小型电子监探装置制作
项目32 使用微型摄像头
更新于2008-09-10 11:56:21

微型摄像头有多种尺寸和形状,并且其镜头类型和照明比率也各不相同。但是,它们实际上和标准的安全摄像头或便携式录像机都没有太大的区别,因为它们输出的都是标准的NTSC视频信号,可以传输到VCR录像机。微型摄像头只有方糖大小,没有任何可调节的菜单,也没有任何灯光和颜色设置,但是,也正是因为它的小巧,所以它才可以轻松隐藏在人们的视野之外,潜踪匿迹。它的镜头打开时只有1/64in(约0.4mm),在某些情况下,这种微型设备可以说是正合需要。即使是那种较大一些的微型摄像头,它们和便携式录像机或标准的安全摄像头相比还是小很多,所以将它们隐藏起来也更加容易,几乎没有人会发现它们。有些微型摄像头简直就是个奇迹,它们的照明比率非常低,这使得它们几乎能在黑暗中分辨事物,再加上一些朝向目标场景的红外发光二极管,它们的功能都近乎于军用夜视系统了,而后者的价格仅在几年前还需要几千美元。例如,我们的黑白微型摄像头使用的就是索尼公司出产的新超级HAD芯片,它对亮光非常敏感,如果将摄像头放置在双眼望远镜的目镜上,那么它在黑暗中所看到的东西比我们肉眼裸视所能看到的东西多得多。图6.1所示的就是我们收集的各种不同类型和尺寸的微型摄像头,并且使用了一枚硬币作为大小对比。


图6.1各种不同类型和尺寸的微型摄像头


微型摄像头镜头的外观样式将影响到其使用方式,因为它会直接影响到以下若干因素:聚光能力、视野范围、安装方式。在上图61中,你可以看到四种不同外观样式的镜头:左上角的是扁平针孔镜头,上面中间的是广角微型镜头,右上角的是标准微型镜头,左下角的是锥形针孔镜头,右下角的是扁平针孔镜头(和左上角的一样)。锥形针孔镜头非常容易安装在对象后面或里面,因为它的前沿区域非常小,而且是针孔镜头。对于一般的隐蔽安装而言,它也是到目前为止最佳的镜头选择。如果你安装的摄像头需要广角视野或更好的聚光能力,则可以考虑使用标准的微型镜头,因为这种镜头是可交换的,并且有些时候是可以调节的。另外一个影响摄像头使用类型的因素是照明比率和视频图像是彩色还是黑白的。你可能会感觉到奇怪,为什么有些人会选择比彩色摄像头便宜不了多少的黑白摄像头,并且这两种型号的基本大小和形状通常都是一样的。其实这里面有一个主要的原因,那就是在昏暗环境下摄像头的辨别能力问题。黑白摄像头在低亮度照明条件下的表现永远要比彩色摄像头更好,因为它们只需要处理场景中的亮度,而不像彩色摄像头那样要同时处理亮度和色差。也正是基于这个原因,黑白摄像头的照明比率可能比相同类型的彩色摄像头好很多。我们的黑白微型镜头摄像头(带有索尼超级HAD芯片,位于图61的右上角)在低光照环境中确实是一个非常神奇的小设备,它几乎可以在全黑的环境中辨别事物。此外,黑白摄像头还是隐形红外线的最佳伴侣(隐形红外线可以使用一组800~900nm红外线发光二极管或某些类型的雷登白明胶红外线过滤器过滤的全光谱白炽灯获得)。虽然彩色摄像头对于红外线也很敏感,但是其结果图像的着色看起来会比较怪异,并且也会包含很多因为图像传感器而产生的噪点,这就是为什么在这类应用中黑白摄像头要比彩色摄像头更胜一筹的原因。当然,彩色摄像头的优点也是很明显的,除了可以产生彩色图像之外,许多彩色微型摄像头还包括能手动调节光圈的专业镜头,具备缩放和远距离拍照功能,或者在其镜头上还可以添加其他光学设备等。

无论你选择的是黑白微型摄像头还是彩色微型摄像头,你都必须解决两个基本问题:电源和视频信号输出。有些摄像头可能带有标准的RCA样式插头(用于视频信号输出)和直流电适配器插头(用于给设备提供电源),而另外还有一些摄像头则可能除了三四根电线裸露在摄像头主体之外,其他什么都没有。带有插头的摄像头当然可以采用傻瓜式安装方式,你唯一需要注意的事情就是电源适配器或电池盒的电压。如果你弄反了极性或超过了其额定电压,那可就没有后悔药可吃了,这是我们以惨痛代价获得的经验教训。对于那些自带插头的摄像头而言,插头所占的空间甚至比摄像头还要大,所以它们的缺陷就是在安装时需要钻一个较大的孔,或者浪费容器内的空间。对于那些没有插头的摄像头而言,你可以根据自己的需要给它添加任何类型的插头,但是必须注意接线的极性和电压问题,否则一不小心你的宝贝就有可能变成一股青烟。图62所示的就是不带插头的摄像头,你可以看到该摄像头(位于中间)的尺寸很小,和9V的电池(位于左边)以及直流电适配器(位于右边)相比,它简直就是个小矮人。


