第三章 安全防范系统3视频监控系统2012

第6章安全技术防范系统,6.4视频安防监控系统6.4.1视频安防监控系统的定义6.4.2视频安防监控系统的组成与结构6.4.3视频安防监控系统主要功能6.4.4视频安防监控系统的技术发展,6.4视频安防监控系统,6.4.1视频安防监控系统的定义,VSCS(videosurveillanceandcontrolsystem)利用视频技术探测、监视设防区域并实时显示、记录现场图像的电子系统或网络。,GB50348-2004,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,图6-33视频安防监控系统的组成,视频安防监控系统的基本组成,视频安防监控系统包括前端设备、传输设备、处理控制设备和记录显示设备四部分。,视频安防监控系统包括前端设备、传输设备、处理控制设备和记录显示设备四部分。,1、摄像部分：摄像机、镜头、云台、支架、防护罩2、传输部分：传输部分就是系统信号的传输通路。包括图像信号、声音信号、控制信号。3、控制部分：主要的功能有：视频信号放大与分配、图像信号的校正与补偿、图像信号的切换、图像信号（或包括声音信号）的记录、摄像机及其辅助部件（如镜头、云台、防护罩等）的控制（遥控）等等。4、显示记录部分：监视器、录像机等。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,视频安防监控系统的组成2根据对视频图像信号处理控制方式的不同，视频安防监控系统结构宜分为以下模式：参看GB50395-20071简单对应模式：监视器和摄像机简单对应(图402-1)。2时序切换模式：视频输出中至少有一路可进行视频图像的时序切换(图402-2)。3矩阵切换模式：可以通过任一控制键盘，将任意一路前端视频输入信号切换到任意一路输出的监视器上，并可编制各种时序切换程序(图402-3)。4数字视频网络虚拟交换切换模式：模拟摄像机增加数字编码功能，被称作网络摄像机，数字视频前端也可以是别的数字摄像机。数字交换传输网络可以是以太网和DDN、SDH等传输网络。数字编码设备可采用具有记录功能的DVR或视频服务器，数字视频的处理、控制和记录措施可以在前端、传输和显示的任何环节实施(图402-4)。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,1.前端设备(1)摄像机前端设备的摄像部分(见图6-34)的作用是把系统所监视的目标，即摄像到的光、声信号变成电信号，然后送入视频安防监控系统的传输分配部分进行传送。,图6-34各类摄像机实物图,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,1)按成像色彩划分为彩色摄像机和黑白摄像机。彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。黑白摄像机：适用于光线不充足地区及夜间无照明设备的地区。在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。2)依分辨率灵敏度等划分为一般型和高分辨率型。影像像素在38万以下的为一般型。影像像素在38万以上的高分辨率型。3)按CCD靶面大小划分，CCD芯片已经开发出多种尺寸。1/2in1/3in1/4in4)按扫描制式划分为PAL制和NTSC制。5)依供电电源划分为交流电110V(NTSC制式多属此类)、220V和24V以及直流电12V和9V(微型摄像机多属此类)。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,6)按同步方式划分为如下五种。内同步：用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。外同步：使用一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄像机的外同步输入端。功率同步：用摄像机AC电源完成垂直推动同步。外VD同步：将摄像机信号电缆上的VD同步脉冲输入，完成外VD同步。多台摄像机外同步：对多台摄像机固定外同步，使每一台摄像机可以在同样的条件下作业，因各摄像机同步，这样即使其中一台摄像机转换到其他景物，同步摄像机的画面也不会失真。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,7)按照度划分，CCD又分为如下四种。普通型：正常工作所需照度13lx。月光型：正常工作所需照度0.1lx左右。星光型：正常工作所需照度0.01lx以下。红外型：采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像。8)按外观形状分为枪式、半球、全球及针孔型等。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,CCD彩色摄像机的主要技术指标：1)CCD尺寸(即摄像机靶面)。2)CCD像素。3)水平分辨率。