摄像机是由J.L.贝尔德、P.法恩斯沃思和V.斯福罗金三人各自独立发明的。随着数字技术的高速发展，2000年以来，最早的闭路电视模拟视频系统逐渐被全面数字化改造，以硬盘录像机（DVR）为典型代表的数字化安防市场得到了飞速发展。随着网络技术的发展，监控摄像机又进入到网络视频监控阶段。

监控摄像机按输出信号分为模拟摄像机和网络摄像机，按外形可分为枪机、球机、半球、蝶形摄像机和一体化摄像机，按分辨率分为标清摄像机、高清摄像机和超高清摄像机。

摄像机是一种智能化的电子设备，主要由图像传感器、视频信号处理电路、镜头及其他辅助设备等组成。图像传感器是摄像机的核心部件。

图像传感器是进行光电转换并生成与图像内容对应的实时电信号的芯片，主要有CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）两种类型，CCD在模拟摄像机中应用比较广泛，随着CMOS工艺和技术的不断提升以及高端CMOS产品价格的不断下降，CMOS图像传感器被越来越多地应用到网络摄像机中。黑白摄像机包含一片CCD芯片，其输出信号仅仅代表了图像的亮度信息，彩色摄像机的彩色图像信号包括亮度和色度信息。

高档彩色摄像机具有3个CCD芯片，在CCD前面设置了分光棱镜用于把景物光线分离成红、绿、蓝三基色光，三片CCD分别对红、绿、蓝色光信号进行光电转换生成对应的三基色电信号。单片式彩色CCD摄像机只有一个CCD芯片，在CCD电路层前增加了用于汇聚光线的微透镜层和分色的滤色器层，三层电路的微单元一一对应，在CCD芯片上形成包含绿、红、蓝三基色分量的混合电信号，经过彩色分离电路得到三种基色的电信号。三基色图像信号经过彩色编码器的处理，变换为包含亮度信号、色度信号以及各种同步信号的彩色全电视信号。

图像传感器的重要指标包含芯片尺寸、像素数、灵敏度、电子快门速度等。芯片面积越大，像素数越多，摄像机的分辨率也越高。灵敏度又称最低照度，指摄像机输出的视频信号电平低到最大幅值的50%时被摄景物的光亮度值。

图1　相机CMOS传感器

同步信号发生器用于产生摄像机各种电路工作需要的逻辑脉冲。为了能在不同景物照度下都能输出0.7V（p-p值）的标准视频信号，摄像机设置了自动增益控制电路AGC进行信号的放大处理，还设置了信号预处理电路进行图像信号的钳位、切割、压缩、补偿与校正，混消隐信号等。彩色摄像机设置了自动白平衡调整电路保证摄像机在连续工作中随时依现场的光源色温变化而校正白平衡。

当照度变化范围大或必须逆光拍摄时，图像会出现明亮区域曝光过度而黑暗区域曝光不足的现象，可选择带背光补偿电路的摄像机或者宽动态摄像机，后者成像效果更好。背光补偿是通过对特定子区域而不是整个视场进行AGC放大来实现。宽动态技术可控制CCD进行快、慢两次曝光，然后利用数字图像技术对两个图片进行叠加处理，大大改善了图像效果。

镜头被喻为摄像机的眼睛，它的作用是将被拍摄景物的光线准确地汇聚在图像传感器上成像，它通常由一组各种不同形状和型号的光学部件按一定方式组合而成。枪机的镜头需要另外配置，半球、蝶形摄像机和一体化摄像机通常集成了镜头。

镜头有三个重要参数：焦距、光圈和视场角。镜头的焦距决定了摄取图像的大小和监控距离的远近。光圈是设置在镜头后部的一组叶片，通过调整叶片的离合程度可改变光圈孔径的大小，从而控制镜头的光通量。视场角指镜头对取景视野高度和宽度的张角，它决定了摄像机的监控范围。镜头焦距越小，视场角越大，适于近距离大场景监控。反之，大焦距镜头适于远距离和物体特写拍摄。

对于监控范围变化较大的场所，可采用变焦镜头。电动变焦镜头设置了微型电动机对焦距、聚焦和光圈进行调整，便于工作人员的远程操纵。自动光圈镜头可根据光线自动计算和控制光圈参数，无须人工干预，适用于光线变化较大的场所。

为了防尘、防水，监控摄像机都配置有防护罩。为了方便改变监控角度，可以给摄像机安装云台，云台可以承载摄像机进行水平和垂直两个方向的转动。当环境照度不高时，需安装附加照明装置，当摄像环境可见光不足或需要隐蔽监视时，宜选用红外光源，为了增加红外光源照明距离，必要时可以考虑激光红外照明设施。为了方便现场监控，监控摄像机一般安装在墙壁上、天花板上或者立杆上面，每台摄像机通过视频线或者网线与监控中心的主机系统相连，工作人员在监控室对摄像机进行远程操纵。

在早期的模拟视频监控系统时代使用模拟摄像机，随着集成电路技术、网络技术、压缩解压缩技术的发展，网络摄像机得到了迅猛发展，成为图像采集设备的主体，并且推动视频安防监控的发展进入数字化、网络化阶段。摄像机的发展方向是高清化、智能化、一体化。最先进的带跟踪功能的高清智能高速球，受到用户的青睐。大型网络视频监控系统，更是将监控从安全防范提高到管理的高度，以视频为主线、结合相关实际业务系统渗透到了各行各业中，促进了生产力的不断发展。

图2　监控摄像头