图6.2带插头的微型摄像头和两个电源


摄像头很可能有三根电线,其中一根是直流电的连接线(通常是红色的),一根是视频信号连接线(通常是黄色或白色的),最后还有一根是接地线(通常是黑色或绿色的)。当然也可能有两根接地线(一根是视频信号的接地线,一根是电源接地线),或有第三根信号线(如果你的摄像头有内置麦克风的话)。所以,如果你对电线颜色的含义不是特别明确,请参考产品说明书。到目前为止,给摄像头供电的最安全方法仍然是使用电池,因为电池的电压是额定的,不会产生高于额定电压的尖峰电压,自然也就不会对摄像头造成损害,而廉价的直流电电源适配器则可能会产生太多问题。

许多直流电的电源适配器都可能超出标称电源若干伏[特],而这可能导致摄像头的小型电压调整器过热运行,或者干脆就会使摄像头罢工。所以,在将直流电的电源适配器连接到摄像头之前,最好先用电压表测试一下它的电压。使用电源适配器的另外一个问题是电压校准不稳将导致较大的交流电涌入摄像头,这将使得摄像头的调整器过热或在运行若干分钟之后就会在视频画面上出现像素亮点。对于微型摄像头而言,如果一定要选择直流电的电源适配器,最好选择带有电子电压调整器的产品,而不要选择那种只有一个简单的二极管和电容器的拼凑货,否则你可能要忍受视频图像中可怕的噪点。

用电池给摄像头供电时,必须确定摄像头能运行的时间长度。你可以先计算电池盒的电量,然后将得到的结果再除以摄像头需要的电量,即可大约估算出摄像头的持续运行时间。另外还有一种方法就是通过实践运行将电池耗干,这样得到的时间将更加精确。有些微型摄像头只需要一节9V的新电池就可以运行数小时,而另外一些摄像头则只能坚持若干分钟。

视频输出电线将直接连接到视频发射器或录像设备,它可以传送标准的NTSC视频信号,这很像消费级视频设备的视频输入或输出插头。微型摄像头既可以连接到VCR录像机的视频输入孔,也可以连接到其他任何带有标准视频输入孔的设备。你只需要使用屏蔽的同轴电缆线,并且确认视频线已经连接到中间的信号线就可以了。视频连接线的质量并不是很重要,因为它不是在传递高品质的电视信号,我甚至曾经通过电话线中那一对没用的黄色和黑色线缆传输视频信号,虽然传输的距离有100ft(约30m),但是所获得的视频信号也很清晰。当然,那一次是因为我们时间紧迫,必须快速安装隐蔽摄像头,所以才便宜从事,正常情况下我们还是推荐你使用屏蔽良好的视频线缆。

在选择镜头时,明显要考虑到镜头的外形。到目前为止,针孔式摄像头在秘密作业时应用得最为广泛。这些微型镜头是由一些精心打磨的玻璃组成的,它的跨度只有1/64in(约0.4mm),可以通过任何对象上钻出的小孔来观察外面的世界,而且不会有任何人怀疑在这个小孔里面还隐藏着一个秘密摄像头。举例来说,衣服纽扣上的标准小孔对于绝大多数针孔式摄像头的安装而言都显得太大!当然,针孔式镜头确实也有一些缺陷,例如,无法选择视野范围、在低亮光条件下的表现不如1/2in微型镜头等。如果亮光条件太差,那么所有摄像头的对象探测都会变得很困难,所以这实际上也是一个在性能和尺寸之间寻找平衡的问题。

在安装隐蔽摄像头时,视野范围是非常重要的考虑因素,恰当的视野范围可以让摄像头捕捉到场景中的更多细节,例如可识别的人脸、车牌号码等。如果在录像中包含的场景视野范围过大,则会损失较多的细节,即使在后期使用软件进行视频处理可能也无法弥补。所以,你需要在广角视野和较窄视野之间决定取舍。在图6.3中,左边的图片就是广角视野图片,而右边的图片则是较窄视野的图片。广角视野可以看到的东西较多,而较窄视野则可以看到更多细节,当你选择镜头时,要注意在二者之间寻找最佳平衡点。

如图6.3 所示,左边的图片是使用80°广角镜头拍摄的,在图中可以看到停放的四辆汽车、后面的大楼等,但是细节识别(例如车牌号码)可能会比较困难,也不太容易作人像识别。右边的图片是使用60°视野镜头拍摄的,图中的人像已经比较容易识别,而车牌号码也可以通过视频增强处理技术识别出来,但是在该图片中只能看清楚四辆汽车中的一辆。广角镜头可以将整个房间都摄入同一个场景中,但是这样的视频会出现扭曲,产生鱼眼效果(就是好像通过鱼的眼睛来看世界一样)。与广角镜头相反的,则是远距离拍摄镜头,它可以像某些双眼望远镜一样,将很远的对象纳入眼底。


图6.3广角视野范围(左)和较窄视野范围(右)的图像效果比较


在选购微型摄像头时,最好先了解一下具体产品的镜头类型、视野范围和照明比率等资料,因为这些因素将影响到摄像头在特定环境中的安装方式和作业效能。我们一般在自己的工具箱中准备六个或六个以上不同样式的微型摄像头,并且积攒了许多不同类型的镜头,以便有朝一日在必要时给摄像头换上新镜头。

 

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