安防系统规范与技术_2_视频监控系统基本知识

.,1,第二章视频监控系统基本知识,第一节视频监控系统的概念与组成第二节图像产生基础知识第三节摄像机基础知识第四节监视器基础知识第五节数字视频压缩基础知识,.,第二章视频监控系统基本知识,视频监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看被监视场所的一切情况，可以把被监视场所的情况一目了然。视频监控系统是目前智能大厦和智能小区必备的系统。国家标准智能建筑设计标准（GB/T50314-2006）和建设部全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则明确安全防范系统应配备视频监控系统。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,视频监控系统的作用对商业、银行、办公、住宅等商业大厦和小区的监督和管理。用于工厂厂区、港口码头、储存仓库等工业行业；用于医院监护、展览、体育场所；用于交通中的监测高速路、地铁；用于学校、幼儿园等保障学生的安全等。平安城市、平安校园、平安工厂等领域。特别是在危险的人无法到达的环境中，以及在光线昏暗的人的视力不及的条件下。视频监控系统可与防盗报警系统等其它安全技术防范体系联动运行，使其防范能力更加强大。视频监控系统的外围设备，可以通过系统辅助通讯接口进行联动控制。门禁系统、广播系统等都可以直接由视频监控系统控制台控制，系统设计时应使它可以适应各种场合的应用。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,视频监控系统的发展历史（1）第一代模拟图像监控。主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机组成。摄像机采集的视频信号采用模拟方式传输，适用于小范围监控。如建筑物内部监控，只能在本地监控中心观看监控图像。它的功能单一，设备繁多，不易扩展。（2）第二代基于PC技术的监控在前端监控现场，有若干台摄像机，通过相应的线路连接到监控终端上，监控终端是PC机可以处理摄像机传输过来的视频信号，还可以利用视频压缩卡和通讯接口卡，利用通讯网络，将这些信号传输到一个或多个监控中心以便集中处理。（3）第三代基于嵌入式的网络监控采用嵌入式实时多任务操作系统，在芯片上集成了视频压缩与传输处理功能。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片进行压缩，通过内部处理后传送到网络或服务器上。网络上的用户可以通过专用软件或者直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统进行配置。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,视频监控系统的组成典型的视频监控系统主要由前端设备和后端设备这两大部分组成，前端设备是以摄像为中心的一些辅助设施，后端设备可进一步分为控制设备和显示记录设备。传输部分通过电缆、光纤或微波等多种硬件连接方式来实现它们之间的联系。由摄像部分、传输部分、控制部分以及显示和记录部分四大块组成每一部分中，又含有更加具体的设备或部件。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,摄像机将现场摄取的图像信号转换为电信号并传送到控制中心监控器上，摄像机产生的图像信号的质量将影响着整个系统的质量。摄像机有彩色和黑白二种，一般根据监视对象的环境和要求来选取。主要技术参数为CCD尺寸、像素数、分辨率、最低照度和信噪比等。CCD尺寸指的是CCD图像传感器感光面的对角线尺寸。像素数指的是摄像机CCD传感器的最大像素数。低照度指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。信噪比是信号对于噪声的比值。摄像机的安装方式有固定和带云台二种。带云台的摄像机可以进行水平和垂直方向的转动,.,第一节视频监控系统的概念与组成,镜头镜头与摄像机联合使用，对系统的性能影响较大。常用镜头：手动/自动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头，自动变焦镜头常用视频驱动和直流驱动两种驱动方式。镜头一般可分为几种规格，它们分别对应着不同的成像尺寸25.4mm（1英寸）、16.9mm（2/3英寸）、12.7mm（1/2英寸）、8.47mm（1/3英寸）6.35mm（1/4英寸），在设计具体的工程项目时，要根据实际的环境照度和距离远近来确定镜头的种类，。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,云台云台是承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置，水平转动的角度一般为350，垂直转动则有45、35、75等等。