视频监控课件

1、杨萌杨萌 视频监控视频监控 第二讲第二讲 大纲大纲 1、概述 2、监控系统的发展 3 3、视频监控系统的组 成 4、视频监控系统设计 视频监控概述 视频监控系统发展了短短二十几年时间，从最早 的模拟监控到这些年火热的数字监控再到方兴未 艾的网络视频监控，发生了翻天覆地变化。在IP 技术逐步统一全球今天，我们有必要重新认识视 频监控系统发展历史。 从技术角度出发，视频监控系统发展划分为第一 代模拟视频监控系统(CCTV)，到第二代基于“PC 多媒体卡”数字视频监控系统(DVR)，到第三代 完全基于IP网络视频监控系统(IPVS),以及介于第 二代和第三代之间的DVS。 一.监控系统的发展 在20

2、世纪90年代初以前，主要是以 模拟设备为主的闭路电视监控系统， 称为第一代模拟监控系统。图像信 息采用视频电缆，以模拟方式传输， 一般传输距离不能太远，主要应用 于小范围内的监控，监控图像一般 只能在控制中心查看。主要由摄像 机、视频矩阵、监视器、录像机等 组成，利用视频传输线将来自摄像 机的视频连接到监视器上，利用视 频矩阵主机，采用键盘进行切换和 控制，录像采用使用磁带的长时间 录像机；远距离图像传输采用模拟 光纤，利用光端机进行视频的传输。 传统的模拟闭路电视监控系 统有很多局限性： 有线模拟视频信号的传输对 距离十分敏感； 有线模拟视频监控无法联网， 只能以点对点的方式监视现 场，并且

3、使得布线工程量极 大； 有线模拟视频信号数据的存 储会耗费大量的存储介质 （如录像带），查询取证时 十分烦琐。 原理图 第二代基于“PC多媒体卡”数字 视频监控 系统(DVR) 20世纪90年代中期，基于PC的多媒体监控随着数字视频压缩编码技术的 发展而产生。系统在远端有若干个摄像机、各种检测和报警探头与数 据设备，获取图像信息，通过各自的传输线路汇接到多媒体监控终端 上，然后再通过通信网络，将这些信息传到一个或多个监控中心。监 控终端机可以是一台PC机，也可以是专用的工业控制机。 这类监控系统功能较强，便于现场操作；但稳定性不够好，结构复杂， 视频前端（如CCD等视频信号的采集、压缩、通信）

4、较为复杂，可靠 性不高；功耗高，费用高；需要有多人值守；同时，软件的开放性也 不好,传输距离明显受限。PC机也需专人管理，特别是在环境或空间 不适宜的监控点，这种方式不理想。 这其实是半模拟-半数字的监控系统，目前在一些小型的、要求比较 简单的场所用的比较广泛。只是随着技术的发展，工控机变成了嵌入 式的硬盘录像机，该机性能较好，可无人值守，还有网络功能。 “模拟-数字”监控系统(DVR)的延伸 以视频网络服务器和视频综合管理平台 为核心的数字化网络视频监控系统 。 基于嵌入式技术的网络数字监控系统不 需处理模拟视频信号的PC，而是把摄像 机输出的模拟视频信号通过嵌入式视频 编码器直接转换成IP

5、数字信号。嵌入式 视频编码器具备视频编码处理、网络通 信、自动控制等强大功能，直接支持网 络视频传输和网络管理，这类系统可以 直接连入以太网，省掉了各种复杂的电 缆，具有方便灵活、即插即看等特点， 使得监控范围达到前所未有的广度。 除了编码器外，还有嵌入式解码器、控 制器、录像服务器等独立的硬件模块， 它们可单独安装，不同厂家设备可实现 互连。 DVS目前比较主流的监控系统，性能优 于第一代和DVR，比第三代有价格优势， 技术也相对成熟。 数字化视频监控的优点 数字视频监控的优点是克服了模拟闭路电视监控 的局限性： （1）数字化视频可以在计算机网络（局域网或 广域网）上传输图像数据，不受距离限

6、制，信号 不易受干扰，可大幅度提高图像品质和稳定性； （2）数字视频可利用计算机网络联网，网络带 宽可复用，无须重复布线； （3）数字化存储成为可能，经过压缩的视频数 据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘、U盘中，查 询十分简便快捷； （4）不需要庞大的布线工作，减少了施工量。 光纤传输与传统双绞线 第三代视频监控：完全使用IP技术 的视频监控系统IPVS 全IP视频监控系统与前面三种 方案相比存在显著区别： 该系统优势是摄像机内置Web服 务器，并直接提供以太网端口， 摄像机内集成了各种协议，支 持热插拔和直接访问。 这些摄像机生成JPEG或MPEG-4 数据文件，可供任何经授权客 户机从网络中

