2014网络视频监控技术基础

高清网络视频监控技术基础,目录,一、网络视频监控概念,二、网络视频监控的设计,三、前端采集配置,五、后端系统配置,四、网络传输设计,什么是网络视频监控？,网络视频系统通常指的是安全监视和远程监控领域内用于特定应用的IP监视系统。能够通过IP网络（LAN/WAN/Internet）实现视频监控及视频图像的录像、以及相关的报警管理。与模拟视频系统不同的是，网络视频系统采用网络，而不是点对点的模拟视频电缆，来传输视频及其他与监控相关的各类信息。,网络视频监控概念,网络视频监控是基于百万像素级的高清监控摄像机，采用H.264标准视频编码压缩算法及网络传输的方式进行局部和远程视频联网监控的新一代视频监控解决方案。视频、音频对讲、云台控制、I/O报警都基于网络化、数字化。高清视频监控系统从前端到后端都是基于HDTV标准的高清标准。高清视频监控系统的主要特点以高清化、数字化、网络化、智能化，,网络视频监控的架构,高清网络视频监控系统,前端高清采集,后端管理平台,高清镜头,高清CCD/CMOS,H.264高清编码,双绞线组网,光纤组网,互联网,无线组网,高清存储,高清显示,功能扩展,集中管理控制,网络传输,目录,一、网络视频监控概念,二、网络视频监控的设计,三、前端采集配置,五、后端系统配置,四、网络传输设计,网络视频监控系统设计,获取该项目的需求信息，主要包括系统规模、应用场景、现场环境、网络资源、功能要求,建设需求,将获取到得信息加以分析、整理、分类，掌握用户的真实想法，初步规划出大致解决框架,需求分析,更具需求进行技术解决方案设计，包括各个环节的解决方案、组网架构、系统功能、设备的选型等,系统设计,根据设计思路和选型要求进行设备配置，包括设备类型、数量、功能参数、系统扩展等,系统配置,网络视频监控系统设计,前端采集配置网络传输设计后端平台配置,目录,一、网络视频监控概念,二、网络视频监控的设计,三、前端采集配置,五、后端系统配置,四、网络传输设计,摄像机类型,前端系统设计主要包含摄像机选型、镜头选型。这些选型都应当遵行需求分析和现场实际应用环境来考虑。,红外定焦半球（室内）,可调焦半球（室内）,红外定焦枪机（室内、外）,红外定焦枪机（室内、外）,红外变焦枪机（室内、外）,高速球（室内）,高速球（室内、外）,红外高速球（室内、外）,激光高清球机（室外）,红外激光云台摄像机（室内、外）,摄像机应用场景,CCD模拟时代的主流高端的高清应用,随着CMOS方案的不断优化，CCD将逐步被它替代。因为更加优良的系统集成、较低的功率要求、更加灵活的图像捕获、智能化程度更高的接口、更大的动态范围以及更高的感光度是人们最向往的特性。,摄像机的基本参数-图像传感器,COMS后起之秀网络高清的主流未来的发展趋势,测量方法：1、分辨率检测卡+人眼观测2、分辨率检测卡+软件分析仪,摄像机的基本参数-清晰度,视频图像在显示时，画面的清晰度以水平清晰度（TVLine）为单位，定义为图像上在和屏幕高度相等的水平方向上可以分辨的垂直线条数。,摄像机的基本参数-分辨率,4CIF=704*576,720P=1280*720,1080P=1920*1080,CIF=352*288,分辨率-影象清晰度或浓度的度量标准，它是一个表示平面图像精细程度的概念。,摄像机的基本参数-低照度,照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量。照度的单位是每平方米的流明（Lm)数，也叫做勒克斯（Lux,法定符号为Lx):1Lx=1Lm/m。,动态范围：表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广。,摄像机的基本参数-动态范围,背光补偿是对画面整体加亮，是通过数字DSP芯片处理成的，一般传感器就可以实现此功能。宽动态摄像机通常需要双扫描传感器，即在一个信号周期内可以两次拍照的传感器。,所谓BLC：背景光补偿即BLC(BacklightCompensation),也称做逆光补偿或逆光补正，它可以有效地补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。实质为根据图像的亮度，恰当的调整摄像机的增益和CCD的电荷积累时间（同电子光圈的作用）。