水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。云台的选择通常根据旋转角度和速度来确定。高速摄像系统水平转速高达2000/s以上，垂直转速高达300/s以上云台大致分为室内用云台及室外用云台。室内用云台承重小，没有防雨装置。室外用云台承重大，有防雨装置。有些高档的室外云台除有防雨装置外，还有防冻加温装置。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,解码器解码器的作用是对来自控制主机的控制码进行解码，放大输出，驱动云台的旋转，以及变焦镜头的变焦与聚焦的动作。解码器属于前端设备，安装在配有云台及电动镜头的摄像机附近。一端通过多芯控制电缆直接与云台及电动镜头连接，一端通过通信线缆与监控室内的系统主机相联。解码器对云台的驱动电压为24VAC，对镜头的驱动电压为7V12VDC在选择解码器时，除应考虑解码器与其所配套的云台、镜头的技术参数是否匹配外，还要考虑解码器要求的工作环境。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,传输部分包括馈线、视频电缆补偿器、视频放大器等，是系统信号传送通道传输部分的作用是将摄像机输出的视频（音频）信号馈送到中心机房或其他监视点。将控制中心的控制信号送到现场，控制现场的云台和摄像机工作。传输方式大多数采用视频基带传输方式，即通过视频同轴电缆传输信号。较远时采用射频传输方式或光纤传输方式。传输线缆摄像机输出的视频信号采用同轴电缆连接。监听头输出的音频信号采用2芯屏蔽线连接。报警探测器输出的是开路或短路的开关量信号，可通过普通2芯线连接。由中心控制主机发出的控制指令则通过2芯屏蔽双绞线与前端解码器连接。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,控制部分作用是在中心机房通过有关设备对系统的现场设备进行远距离遥控。视频矩阵切换主机（视频矩阵控制器）包括视频输入、输出模块，通信控制模块，报警处理模块，电源装置。主要技术指标为主机的容量，它指的是输入与输出的视频信号的数量，一般有4路、8路或32路甚至更多的视频输入接口，使用BNC插头或复合视频接口。可将多种信号源选择两种或两种以上输出给不同的显示设备，因此是多输入接口和多输出接口的。它的接口方式更多如RS-323接口，串口、8路D型15针+RS232控制输入、RCA接口、9针COM连接口等。视频矩阵切换器一般有面板手动控制、RS-232控制、遥控键盘等控制方式,.,第一节视频监控系统的概念与组成,视频分配器和视频放大器视频分配器将一路视频信号变换出多路信号，送到多个显示与控制设备视频放大器对传输的视频信号进行放大，使得传输距离更远。视频切换器和多画面分割器视频切换器用于视频切换。多路视频信号进入视频切换器后，通过切换器的切换输出，便能达到用少量的监视器去监视多个监控点的目的。多画面分割器可实现在一台监视器上同时连续地显示多个监控点画面。目前常用的有4、9和16画面分割器，通过分割器，可用一台录像机同时录制多路视频信号，回放时还能选择任意一幅画面在监视器上全屏放映。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,录像机录像机可以将前端系统传输的视频和音频信号同时录制。时滞录像机时滞录像机是可以用180分钟的普通录像带，录制长达12小时、24小时、48小时。这种功能可为视频监控系统的图像记录提供了减少录像带的保存数量、重放时时间等硬盘录像机数字硬盘录像机是将视频图像以数字方式记录保存在计算机的硬磁盘之中，现时DVR产品的结构，主要有两大类：一类是基于PC机的，在计算机中插入图像采集压缩处理卡，配专门软件。一类是非PC类的嵌入式数码录像机。DVR除了能记录视频图像外。在一个屏幕上以多画面方式实时显示多个视频输入图像，集记录、分割、显示功能于一身在记录视频图像的同时，还能对已记录的图像作回放显示或者做备份，成为一机多工系统。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,控制键盘和控制台控制键盘是监控人员控制视频监控设备的平台，通过它可以切换视频、遥控摄像机的云台转动或镜头变焦等，它还具有对监控设备进行参数设置和编程等功能。在控制台上安装控制键盘、录像机、小型主监视器等设备，方便对设备进行集中管理。,.,第一节视频监控系统的概念与组成,显示部分显示部分一般由几台或多台监视器组成。作用是将传送过来的图像显示出来，完成实时监视、图像存储、图像重放等功能多台摄像机组成的视频监控系统都不是一台监视器对应一台摄像机，而是几台摄像机的图像信号用一台监视器轮流切换显示，可以通过切换器将这一路信号切换到某一台监视器上一直显示，并通过控制台对其遥控跟踪记录。