7、任何位置访问、 监视、记录并打印，而不是生 成连续模拟视频信号形式图像。 更具高科技含量的是可以通过 移动的3G网络实现无线传输， 你可以通过笔记本、手机、PDA 等无线终端随处查看视频。 二.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，其中后端设备可进一步 分为中心控制设备和分控制设 备。前、后端设备有多种构成 方式，它们之间的联系（也可 称作传输系统）可通过电缆、 光纤或微波等多种方式来实现。 视频监控系统由摄像机部分 （有时还有拾音器）、传输部 分、控制记录以及显示部分四 大块组成。在每一部分中，又 含有更加具体的设备或部件 摄像部分 摄像机基础知识

8、介绍 （1）摄像机有黑白、彩色之分，后来 随着技术的日益成熟，慢慢有了彩色转 黑白、红外一体机等。 （2）按摄像机外形来分有半球、普通 枪机、一体机、球机、云台、烟感、针 孔、飞碟等，球机有匀速球、高速球和 智能高速球等。还有集成了网路协议的 网络摄像机。 （3）有定焦和变焦之分 （4）摄像机的清晰度用电视线TVL表示。 常见的有420TVL、480TVL、520TVL、 580TVL等.高清监控摄像机已经达到 1080P。 420TVL相当于25万像素，480TVL相当于 38万像素以上。 （5）视频监控属于弱电行业，所以摄 像机以及配套产品（云台、视频服务器） 的电源一般选用12V、24V

9、（机房设备除 外）。 传输部分 视频传输选用75的同轴电缆，通 常使用的电缆型号为SYV753和 SYV755。它们对视频信号的无 中继传输距离一般为300-500m，当 传输距离更长时，可相应选用 SYV757、SYV759或SYV 7512的粗同轴电缆（在实际工程 中，粗缆的无中继传输距离可达 1km），在视频信号衰减而图像变 模糊可考虑使用信号放大器。 大的系统电源线是按交流220V布线， 在摄像机端再经适配器转换成直流 12V，这样做的好处是可以采用总 线式布线且不需很粗的线， 小的 系统也可采用12V直接供电的方式， 因为有衰减，所以距离不能太长 。 控制记录部分 控制部分是整个系统

10、的 “心脏”和“大脑”，是 实现整个系统功能的指挥 中心。 总控制台中主要的功能有： 视频信号放大与分配、图 像信号的较正与补偿、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 硬盘录像机DVR ：PC式和嵌入 式 （1）PC型硬盘录像机实质上就是 一部专用工业计算机，利用专 门的软件和硬件集视频捕捉、 数据处理及记录、自动警报于 一身。操作系统一般采用 WINDOWS系列。不足之处是其操 作系统基于WINDOWS运行，不能 长时间连续工作，必须隔时重 启，且维护较为困难。 （2）嵌入式硬盘录像机可用面板、 遥控、鼠标

11、来操作，操作系统 采用自行研发的操作系统。优 点是操作简便，稳定，能长时 间连续工作。 显示部分 显示部分一般由几台或多 台监视器（或带视频输入 的普通电视机）组成。它 的功能是将传送过来的图 像一一显示出来 。 也可采用矩阵+监视器的方 式来组建电视墙。一个监 视器显示多个图像，可切 割显示或循环显示。 目前采用的有等离子电视， 液晶电视，背投，LED屏、 DLP拼接屏等。 监控系统拓补图 模拟监控与数字监控的成本对比 1.从上表中看出从上表中看出,使用传统方案使用传统方案,每一个监控点必须都有专门的线缆铺设至中心每一个监控点必须都有专门的线缆铺设至中心,包括包括 音频线、视频线、控制线音频

12、线、视频线、控制线,如果某学校有如果某学校有100个监控点个监控点,都要报警上传、开关量下传、都要报警上传、开关量下传、 语音对讲语音对讲(双向双向)、视频监看、云台控制、视频监看、云台控制,那么将会有那么将会有6*100条线缆拉入中心条线缆拉入中心,不论施工不论施工 还是维护都是很大问题。还是维护都是很大问题。 2.使用网络监控方案使用网络监控方案,每一个监控点只需在现场使用很短的线缆连接每一个监控点只需在现场使用很短的线缆连接(以以2米计算米计算),所所 有数据传输给网络视频服务器有数据传输给网络视频服务器,网络视频服务器接入学校主干网络网络视频服务器接入学校主干网络,进入中心后实际进入中