不过这时所测的亮度，不是整幅图像的平均亮度，而是选定的某些部分（“窗口”）的亮度。,摄像机的基本参数-背光补偿,说明：适用于逆光的场景，为突显前景特征，设置背光补偿，提升前景亮度。当然因为亮度是整个画面提升，故提升后，前景亮度合适，背景亮度却曝光过度。,自动跟踪白平衡1-色温调节范围在2200-9500K适合颜色单一的场景；自动跟踪白平衡2-色温调节范围在2200-15000K适合颜色丰富的场景；自动控制白平衡手动设定标准白；手动白平衡手动调节色彩比例；,摄像机的基本参数-白平衡,在CCD成像时，我们会发现在日光灯拍摄的影像会显得发绿，在钨丝灯下拍摄出来的景物就会偏黄，而在日光阴影处拍摄则偏蓝。任何光照条件下将拍摄的图像色彩还原，就要启动摄像机的白平衡功能。,监控镜头的选择,在镜头选型时主要注意镜头焦距、进光度幅度、径深、像素、功能等问题，这些问题一旦选择不当将会影响图像质量效果。,定焦、固定光圈,手动变焦、手动光圈,手动变焦、自动光圈,焦距、光圈、聚焦三可变镜头,一般用在半球内部用于小范围监控光线稳定室内区域,一般用在枪机用于小范围监控光线稳定室内区域,一般用在枪机用于小范围监控光线变化大室外区域,一般用在枪机配合云台用于大范围监控光线变化大室外区域,镜头焦距与监控场景关系,当已知被摄物体的大小及该物体到镜头距离，则可根据下两式估算所选取配镜头的焦距：（1）f=hD/H（2）f=vD/V式中，D为镜头中心到被摄物体的距离；H和V分别为被摄物体的水平尺寸和垂直尺寸；v为靶面成像的高度；h为靶面成像的水平宽度。焦距决定了特定距离所能看到的水平区域大小：焦距越长，所能看到的区域越狭窄eg:当选用1/2镜头时，图像尺寸为v=4.8mm，h=6.4mm。若镜头至景物距离D=3.5m，景物的实际高度为V=2.5m将以上参数代入公式(1)中，可得f=4.83500/2500=6.72mm，故选用6mm定焦镜头即可。,镜头焦距的选择,镜头的角度数与焦距、距离的关系:,支架和护罩,防护等级,摄像机、防护罩的防护等级采用IP代码来表示，是将防护罩依其防尘、防止外物侵入、防水、防湿气之特性加以分级。一般是由两个数字所组成，如：IP67。,目录,一、网络视频监控概念,二、网络视频监控的设计,三、前端采集配置,五、后端系统配置,四、网络传输设计,网络传输设计,网络传输系统,网络视频监控的网络传输方式如同传统的CCTV系统一样需要规划传输线路，接入方式不同的是现在摄像机前端出来就是基于网络视频信号进行传输。,双绞线组网,超五类双绞线传输：目前最常用的一种双绞线组网方式，最大可支持1000M速率。六类双绞线传输：将来局域网双绞线组网的趋势，主要在于线径变粗，速度比超五类更快。,交换机,NVR/监控平台,IPC,100M,1000M,光纤组网,光纤传输：通过单芯或两芯进行网络调制传输的一种架构，采用以太网电口转光口的收发设备进行数据传输。,光纤,双绞线,中心交换机,交换机,光纤收发器,IPC,NVR/监控平台,光纤收发器,EPON（以太无源光网络）：采用点到多点架构、无源光线传输。,光纤组网,EPON的应用模式又可分为FTTC（光纤到路边）、FTTB（光纤到大楼）、光纤到办公室(FTTO)和光纤到家(FTTH)等多种类型。提示：EPON技术的越来越普及与高清网络视频监控的发展有什么关系？,微波传输：点对点、点对多点无线微波传输,无线组网方式,WIFI：局部无线互联组网技术,3G/4G通讯：无线移动通信技术,互联网,互联网：多种接入方式的Internet，基于互联网可方便实现跨地域的网络视频监控。,1080P高清图像，分辨率1280*720，200万像素图像，带宽约4Mbps,标清D1图像，分辨率704*576，约40万像素，带宽需要1.5-2Mbps,720P高清图像，分辨率1280*720，130万像素图像，带宽约2Mbps,普通CIF图像，分辨352*288，约10万像素，带宽需要512Kbps,网络带宽占用情况,网络带宽占用分析,中心汇聚交换机,分控汇聚交换机到中心核心交换交换机之间视频带宽1000M,核心交换机到中心汇聚交换机之间视频带宽1000M,监控中心平台,分控汇聚交换机,分控平台,分控汇聚交换机,分控平台,楼层交换机到楼栋汇聚交换机之间视频带宽100M,接入交换机,接入交换机,接入交换机,接入交换机,楼层交换机到楼栋汇聚交换机之间视频带宽100M,核心交换机,网络设备选型,目录,一、网络视频监控概念,二、网络视频监控的设计,三、前端采集配置,五、后端系统配置,四、网络传输设计,后端管理平台设计,后端管理平台,集中管理,什么是平台？