4)最小照度(也称为灵敏度)是CCD对环境光线的敏感程度，或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。5)摄像机电源。6)信噪比。7)视频输出。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,8)镜头安装方式。1)单台摄像机和多摄像系统同步方式的选择。对单台摄像机而言，主要的同步方式有下列三种：对于多摄像机系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，这样在变换摄像机输出时，不会造成画面失真，但是由于多摄像机系统中的各台摄像机供电可能取自三相电源中的不同相位，甚至整个系统与交流电源不同步，此时可采取的措施有：2)自动增益控制。3)背景光补偿。4)电子快门。5)白平衡。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,6)CCD摄像机还可进行精确的色彩调整。1)由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能。2)由于DSP技术而能自动跟踪白平衡，即可以在任何条件检测和跟踪“白色”，并以数字运算处理功能来再现原始的色彩。(2)镜头镜头(见图6-35)与摄像机联合使用，对系统的性能影响极大。,图6-35常用镜头实物图,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,1)按镜头的安装方式分为两种。C安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。CS安装座：特种C安装，此时应将摄像机前部的垫圈取下再安装镜头，其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。如果要将一个C安装座镜头安装到一个CS安装座摄像机上时，则需要使用镜头转换器。2)以镜头规格分类，摄像机镜头规格应视摄像机的CCD尺寸而定，两者应相对应。3)以镜头光圈分类，镜头有手动光圈和自动光圈之分。在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。4)以镜头的视场大小分类，可分为以下五类。标准镜头：视角30左右。在1/2inCCD摄像机中，标准镜头焦距定为12mm，在摄像机中，标准镜头焦距定为8mm。广角镜头：视角90以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。远摄镜头：视角20以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影像放大，但使观察范围变小。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,变倍镜头：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。5)按镜头焦距分类，可分为定焦距(包括短焦距、中焦距、长焦距)和变焦距(包括手动式、自动式)两类，其中自动式变焦距镜头中最常用的是电动变焦镜头。1)成像尺寸。2)分辨率。3)镜头的光圈(通光量)。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,4)焦距。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,图6-36全方位电动云台的实物,(3)云台如果一个监视点上所要监视的环境范围较大，则在摄像部分中必须设置云台(如图6-36所示)。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,水平旋转有0355云台，两端设有限位开关；还有360自由旋转云台，可以作任意360的旋转。垂直俯仰大多为90，现在已出现垂直360，并可在垂直回转至后方时自动将影像调整为正向的新产品。2)承载能力。3)电压。4)旋转速度。5)安装方式。6)外形。,1)回转范围。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,图6-37防护罩及支架的实物,(4)防护罩及支架。,(5)解码器解码器的作用是对专用数据电缆接收的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，以及变焦距镜头的变焦与聚焦。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,2.传输设备(1)传输馈线馈线有同轴电缆、平衡式电缆、光缆等。(2)视频分配器将一路视频信号分配给多路输出信号，供多台监视系统监视同一目标，或者用于将一路图像信号向多个系统传送。(3)视频电缆补偿器在长距离传输中，对长距离传输造成的视频信号损耗进行补偿放大，以保证信号的长距离传输不影响图像质量。(4)视频放大器用于系统的干线上，当传输距离较远时，对视频信号进行放大，以补偿传输过程中的信号衰减。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,2.1.