视频监控系统知识总结.doc

视频监控系统一、视频监控系统基本介绍监控系统是由摄像、传输、控制、显示、记录登记等部分组成。摄像机通过视频电缆将视频图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各监视器及录像设备，同时可将需要传输的语音信号同步录入到录像机内。 通过控制主机，操作人员可发出指令，对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作，并可通过控制主机实现在多路摄像机及云台之间的切换。利用特殊的录像处理模式，可对图像进行录入、回放、处理等操作，使录像效果达到最佳。监控系统各组成部分介绍：视频安防监控系统一般由前端、传输、控制及显示记录四个主要部分组成。前端部分包括一台或多台摄像机以及与之配套的镜头、云台、防护罩、解码驱动器等；传输部分包括电缆和或光缆，以及可能的有线无线信号调制解调设备等；控制部分主要包括视频切换器、云台镜头控制器、操作键盘、各类控制通信接口、电源和与之配套的控制台、监视器柜等；显示记录设备主要包括监视器、录像机、多画面分割器等。二、视频监控系统设计要点一般监控范围要涉及主要出入口及重要监控地点（如保密室、枪械室等等），在条件允许的情况下可做到全覆盖，要注意摄像机的监控范围，减少盲区。还需配合业主要求，可向业主建议或讨论监控点位。视频传输线（超五类或六类）长度宜为90m以内（同综合布线系统），室外摄像头可接光电转换器再接光纤以满足长距离传输的要求。规范中提到的设计要求：1 规范性和实用性视频安防监控系统的设计应基于对现场的实际勘察，根据环境条件、监视对象、投资规模、维护保养以及监控方式等因素统筹考虑。系统的设计应符合有关风险等级和防护级别的要求，符合有关设计规范、设计任务书及建设方的管理和使用要求。2 先进性和互换性视频安防监控系统的设计在技术上应具有适度超前性和设备的互换性，为系统的增容和或改造留有余地。3 准确性视频安防监控系统应能在现场环境条件和所选设备条件下，对防护目标进行准确、实时的监控，应能根据设计要求，清晰显示和或记录防护目标的可用图像。4 完整性4.1 系统应保持图像信息和声音信息的原始完整性和实时性，即无论中间过程如何处理，应使最后显示记录回放的图像和声音与原始场景保持一致，即在色彩还原性、图像轮廓的还原性(灰度级)、事件后继性、声音特征等方面均与现场场景保持最大相似性(主观评价)，并且后端图像和声音的实时显示与现场事件发生之间的延迟时间应在合理范围之内。4.2 除4.1外，还应对现场视频探测范围有一个合理的分配，以便获得现场的完整的图像信息，减少目标区域的盲区。4.3 当需要复核监视现场声音时，系统应配置声音复核装置(音频探测)。拾音器5 联动兼容性视频安防监控系统应能与报警系统、出入口控制系统等联动。当与其他系统联合设计时，应进行系统集成设计，各系统之间应相互兼容又能独立工作。对于中型和大型的视频安防监控系统应能够提供相应的通信接口，以便与上位管理计算机或网络连接，形成综合性的多媒体监控网络。三、视频监控系统常用知识点及设备介绍1、分辨率介绍说明：704*576(4CIF)是由 D1画面各在左右裁剪掉8个像素形成，通常4CIF也常常被称为D1。D1 : 如下图，D1是由两幅不同时刻奇场与偶场的Half D1（720*288)分辨率画面组合而成，如果画面静止，接收了2副奇偶场720*288(Half D1)画面，从而拼成720*576(D1)的画面，不会有不良影响。但是一旦画面有运动物体，一副D1采用两幅不同时刻的Half D1拼成，会有严重锯齿现象，为了消除锯齿，所以就要对D1画面做反交错图象加工处理，在加工的过程中会大大损伤视频清晰度，导致D1清晰度真实值远低于理论值。D1的缺点：1. D1录像的码流与硬盘消耗量是CIF的4倍左右，几乎与720P数字高清相当。2. 压缩D1画面所消耗的DSP资源也是CIF的4倍左右。3. D1硬压缩录像卡或主机的成本与价格是CIF硬压缩录像卡或主机的3-4倍。D1比CIF提升不大，画质不够理想，但付出的代价却很大。而数字摄像机的720P只比D1高了1.6倍，画质却能感觉到巨大提升。CIF = 352X288 = 10万像素D1 = 720X576 = 41万像素720P = 960X720 = 69万像素 （4:3）D1效果图：CIF : CIF的画面是由Half D1将横向的720压缩一半然后左右各裁剪掉4个像素形成352，从而得到352*288，CIF画面的形成过程视频损伤较少，这就是为什么常常有人说 D1清晰比CIF高的不明显的真实原因。为什么市场上的DVR还是以CIF录像占主流。CIF效果图：720P：720P是一种在逐行扫描下达到1280720的分辨率（16:9）的显示格式。720P效果图：QCIF : QCIF也是由Half D1压缩而成，目前很多硬压DVR卡多画面预览分辨率为QCIF。2、前端设备介绍（1）数字摄像机数字高清摄像机采用逐行扫描，每一帧图像均是由电子束顺序地一行接着一行连续扫描而成。隔行扫描 逐行扫描数字摄像机的优点：数字摄像机采用逐行扫描，后端是完整的一帧接一帧图象接收。