,视频监控管理平台，是网络视频监控系统的核心，基于“管理”与“应用”两大使命。,统一控制管理：实现所有网元设备的统一控制与管理，可实现所有业务功能的统一控制与管理。,统一码流调度：实现实时浏览时码流的转分发功能，可实现录放像时码流写入、读出与转分发功能。,系统扩容扩展：支持级联和堆叠，在整个系统的容量极限下按需扩容，与其它安防系统甚至应用系统的对接扩展,统一接入认证：实现前端监控点与登录用户的统一接入与认证。,监控平台模块介绍,用户访问层,业务控制/媒体交换层,前端接入层,IPC,NVR或DVR,编码器,管理客户端,CU客户端,解码器,电视墙,模拟摄像机,PMS,CMU,CUI,VTDU,PUI,NRU,平台管理模块,中心管理模块,客户端接入模块,媒体处理模块,前端接入模块,AAAUASULS,网络,网络,存储,网线,视频线,录像处理模块,平台的功能,视频监控管理平台，是整个视频监控系统中的核心组成部分，控制整个监控系统的运行。,存储NVR,DVR,NVR,DVR连线繁多：视频线，音频线，控制线,NVR和前端都只需一根网线接入网络，就解决了视频、音频、控制和报警信号的传输大大降低线材和人工费用。,NVR的优势,实时浏览清晰,录像回放模糊,实时浏览与录像回放同样清晰,DVR,NVR,DVR：模拟浏览，数字录像。录像的清晰度不高，与实时显示差别很大，甚至会出现录像资料的缺失。,NVR：数字浏览，数字录像。录像与浏览的清晰度一致，“所见即所得”，录像质量可以保证。,磁盘阵列技术,平衡CPU，内存及磁盘的性能差异，提高计算机整体性能,高效利用磁盘空间,提高数据存取速度,提供容错能力，保证数据安全性,解码显示,网络视频流,网络视频流,解码器,电视墙,PC+CU,硬件解码,软件解码,NVR+IPC组网方案小规模组网,适应于规模小，点数少的组网，如：楼宇、小超市、网吧等；浏览方式：GUI浏览和客户端浏览；,NVR+IPC组网方案中小规模组网,NVR支持堆叠扩容NVRStation客户端远程浏览,平台+IPSAN+IPC组网中大规模组网,监控中心用于统一管理、集中解码显示、集中存储。前端视频源通过网络直接接入到总监控中心平台。同时还可以部署客户端进行远程浏览、控制等,平台+IPSAN+IPC组网大规模组网,平台分级部署适用于大规模的组网平台分级，各平台独立运行，负责自己监控点的接入，转发，录像等。平台分级有效的解决了一级中心与二级中心带宽不足的问题。,视频存储基本知识-单位,计算机中存储信息的最小单位是“位”（bit)，在计算机中常使用字节（Byte，通常简写为B）作为计量单位。它表明计算机中可以存储信息的多少，数值越大，能储存的容量越大。其中，KB是千字节,MB为兆字节,GB为吉字节，换算关系为1Byte8bit位是最小的单位1KByte1024Byte（KB很多时候用作下载速度）1MByte1024KByte（存储设备一般不用MB了）1GByte1024MByte（GB普通存储硬盘计量单位）1TByte1024GByte（TB目前已经很普及的存储计量单位）,视频存储基本知识-速度,硬盘接口传输速度：SATA接口：SATAI150MB/s，SATAII300MB/s，SATAIII600MB/sSCSI接口:最大支持320MB/sFC接口：400MB/s，1GB/sUSB：60MB/SIEEE1394：50-400MB/sSAS串行接口：600MB/s，更高的速度也将在会实现提示：影响硬盘存储速度的另外一个因素是什么？,视频存储基本知识-存储容量计算方法,公式：码流时间视频路数8=N（Byte）详解:码流：每路视频传输码流，通常以Kbps、Mbps为单位，表示每秒比特流；如720P就是2048Kbps，即2Mbps时间：每小时、多少天、几个月视频路数：整个存储需要完成多少路视频数据的存储。单位转换：8bit=1byte补充：KBMBGBTB,监控相关技术简介,视频存储基本知识-RAID,RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘结构,特点：分布校验安全性和稳定性较高速度较快容量N-1，N3,图像格式,XGA,