基本上监视器的屏幕分为发光型与非发光型两种。发光型屏幕本身具有发光的功能非发光型屏幕本身不具有发光的功能目前仅CRT、LED、LCD、PDP可以达到高解析度的要求；CRT、LED、PDP、VFD可达到高亮度的要求；CRT、LED、VFD、EL、LCD可达到多色彩的要求通常都采用的摄像机对监视器的比例数为4：1、8：1、16：1。,.,视频监控系统的摄像部分组成与作用是什么？视频监控系统的传输部分组成与作用是什么？视频监控系统的控制部分组成与作用是什么？视频监控系统的显示部分组成与作用是什么？,.,第二节图像产生基础知识,一、彩色与视觉特性（一）光的性质1可见光谱光是一种电磁辐射，光是一种以电磁波形式存在的物质。电磁辐射的波长范围很宽，按波长从长到短的顺序排列，依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和宇宙射线。,.,第二节图像产生基础知识,1可见光谱（1）可见光波长在380780nm范围内的电磁波能够使人眼产生颜色感觉，称为可见光只含有单一波长的光为单色光，包含有两种或两种以上波长的光标为复合光。（2）光谱色不同波长的光呈现出的颜色不相同，一定波长的光谱呈现的颜色称为光谱色。波长由780nm向380nm变时人眼颜色感觉红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色太阳发出的白光中包含了所有的可见光的光谱，给人以白色感觉。把太阳辐射的一束光投射到棱镜上太阳光会经过棱镜分解成一组按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫顺序排列的连续光谱。被分解之后的色光再次经过棱镜，不能再分解了，这种单一波长的色光也称谱色光。（3）同色异谱光谱完全不同的光，人眼有时会有相同的色感。用波长540nm绿光和700nm红光按比例混合使人眼得到580nm黄光色感。这种由不同光谱混合出相同色光的现象叫同色异谱。,.,四、安全防范系统的应用对象,2物体的颜色物体分为发光体和不发光体。我们看到的颜色有两种不同的来源：发光体所呈现的颜色，发光体的颜色由它本身发出的光谱所确定，例如，白炽灯发黄、荧光灯发白，各种彩色灯和霓红灯等所发出的彩色光，各自有其特定的光谱色。不发光体反射或透射的彩色光。物体的颜色与照射光的光谱和不发光体对照射光的反射、透射特性有关。那些本身不发光的物体，在外界光线照射下，能有选择地吸收一些波长的光，而反射或透射另一些波长的光，从而使物体呈现一定的颜色。例如，红旗反射太阳光中的红色光、吸收其他颜色的光而呈红色；绿色的植物因反射太阳光中的绿色光、吸收所有其它色光而呈现绿色；白纸和白云反射全部阳光而呈白色；煤炭和黑板吸收全部照射光而呈现黑色等等。既然物体呈现的颜色是由于物体反射（或透射）光的种类不同而产生的，那么物体呈现的颜色显然与照射它的光源有关。绿草的绿色是由于它在日光照射下才表现出来的，如果把绿草拿到红光下观察，就会发现它不再是红色而近乎是黑色的，这是因为红色光源中没有绿光成分，绿草全部吸收了红光，所以变成黑色。人们日常生活中都会有这样的经验，某些东西在日光下看到的颜色与在灯光下看到的颜色有差异，恰恰说明由于日光与灯光这两种光源所含的光谱成分不同，使同一物体表现为不同的颜色。,.,四、安全防范系统的应用对象,（5）二级防护技术要求现金柜台与其他工作区隔开：1号区的门、宙、天窗要用报警装置进行监控；2号区的通道要进行电视监控并安装移动探测器：3号区的所有门、宙、通风口要进行重点防护设置报警探测装置：报警控制设备应可接收防火、防盗两种类型的报警信号，要设置对讲装置，与110报警网络联通：设卫生间，其余同三级防护。（6）一级防护技术要求一级防护为全方位防护，l号区安装防盗安全门，出入口在报警监控范围内；2号区安装电视监控，在营业期间进行不问断录像：3号区所有入口、天窗、地面和墙壁应进行24小时不间断的有效监控；设置计算机控制的报警中心控制台，要具备接收报警、电视监控信号的功能；报警时自动启动照明、录音和录像设备：控制设备具有报警部位指示功能；具有打印、记录和报警事件功能：有进入110报警网络的接口。,.,第二节安全防范系统的内容,一、安全防范系统的内涵1视频监控系统视频监控系统就是在智能建筑的出入口、沿周界、主要通道、车库、库房、机房等重要场所安装摄像机，将监测区域的情况以图像方式实时传送到智能建筑的值班管理中心，值班人员通过电视屏幕可以随时了解这些重要场所的情况。,.,一、安全防范系统的内涵,1视频监控系统视频监控分为一般性监控和密切监控两类，采用云台扫描可作全方位大面积的巡视；而对于固定场所或目标的监控，宜采用定位定焦死盯方式；监控部位应注意少留盲区与死角，一般采用“手拉手”方式减少盲区；对电梯内外的监控要引起重视并从技术上予以保证。