视频信号传输方式：监控系统传输方式多种多样，主要分为以下6类：视频基带传输(非平衡传输)；双绞线传输(平衡传输)；宽频共缆传输；光纤传输；网络传输；微波传输；,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,2.1.视频信号传输方式：监控系统传输方式多种多样，主要分为以下6类：1）视频基带传输(非平衡传输)：最为传统的监控传输方式，对06MHz视频基带信号不做任何处理，通过同轴电缆直接传输模拟信号。优点：短距离传输图像信号损失小、造价低廉、系统稳定。缺点：传输距离短，一般仅有300500米，超过300米时，高频分量衰减较大，无法保证图像质量；一路视频信号需布一根电缆，控制信号需另布电缆；一般采用星形结构，布线量大、维护困难、可扩展性差，多适合于中小系统。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,2.1.视频信号传输方式：监控系统传输方式多种多样，主要分为以下6类：2）双绞线传输(平衡传输)：也是视频基带传输的一种，将75的非平衡模式转换为平衡模式来传输。主要解决监控图像1Km内传输，电磁环境复杂的场合。优点：布线简易、成本低廉、抗共模干忧性能强。缺点：只能解决1Km以内监控图像传输，而且一根双绞线只能传输一路图像。双绞线质地脆弱，抗老化能力差，不适于野外传输。双绞线传输高频分量衰减较大，图像颜色会受到较大损失。,2）双绞线传输(平衡传输)：,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,2.1.视频信号传输方式：监控系统传输方式多种多样，主要分为以下6类：3）宽频共缆传输：采用调幅调制、伴音调频搭载、FSK数据信号调制等技术，将数十路监控图像、伴音、控制及报警信号集成到“一根”同轴电缆中双向传输。优点：充分利用同轴电缆的资源空间，施工简单、维护方便，大量节省材料成本及施工费用。缺点：采用弱信号传输，系统调试技术要求高，必须使用专业仪器，而且宽频调制端需外加AC220V交流电源。,3）宽频共缆传输：,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,2.1.视频信号传输方式：监控系统传输方式多种多样，主要分为以下6类：4）光纤传输：常见的通过模拟光端机或者数字光端机将视音频信号转换成光信号在光纤中传输，是几十甚至几百公里监控传输的最佳解决方式。优点：传输距离远、衰减小，抗干扰性能最好，适合远距离传输。缺点：对于几公里内监控信号传输不够经济；光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理，维护技术要求高，不易升级扩容。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,2.1.视频信号传输方式：监控系统传输方式多种多样，主要分为以下6类：5）网络传输：解决城域甚至广域远距离、点位极其分散的监控传输方式，基于IP包，采用MPEG4/H.264等先进音视频压缩格式传输监控信号。优点：可以利用已建好的IP网资源，采用数字编码技术，传输过程中无差错，损失小，并且易于存储。缺点：受网络带宽和速度的影响较大。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,2.1.视频信号传输方式：监控系统传输方式多种多样，主要分为以下6类：6）微波传输：几公里甚至几十公里不易布线场所监控传输的解决方式之一。采用调频或调幅的办法，将图像搭载到高频载波上，转换为高频电磁波在空中传输。优点：省去布线及线缆维护费用，可动态实时传输广播级图像。缺点：由于采用微波传输，传输环境是开放空间，容易受外界电磁干扰；微波信号为直线传输，中间不能有山体、建筑物遮挡。,无线电视监控系统中的无线传输遥控方式,6）微波传输：,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,2.1.视频信号传输方式：发展趋势现在，监控系统逐渐变得复杂，点数众多、地理分散、距离长远、分层分级、数据庞大、存储困难，要解决这些问题，最好的传输方式就是网络传输。Internet网络已覆盖世界各地，这张已经搭建好的通信网将成为监控系统的最好平台。视音频压缩算法的大大改进，也推动了监控系统IP化的进程。方便的接入、分散点的统一管理、良好的分级管理策略、高压缩率的数据、分布式或集中式的存储，都预示着监控系统网络化的大势所趋。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,图6-38视频安防监控系统的信号传输方式a)模拟视频监控系统的视频信号传输方式,(1)同轴电缆传输同轴电缆是传输视频图像最常用的介质。(2)光纤视频传输光纤是能使光以最小的衰减从一端传到另一端的透明玻璃或塑料纤维，光纤的最大特性是抗电子噪声干扰，通信距离远。(3)射频传输在布线有限制的情况下，近距离的无线传输是最方便的。(4)电话线传输另一种长距离传输视频的方法是利用现有的电话线路。