网络摄像机：构成及工作原理

网络摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、图像与声音编码器、控制器、网络视频服务器、外部报警、控制接口等部分组成。图9-41为网络摄像机的内部结构图。

1）镜头。镜头作为网络摄像机的前端部件，有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等种类，与模拟摄像机相同。

2）图像传感器。图像传感器有CMOS和CCD两种模式。CMOS主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。CMOS的耗电量只有普通CCD的1/3左右，但当CMOS在处理快速变换的影像时，由于电流变换过于频繁而过热。暗电流抑制得好就问题不大，如果抑制不好时容易出现杂点。CCD图像传感器由在单晶硅基片上呈二维排列的光敏二极管及其传输电路构成。光敏二极管把光转化成电荷，再经转化电路传送和输出。通常，传送优良图像质量的设备都采用CCD图像传感器，而注重功耗和成本的产品则选择CMOS图像传感器。但新的技术正在克服每种器件固有的弱点，同时保留了适合于特定用途的某些特性。这一部分与模拟摄像机相同。

图9-40 典型网络摄像机在视频监控中的应用拓扑图

图9-41 网络摄像机的内部结构图(www.xing528.com)

3）声音传感器。声音传感器即传声器或称送话器，与传统的传声器原理一样。

4）A/D转换器。A/D转换器的功能是将图像和声音等模拟信号转换成数宇信号。基于CMOS模式的图像传感器模块有直接数宇信号输出的接口，无须A/D转换器；而基于CCD模式的图像传感器模块如有直接数宇输出的接口，亦无须A/D转换器，但由于此模块主要针对模拟摄像机设计，只有模拟输出接口，故需要进行A/D转换。

5）图像与声音编码器。经A/D转换后的图像、声音数宇信号，按一定的格式或标准进行编码压缩。编码压缩的目的是为了便于实现音/视信号与多媒体信号的数宇化，便于在计算机系统、网络及万维网上不失真地传输上述信号。目前，图像编码压缩技术有两种，一种是硬件编码压缩，即将编码压缩算法固化在芯片上；另一种是基于DSP的软件编码压缩，即软件运行在DSP上进行图像的编码压缩。同样，声音的压缩亦可采用硬件编码压缩和软件压缩，其编码标准有MP3等格式。

6）控制器。控制器是网络摄像机的心脏，它肩负着网络摄像机的管理和控制工作。如果是硬件压缩编码，控制器是一个独立部件；如果是软件编码压缩，控制器是运行编码压缩软件的DSP，即二者合二为一。

7）网络视频服务器。网络视频服务器提供网络摄像机的网络功能，它采用了RTP/RTCP、UDP、HTTP、TCP/IP等相关网络协议，允许用户从自己的PC机使用标准的浏览器根据网络摄像机的IP地址对网络摄像机进行访问，观看实时图像，以及控制摄像机的镜头和云台。

8）外部报警、控制接口。网络摄像机为工程应用提供了实用的外部接口，如控制云台的485接口，用于报警信号输入输出的I/O口。如红外探头发现有目标出现，发报警信号给网络摄像机，网络摄像机自动调整镜头方向并实时录像；另一方面，当网络摄像机侦测到有移动目标出现时，亦可向外发出报警信号。