,.,一、安全防范系统的内涵,2入侵报警系统入侵报警系统一般由报警探测器、信号采集控制器和监控中心设备组成，通常因应用的场合不同分为智能建筑周界防入侵系统与建筑物内部防盗报警系统两类。,.,一、安全防范系统的内涵,2入侵报警系统周界防入侵系统一般由双光束主动红外线探测器、激光周界探测器、泄露电缆或振动电缆探测器构成探测单元。当有非法入侵时，探测单元发出报警信号，信号采集控制器获得信息，监控中心设备报警并通知处警人员。它是保障智能建筑安全及正常运行的外部屏障。建筑物内部防盗报警系统一般由红外微波双鉴探测器、窗磁门磁探测器构成探测单元。当有非法入侵时，探测单元发出报警信号，信号采集控制器获得信息，监控中心设备报警并通知处警人员。它是保障智能建筑安全及正常运行的内部屏障。,.,一、安全防范系统的内涵,3门禁控制系统门禁控制系统又称出入口控制系统，可以实现人员出入的自动控制。按智能建筑使用类别的不同，采用不同等级的安防标准与技术措施，门禁控制是进入建筑物之前最重要的一环。,.,一、安全防范系统的内涵,3门禁控制系统按照出入凭证和凭证识别设备的不同，门禁控制系统分为卡片控制系统和人体自动识别控制系统两大类。卡片出入控制系统主要由卡片和卡片式读卡器、门禁控制器、门锁，以及附加的报警、监控软件组成。人体自动识别控制系统是利用人体生理特征和个体差异识别技术进行鉴定和出入控制。可利用的人体的生理特征和个体差异有眼纹、指纹、语音、字迹等，人体的这些特征和差异具有相异性、不变性和再现性。,.,一、安全防范系统的内涵,4停车场管理系统停车场管理系统又称自动停车场系统，可以实现车辆出入的自动控制。对于智能建筑而言，停车场应实现有效方便的监控与管理。对车辆出入情况进行记录，系统还具有防盗报警功能及倒车限位等功能。,.,一、安全防范系统的内涵,4停车场管理系统对于仅限于智能建筑内部使用的停车场并且重点是防范车辆丢失情况，则可以采用认车不认人之技术方案。对于对外收费使用的停车场重点是完成停车场的收费管理，并对进入停车场的各种车辆进行有序管理，可采用较流行的感应式IC卡作为管理手段。,.,一、安全防范系统的内涵,智能巡更系统智能巡更系统有在线巡更和离线巡更两类。在线巡更多利用报警系统或门禁系统的设备来实现。在线巡更由巡更定位器、遥控发射器、小区巡更监控中心三大部分组成,.,一、安全防范系统的内涵,智能巡更系统离线巡更系统是在线巡更的反应用，通常采用模块化设计的信息钮和接触棒，信息钮类似于IC卡固定在每个巡更点，接触棒类似于读卡器内含有CPU模块和存储单元，由巡更人员携带。当巡更人员按预先设定的巡更路线和时间到达每个巡更点时，以接触棒碰触信息钮，自动记录下巡更的日期、时间、位置等信息。之后将接触棒通过接口模块与电脑相连，以专用软件即可读出和记录接触棒内的巡更信息，故是一种方便适用的智能化系统。,.,一、安全防范系统的内涵,智能“一卡通”系统智能“一卡通”系统是通过非接触IC卡的身份识别功能，达到停车场管理、门禁控制、保安巡更、考勤管理、会议签到管理以及就餐、消费管理等功能一卡通用的目的。,.,一、安全防范系统的内涵,智能“一卡通”系统一般将上述系统的操作界面统一在一个界面上，使用一个管理操作站管理。员工能够用同一张卡完成门禁控制系统、停车场管理系统、保安巡更系统，以及考勤系统、签到系统、消费系统的数据读取；采用的非接触式IC卡，可以作为工作证、通行证、借书证、消费卡、门票和会员卡，将来可扩展到考勤、消费、会员管理、图书资料管理、设备租借管理等应用。系统可以与停车场管理系统、保安巡更系统、门禁控制系统通过非接触式IC卡联系并进入一卡通管理服务器，组成智能一卡通系统。,.,二、安全防范系统的横向划分,对于安全防范系统，根据系统各部分功能的不同，可以将整个安全防范系统划分为七个层面1.表现层表现层是人机接口的主要部分。这是最能够直观感受到的，它展现了整个安防监控系统的品质。通常包括监控电视墙、监视器、高音报警喇叭、报警自动驳接电话等。2控制层控制层是整个安全防范系统的核心，它是系统科技水平的最明确体现。通常包括控制矩阵、硬盘录像机、网络视频服务器等。通常我们的控制方式有两种模拟控制和数字控制。,.,二、安全防范系统的横向划分,3处理层处理层或称为音视频处理层，它将有传输层送过来的音、视频信号加以分配、放大、分割等处理，有机的将表现层与控制层加以连接。通常包括音视频分配器、音视频放大器、视频分割器、音视频切换器等设备。4传输层传输层相当于安防监控系统的血脉。小型安防监控系统中，我们最常见的传输层设备是视频线、音频线；中远程监控系统而言，我们常使用的是射频线、微波；远程监控而言，我们通常使用Internet，其传输层介质是网线或光纤。,.,二、安全防范系统的横向划分,5执行层执行层是控制指令的命令对象，在某些时候，它和支撑诚、采集层不太好截然分开。因此，定义受控对象即为执行层设备。包括云台、镜头、解码器、加热制冷除霜护罩等