不需要将不同时刻奇偶场画面拼接合成视频，不需要为了消除锯齿进行视频反交错处理，清晰度没有损伤，数字摄像机最后输出给后端混合DVRPDVRNVRPC电脑的是已经压缩过的数字视频，不需要视频采集芯片进行A/D转换，直接由后端设备存储起来，不需要占用CPU或DSP资源去压缩视频，从而节省了处理器资源，减低了对后端设备的配置要求。（2）模拟摄像机模拟摄像机采用隔行扫描，隔行扫描的行扫描频率为逐行扫描时的一半,隔行扫描会带来许多缺点，如会产生行间闪烁效应、边沿锯齿化现象等不良效应.隔行扫描会导致运动画面清晰度降低 。模拟摄像机的缺点：传统模拟摄像机输出的是复合模拟视频信号，当信号传输到后端DVR等设备时，DVR前端的Video decoder视频采集芯片，除了模数转换，还要梳状滤波处理，也就是亮色分离，由于色度信号和高频的亮度信号占用了频带中相同的频率资源，所以，在decoder中将它们分开比较困难，很难还原出完全一致的色彩，导致画面容易出现杂色斑点。模拟摄像机自感光器视频输出后，最早到达DVR等后端主机设备，总共要发生3次模数之间转换，每次转换都会导致画面质量下降。模拟摄像机 数字摄像机（3）摄像机对比总结传统网络摄像机，可以简单的理解为：模拟摄像机+单路视频服务器 = 隔行扫描网络摄像机3、传感器介绍CCD和CMOS的区别 CCD目前的技术比较成熟，在尺寸方面也具有一定的优势（由于工艺方面的原因CMOS的尺寸无法做的很大），但其工艺复杂、成本高、耗电量大、像素提升难度大等问题也是不可否认的。而CMOS由于制造工艺简单，因此可以在普通半导体生产线上进行生产，其制造成本比较低廉。（a）信息读取方式不同 CCD传感器存储的电荷信息需在同步信号控制下一位一位的实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组，不同的电源相配合，整个电路较为复杂。CMOS传感器经光电转换后直接产生电流（或电压）信号，信号读取十分简单。 （b）速度有所差别 CCD传感器需在同步时钟的控制下以行为单位一位一位的输出信息，速度较慢；而CMOS传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图象信息，速度比CCD快很多。 （c）电源及耗电量 CCD传感器电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大；CMOS传感器只需使用一个电源，耗电量非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。 （d）成像质量 CCD传感器制作技术起步较早，技术相对成熟，采用PN结合二氧化硅隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS传感器有一定优势 。由于CMOS传感器集成度高，光电传感元件与电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较为严重，噪声对图象质量影响很大现今的CMOS图像传感技术取得突破性进展，光照灵敏度提升了5倍以上，已经达到或接近了CCD的照度性能。同时分辨率也达500万像素以上，并且CMOS在其成本、集成度与功耗等方面的优势则比CCD更胜一筹。目前还有一种传感器DIS，DIS是Digital Image System的缩写，把感光元件的外围电路和处理器都集成到一块传感器芯片上，其实就是常说的CMOS传感器，主要优势是成本低、像素可以做得较高，画质和感光灵敏度方面看，还是CCD更好。4、日夜模式ICR的中文名称叫“双滤光片切换器”，是用于让滤光片白天切换到不感红外滤光片和晚上切换到感红外滤光片的红外摄像机配件。感红外滤光片的主要功能是滤掉一些杂光，只让红外光和可见光通过。不感红外滤光片的主要功能是只让可见光通过，包括红外光在内的其他所有波段的人眼不可见光都会被滤掉。为了在白天和晚上都能看到图象，同时提升白天的色彩纯正度，和晚上夜视效果的质量，白天切换到不感红外滤光片和晚上切换到感红外滤光片的红外摄像机就应运而生了。彩转黑摄像机又叫日夜转换摄像机，是在白天和晚上都能使用的摄像机。彩转黑分为两种方式：电子彩转黑和机械彩转黑。电子彩转黑是指把监控摄像头的彩色信号用图像处理的方法转成黑色；机械彩转黑则使用机械式IRCUT，转换为灵敏度更高的黑白模式。ICR夜间录像效果好，电子彩转黑经济实用。5、镜头根据民用建筑的应用场合镜头的种类大致可分为： (1)广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大视角场所；(2)标准镜头：视角在30度左右，一般用于走道及小区周界等场所；(3)长焦镜头：视角在20度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米，用于远距离监视；(4)变焦镜头：镜头的焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大，视角范围广的区域； (5)针孔镜头：用于隐蔽监控。