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,图6-38视频安防监控系统的信号传输方式a)模拟视频监控系统的视频信号传输方式,(1)同轴电缆传输同轴电缆是传输视频图像最常用的介质。(2)光纤视频传输光纤是能使光以最小的衰减从一端传到另一端的透明玻璃或塑料纤维，光纤的最大特性是抗电子噪声干扰，通信距离远。(3)射频传输在布线有限制的情况下，近距离的无线传输是最方便的。(4)电话线传输另一种长距离传输视频的方法是利用现有的电话线路。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,图6-38视频安防监控系统的信号传输方式(续)b)数字视频监控系统的视频信号传输方式,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,3.处理/控制设备(1)集中控制器一般装在中心机房、调度室或某些监视点上。(2)云台镜头控制器它与云台配合使用，其作用是在集中控制器输出的控制电压作用下，输出交流电压至云台，以此驱动云台内电动机转动，从而完成指示动作等。(3)微机控制器微机控制器是一种较先进的多功能控制器，采用微处理机技术，其稳定性和可靠性好。(1)直接控制控制中心直接把控制量(如云台和变焦距镜头的电源电流等)送入被控设备。(2)多线编码的间接控制控制中心把控制的命令编成二进制或其他方式的并行码，由多线传送到现场的控制设备，再由它转换成控制量来对现场摄像设备进行控制。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,(3)通信编码的间接控制随着微处理器和各种集成电路芯片的普及，目前规模较大的视频安防监控系统大都采用通信编码，常用的是RS-485串行通信编码控制方式，用单根双绞线就可以传送多路编码控制信号，到现场后再行解码。,图6-39通信编码的间接控制,(4)同轴视控传输方式这种方式不需另敷设控制电缆。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,4.记录/显示设备(1)视频切换器视频切换器是视频安防监控系统的常用设备，其功能是从多路视频输入信号中选出一路或几路送往监视器或录像机进行显示或录像。,(2)视频矩阵切换系统1、功能：利用它可以将系统中的任何一路摄像机的图像切换至任何一台监视器上进行监看。是综合型、多功能的控制系统，起到整个电视监控系统控制主机的作用，而且功能强大、先进、操作快速方便。因此，通常又称其为视频矩阵切换控制主机。2、特点：有两个以上的输出端口，且这些端口输出的信号彼此独立,3、原理：4、结构：视频矩阵切换系统基本上都是采用的模块化结构。它的设计思想是为了能较好地满足任何一种电视监控系统的要求。因为这种结构形式可以方便地进行系统的配置，同时也使系统日后的扩展更为直接简便。,(2)视频矩阵切换系统,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,4.记录/显示设备(2)画面处理器原则上，录制一个信号最好的方式是一对一，也就是用一个录影机录取单一摄影机摄取的画面，每秒录30个画面，不经任何压缩，解析度越高越好。1)功能更强的IC。2)产品网络化。3)产品个性化。4)产品功能丰富化。5)多画面分割器有与视频矩阵切换系统相融合的趋势。1)单工型画面处理器。2)双工型画面处理器。3)全双工型画面处理器。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,4.记录/显示设备(3)监视器监视器是用于显示摄像机传送来的图像信息的终端显示设备。1)黑白监视器。视频通道频响：频带宽度越宽，图像细节越清楚，亦即清晰度越高。为了保证图像重现的清晰程度，通常通用型应用级规定频响为8MHz，高清晰度监视器频响在10MHz以上。水平分辨率：通常应用级黑白监视器的中心不小于600线，高清晰度监视器不小于800线。视频通道带宽越宽，则水平分辨率越高，重现图像的清晰度也越高。实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配。屏幕大小：是按显像管荧光屏对角线的尺寸来确定的。常用的有9in、14in、17in、18in、20in和21in。9in为小型监视器，1218in为中型监视器，20in以上为大型监视器，常用的是14in。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,4.记录/显示设备(3)监视器2)彩色监视器。精密型监视器：分辨率可达600800线，图像清晰、色彩逼真、性能稳定，但价格昂贵。适用于电视台作为主监视器用或测量用。高质量监视器：能够忠实地反映图像质量，分辨率在370500线之间，常用于要求较高的场合用作图像监视和检测等。图像监视器：一般具有音频输入功能，分辨率在300370线之间，清晰度稍高于普通彩色电视机，适用于非技术图像监视及视听教学系统等。收监两用监视器：在普通电视机的基础上增加了音频和视频输入/输出接口，分辨率不超过300线，性能与普通电视接收机相当。