3摄像系统设计与研究3.1 工作原理与组成摄像系统在整个跑道安全监测系统中起到视觉验证的作用，通过光纤千兆以太网接收主控端的控制信息，自动调节方位、焦距、光圈，捕获并向控制端提供目标物高清晰视频和图像。

摄像系统主要由数字摄像机、高清镜头、伺服云台、激光照明器、雨刷与温感、通信单元、电源和主控台控制软件组成，一卡通，图1为摄像系统组成示意图。

其中，，高清镜头与数字摄像机组成光学成像单元，用于对目标物清晰成像；伺服云台用于承载成像单元并提供方位控制；激光照明器用于夜间对目标物进行补光；主控台控制软件用于控制和管理摄像设备。

3.2 硬件性能指标由于机场跑道环境的特殊性，摄像系统安装在距离跑道边线300m至500m处，安装高度为7m至10m[4]，要求能对1.1Km外的水平地面上直径至少4cm的FOD清晰成像。

摄像系统要达到这一性能指标，必须对各组成单元提出各自的设计要求并能够较好地集成。

3.2.1数字摄像机的性能指标数字摄像机是整个摄像系统的核心硬件设备，部署在网络环境中，直接输出经过编码压缩的数字视频信号。

它采用嵌入式架构，集成了视频采集、信号处理、编码压缩、缓冲存储及网络传输等功能，其硬件构成包括图像传感器、信号处理器、A/D转换器、编码芯片、主控芯片、网络及控制接口等。

图2为数字摄像机的硬件构成示意图。

由于摄像系统要求的观测距离较远，并且要在夜间对目标物进行成像，因此对于作为核心器件的数字摄像机，要考虑以下的性能指

●基金项目：中国航空工业集团公司技术创新基金项目（2009Q63375）。

伺服云台RS485交换机电源控制器主控台控制软件RJ45RJ45220VAC方位信号制动信号RS485RS485光纤光纤收发器光纤收发器交换机RJ45RJ45RJ45D/A解码板高清镜头数字摄像机激光照明器雨刷与温感RS485图1：摄像系统组成示意图图像传感器信号处理CPUFLASHRAM网络接口视频编码芯片镜头滤光片图2：数字摄像机硬件构成示意图网络出版时间：2013-08-0617:28网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/10.1108.TP.20130806.1728.201315.91_068.html92•电子技术与软件工程 ElectronicTechnology&SoftwareEngineering图像与多媒体技术•Image&MultimediaTechnology标：
（1）图像传感器类型。

摄像机采用的图像传感器类型有两种：CCD传感器和CMOS传感器。

由于CCD传感器在灵敏度及信噪比方面优于CMOS传感器，所以采用CCD作为摄像机的图像传感器。

（2）成像分辨率。

成像分辨率是图像传感器芯片的像素点数目，像素点数越多则成像清晰。

但是，在相同靶面尺寸下，像素点数越多其成像灵敏度越低，因此在实际应用中应根据需求综合选择分辨率性能。

对于不同的监控要求，所需要的像素数不同。

根据工程经验，其像素参考表如表1所示。