镜头焦距的确定：在选择镜头时，有以下五个因素确定镜头标准： （1） 监控现场的大小；（2） 被摄物体的大小； （3） 物距；（4） 焦距；（5） CCD靶面尺寸。监控摄像头所用的镜头与单反相机类似，按照镜头大小一次排列为2.8mm，3.6mm，4mm，6mm，8mm，12mm，16mm，24mm等。 毫米数越小，镜头所摄入的画面越宽，但与此同时所照的距离越近；毫米数越大，监控摄像头所摄入的画面越窄，但同时所照的距离越远。这里提到的所照的距离，为最佳成像区间距离。请看下图：6、前端设备配件介绍（1）云台云台就是两个交流电组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。我们所说的云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远端可以控制其转动方向的。 云台有多种类型： 按使用环境分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。 按安装方式分为侧装和吊装，即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。 按外形分为普通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。 在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小，也要考虑性能价格比和外型是否美观。（2）支架如果摄像机只是固定监控某个位置不需要转动，那么只用摄像机支架就可以满足要求了。普通摄像机支架安装简单，价格低廉，而且种类繁多。普通支架有短的、长的、直的、弯的，根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求，再有就是安装位置，因为从实践中我们发现，很多室外摄像机安装位置特殊，有的安装在电线杆上，有的立于塔吊上，有的安装在铁架上由于种种原因，现有的支架可能难以满足要求，需要另外加工或改进，这里就不再多说了。（3）防护罩防护罩也是监控系统中最常用的设备之一，主要分为室内和室外两种。室内防护罩主要区别是体积大小，外形是否美观，表面处理是否合格。功能主要是防尘、防破坏。 室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设备。当天气太热时，排风扇自动工作；太冷时加热板自动工作；当防护罩玻璃上有雨水时，可以通过控制系统启动雨刮器。 挑选防护罩时先看整体结构，安装孔越少越利于防水，再看内部线路是否便于联接，最后还要考虑外观、重量、安装座等等。 室内防护罩 室外防护罩7、后端设备介绍（1）DVRDigital Video Recorder（硬盘录像机），即数字视频录像机，相对于传统的模拟视频录像机，采用硬盘录像，故常常被称为硬盘录像机，也被称为DVR。它是一套进行图像存储处理的计算机系统，具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能，DVR集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等五种功能于一身，用一台设备就能取代模拟监控系统一大堆设备的功能，而且在价格上也逐渐占有优势。主要完成模拟视音频信号的编码压缩、存储、预览及回放等。（2）NVRNVR是(Network Video Recorder 即网络硬盘录像机)的缩写。NVR最主要的功能是通过网络接收IPC（网络摄像机）设备传输的数字视频码流，并进行存储、管理，从而实现网络化带来的分布式架构优势。 简单来说，通过NVR，可以同时观看、浏览、回放、管理、存储多个网络摄像机。摆脱了电脑硬件的牵绊，再也不用面临安装软件的繁琐。如果所有摄像机网络化，那么必由之路就是有一个集中管理核心出现。主要功能是实现网络音视频信号的接入与数据的集中存储；实现预览、检索与回放等功能。（3）DVSDVS(digital video server)网络视频服务器、又叫数字视频编码器，是一种压缩、处理音视频数据的专业网络传输设备，由音视频压缩编解码器芯片、输入输出通道、网络接口、音视频接口、RS485串行接口控制、协议接口控制、系统软件管理等构成，主要是提供视频压缩或解压功能，完成图像数据的采集或复原等，目前比较流行的基于MPEG-4或H.264的图像数据压缩通过Internet网络传输数据以及音频数据的处理。主要完成模拟视频等非数字信号的编码压缩，也可进行数据的本地存储。（4）IP SAN IP SAN是基于十分成熟的以太网技术，由于设置配置的技术简单、低成本的特色相当明显，而且普通服务器或PC机只需要具备网卡，即可共享和使用大容量的存储空间。由于是基于IP协议的，能容纳所有IP协议网络中的部件，因此，用户可以在任何需要的地方创建实际的SAN网络，而不需要专门的光纤通道网络在服务器和存储设备之间传送数据。同时，因为没有光纤通道