，与电梯控制室无关。目前上海冠林机电有限公司生产的KL—65101电梯楼层显示器安装简便，不与电梯任何通信码发生联接关系，省却了协调电梯商提供电梯码的环节，能显示楼层和上下行运行状态，抗干扰性较强，能消除变频高速电梯启动停止时产生的杂波干扰影响。
视频同步对图像切换时跳动影响
目前同步是随机同步、外同步、电源同步、松下VD2同步、ELBEX的内部同步等。
工程上常用的是电源过零点同步。在使电源同步时：电源供电是AC 220V或AC 24V，供电要同相（由控制室单独同相供电，要注意1800的相位差，每个摄像机在实验用双踪示波器进行微调，目的是在组成系统时的图像切换时跳动较小，使切换处于帧消隐期间为好。
注意：过去电源同步有移相功能的摄像机，其移位角度为600。这样还需要识别电源同名端和调整相位。现在好的电源同步摄像机其移位角度为2700。这样能适应不同三相电源和不同的同名端的需要。
摄像机的安装位置对图像质量的影响以及一些实践经验
实例1：有逆光的位置，如走道、窗、大堂门外、车道的出入口等地方，采取的措施是：一是改变位置避免逆光，二是采用逆光补偿较好的摄像机，三是采用超动态的摄像机。
实例2：20m2房间内，白天有自然光透过窗户，夜间只有25W白炽灯光。对象：人的活动。
解决方法：选用最低照度为≤0.08lux水平清晰度≥570线的黑白摄像机、手动光圈、手动聚焦镜头定焦、摄像机轴线方向在房间的对角线方向。
由于晚上照度偏低，为了能获得较好的图像，并保持白天的良好图像。我们调整光圈和聚焦的方法：在晚上我们的光圈可略大一些调聚焦，这样反复调整，调到晚上的图像略有噪声，白天也能获得良好的图像为止。
实例3：电梯轿厢内，照度在≥30lux～50lux。对象：人的活动，人的进出。
解决方法：选用最低照度≤1lux水平清晰度≥470线的彩色摄像机手动光圈、手动聚焦、广角定焦的镜头。定焦焦距精确选取还是要根据电梯的面积和高度来定，一般可选2.8～3.0mm定焦镜头。
摄像机安放位置，一般放在门旁的顶上，摄像机的轴线在电梯的对角线上。这样的安放是考虑到，人进入电梯一般总是正对门口，这样安装摄像机，人的正面图像占有时间就较长。开门时一般照度加大，但此时摄像机内的AGC能适应开门和关门的照度变化。目前这样安装，人像将获得头顶或头上方较多，为此目前国外电梯摄像机是放在摄像机匣中，匣子高度在1.7～1.9m。\
另外，若采用自动光圈镜头，当电梯门开关时，由于自动光圈来不及跟踪（也就是自动光圈的适应时间较长），图象会出现不稳定。
为了获得较好图像，要克服电梯的光干扰，电梯的照明减少光栅照明，电梯侧面尽可能采用亚光材料，降低光反射。
实例4：监控道路车辆和人行的来往动态，有时还要录下细节的图像，这时我们就要选取三可变镜头及云台。分为室外和室内球机。
实例5：要获得夜间清晰的汽车车牌号，应选用三可变镜头，定焦在10～15m（车牌号足够大）。为解决夜间车灯的干扰，应优先选用带有强光抑制的摄像机。
实例6：居民住宅小区的周界电视监控。条件为室外，白天和夜间照度的变化跨度大（0.0001lux～2.5×104lux）。对象：周界上的动态，一般监控距离为50m～80m。
解决方法：选用自动光圈、长焦距、定焦镜头，一般选用低照度（最低照度为≤0.1lux）和超低照度（最低照度≤0.001lux）的黑白摄像机，周界上应有较低照度灯光。也可用最低照度≤1lux～≤0.1lux的彩色摄像机，周界上应有较高照度的灯光。自动光圈长焦的定焦镜头：1／3”CCD应选自动光圈为16～25mm定焦镜头、1／4”CCD应选自动光圈为12～18mm定焦镜头。这样可适应和周界上70米一对主动红外入侵探测器相匹配，周界上摄像机应头尾相接，因为本地摄像机监控70米左右，但此摄像机下方的5～8米是监控死角，需要靠后面一个摄像机来照应。应注意，辅助灯光不应造成为摄像机的逆光，同时灯光方向应是摄像机监视方向。
夜间的照度是室外监控一大问题。解决它的方法：①选超低照度摄像机。②选用日夜两用型摄像机，也即白天照度足够时是彩色的图像，晚上是黑白（灵敏度较高，也就是摄像的最低照度较低）图像。③选用红外灯源，虽在有些地方可行的，但应注意：红外光源的功率大小和监视距离远近是有直接关系；红外光源需要供电；红外光源有寿命（一般在5000小时左右）限制。④光源架在云台上，照明与报警系统联动。光源也可用射灯，这样价格较低，并有一定威慑作用。
实例7：小区门口摄像机安装。若小区门口宽度<6m时可装一个摄像机，≥6m时应装二个摄像机，二个摄像机一般安装在小区门口通道的两侧。目的是获得足够时间的人像和车辆的车牌号清晰图像、回放录像的图像，人像和车牌号需清晰可辨率，要注意逆光现象和夜间的灯光照度，确保图像的质量。摄像机的轴线对门应400～500为佳。
实例8：选择适当的距离和方位以获得较大范围和较长距离的监控。监控进门口的人：
1、摄像机的轴线平行于门板面，这是监控范范围不太合理。
2、摄像机的轴线和门板面成30～600，这是监控范围较合理的选择。若在7～8m处，监控的距离可达3～5m，若按1m／秒速度，则可达到3～5秒的图像；若25帧／s录像时有75～125帧图像；若选6.25帧／s录像时还有17.5～31.25帧图像可获得。
实例9：宾馆摄像机安装
1.宾馆客房长走廊：一般在走廊前端窗上挂上窗帘，防止严重逆光的出现，长走廊光线稳定较暗时，我们可选低照度的黑白摄像机，并选用固定的手动光圈和固定聚焦的镜头。若光照度是缓慢变化时，则可选用自动光圈镜头。
2.宾馆消防梯处：一般选用广角的低照度摄像机，若靠近窗口时，可选用自动光圈镜头。
3.宾馆大堂：大堂若有大量透光玻璃时，可选用超动态摄像机。
4.收银处：应监控收银者和付银者两者图像。此时，摄像机安装位置应和收银台±15～200时为宜，距离在5～8m位置。