它主要用于录像显示和有线电视系统的显示等。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,(3)监视器监视器的选择：1)监视器的类型应与前端摄像机类型基本匹配，黑白摄像机一般具有分辨率较高的特点，且价格较为低廉，在以黑白摄像机为主构成的系统中，宜采用黑白监视器。2)对于不但要求看得清楚而且具有彩色要求的场合，视频图像的显示应选择彩色监视器。3)600800线分辨率的高档CRT彩色监视器，其刷新率一般为7580帧/s，用在图像质量要求极高的场合。4)除分辨率指标外，易于控制和调节的监视器是目前流行的选择。5)监视器有不同的扫描制式，选用时应注意。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,(3)监视器监视器的选择：6)对于视频安防监控系统而言，特别是在经费不太富裕的条件下，选用价格相对便宜的彩电是可行的折中方案之一，但必须具有视频输入端子。7)监视器屏幕大小的选择，应以与视频图像相匹配为原则。一般应根据控制台与电视墙的距离来选择监视器的屏幕大小，通常为监视器屏幕对角线尺寸的46倍较为适宜。,6.4.2视频安防监控系统的组成与结构,(4)录像机录像机是记录和重放装置，通过它可对摄像机传送来的视频信号进行实时记录，以备查用。1)记录时间。2)报警输入及报警自动录像。3)自动循环录像。4)时间字符叠加。5)电源中断后仍可自动重新记录。,6.4.3视频安防监控系统主要功能1,6.4.3.1视频安防监控系统应对需要进行监控的建筑物内(外)的主要公共活动场所、通道、电梯(厅)、重要部位和区域等进行有效的视频探测与监视，图像显示、记录与回放。3.2、系统控制功能应符合下列规定：1系统应能手动或自动操作，对摄像机、云台、镜头、防护罩等的各种功能进行遥控，控制效果平稳、可靠。2系统应能手动切换或编程自动切换，对视频输入信号在指定的监视器上进行固定或时序显示，切换图像显示重建时间应能在可接受的范围内。3系统应具有与其他系统联动的接口。当其他系统向视频系统给出联动信号时，系统能按照预定工作模式，切换出相应部位的图像至指定监视器上，并能启动视频记录设备，其联动响应时间不大于4s。4辅助照明联动应与相应联动摄像机的图像显示协调同步。5同时具有音频监控能力的系统宜具有视频音频同步切换的能力。6需要多级或异地控制的系统应支持分控的功能。7前端设备对控制终端的控制响应和图像传输的实时性应满足安全管理要求。,6.4.3.3、图像记录功能应符合下列规定：1记录图像的回放效果应满足资料的原始完整性，视频存储容量和记录回放带宽与检索能力应满足管理要求。2系统应能记录下列图像信息：1)发生事件的现场及其全过程的图像信息；2)预定地点发生报警时的图像信息；3)用户需要掌握的其他现场动态图像信息。3系统记录的图像信息应包含图像编号地址、记录时的时间和日期。4对于重要的固定区域的报警录像宜提供报警前的图像记录。5根据安全管理需要，系统应能记录现场声音信息。6.4.3.4具有视频移动报警的系统，应能任意设置视频警戒区域和报警触发条件。,6.4.3视频安防监控系统主要功能2,6.4.3.5视频监控系统的基本特点,(一)实时性(二)高灵敏(三)监视空间大(四)便于隐蔽和遥控(五)方便、经济(六)可将非可见光图像信息转换为可见光图像信息(七)长期有效性,6.4.3视频安防监控系统主要功能3,CCTV系统的技术指标,图像五级损伤评分,模拟时代：视频以模拟方式采用同轴电缆进行传输，并由控制主机进行模拟处理。半数字时代：视频以模拟方式采用同轴电缆进行传输由多媒体控制主机或硬盘录象主机（DVR）进行数字处理与存储。全数字时代：视频从前端图象采集设备输出时即为数字信号，并以网络为传输媒介，基于国际通用的TCP/IP协议，采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输，并通过设在网上的网络虚拟（数字）矩阵控制主机（IPM）来实现对整个监控系统的指挥、调度、存储、授权控制等功能。,6.4.4视频安防监控系统的技术发展,监控系统的发展方向：前端一体化视频数字化监控网络化系统集成化,6.4.4视频安防监控系统的技术发展,海康数码监控白皮书及2012产品技术介绍松下2012产品技术介绍,6.4.4视频安防监控系统的技术发展,习题7.试述视频安防监控系统的组成原理及各部分的作用。8.视频安防监控系统有哪些常用摄像机？各有哪些特点？如何选用？11.试通过一个典型的视频安防监控系统理解视频安防监控系统的功能。,1.电视监控系统图像质量主观评价水平分为5级，验收标准要求应不低于（C）级。A.2；B.3；C.4；2.在电视监控系统中，通常选用监视器分辨率（A）摄像机的分辨率。A.高于；B.等于；C.低于；3.大型电视监控系统应能对前端信号进行监测，并能给出视频信号丢失的（A）信息。A.报警；B.探测；C.提示；D.监测；4.电视监控系统图像灰度等级应满足设计文件的要求，并不小于（C）级。A.6；B.7；C.8；D.9。5.长焦距镜头的视场角相对短焦距镜头的视场角要（B）。A、宽广；B、窄小；C、一样。,补充习题1,6