13、心后实际 只是一根网线。只是一根网线。 3.假设某学校有假设某学校有100个监控点个监控点,假设每个监控点到中心的距离为假设每个监控点到中心的距离为200米米,那么传统方案那么传统方案 将使用将使用6*100*200=120000米的线缆米的线缆;而视频服务器接入主干网络将使用而视频服务器接入主干网络将使用 5*2(前端设前端设 备与视频服务器的连接线备与视频服务器的连接线)*100+10(视频服务器与主干网络的连接线视频服务器与主干网络的连接线)*100=2000米米 的线缆。假设主干网络不存在的线缆。假设主干网络不存在, 可以给他做个校园网。网络与监控是两个系统。如可以给他做个校园网。网络

14、与监控是两个系统。如 果重新布线也就增加果重新布线也就增加20000米。米。 4,。由此得出结论。由此得出结论,传统方案与网络方案线材的成本比为传统方案与网络方案线材的成本比为12:1 三.视频监控系统设计 中小型电视监控系统 通常的电视监控系统规模都不 大，功能也相对简单，但其适 用的范围非常广。一般来说， 典型中小型电视监控系统的摄 像监视点数不超过32点，造价 大都在几万-十几万乃至几十万 不等。 简单的定点监控系统 最简单的定点监控系统就是在监视现场安置定点摄像机（摄像机配接 定焦镜头），通过同轴电缆将视频信号传输到监控室内的监视器。例 如，在小型工厂的大门口安置一台摄像机，并通过同轴

15、电缆将视频信 号传送到厂办公室内的监视器（或电视机）上，管理人员就可以看到 哪些人上班迟到或早退，离厂时是否携带了厂内的物品。若是再配置 一台硬盘录像机，还可以把监视的画面记录下来，供日后检索查证. 这种简单的定点监控系统适用于多种应用场合。以某著名外企总部为 例，该总部曾多次丢失高档笔记本电脑，后来在其各楼层的所有12个 出口都安装了定点摄像机，并配备了硬盘录像机，有效地杜绝了上述 失盗现象。 某招待所也是采用了这种简单的定点监控系统。这是在1-6层客房通 道的两端各安装一台定点摄像机，加上大门口、门厅、后门、停车场 等4个监视点共计16台摄像机，再配置一台硬盘录像机便构成了完整 的监控系统

16、。 简单的全方位监控系统 全方位监控系统是将前述定点监控系统中的定焦镜头换成电动变焦镜头，并 增加可上下左右运动的全方位云台，使每个摄像机可以进行上下左右的扫视， 其所配镜头的焦距也可在一定范围内变化（放大缩小）。很显然，云台及电 动镜头的动作需要由系统主机配合的解码器来控制。 最简单的全方位监控系统与最简单的定点监控系统相比，在前端增加了一个 全方位云台及电动变焦镜头，通过监控主机控制，另外从前端到控制室还需 多布设一条控制线缆。以某小型制衣厂的监控系统为例，在其制衣车间安装 了两台全方位摄像机，在厂长办公室内配置了硬盘录像机，当厂长需要了解 车间情况时，只需通过主机选定某一台摄像机的画面，

17、并通过操作控制使摄 像机对整个监控现场进行扫视，也可以对某个局部进行定点监视。 在实际应用中，并不一定使每一个监视点都按全方位来配置，通常仅是在整 个监控系统中的某几个特殊的监视点才配备全方位设备。例如，在前述的某 招待所的定点监控系统中，也可考虑将监视停车场情况的定点摄像机改为全 方位摄像机（更换电动变焦镜头并增加全方位云台），再在控制室内增加一 台控制器，这样就可以把对停车场的监视范围扩大了，既可以对整个停车场 进行扫视，也可以对某个局部进行监视。特别是当推进镜头时，还可以看清 车牌号码。 具有声音监听的监控系统 电视监控系统中还常常需要对 现场声音进行监听（例如：银 行柜员制监控系统），

18、因此从 系统结构上看，整个电视监控 系统由图像和声音两个部分组 成。由于增加了声音信号的采 集及传输，从某种意义上说， 系统的规模相当于比纯定点图 像监控系统增加了一倍，而且 在传输过程中还应保证图像与 声音信号的同步。 现有的嵌入式硬盘录像机可以 轻松的实现这个功能，使图像 与声音一一对应，达到监听的 目的。 多主机多级电视监控系统 以某大型工厂的监控系统为例，用户要 求在其每一个相对独立的厂区都安装一 套闭路电视监控系统，各厂区内有独立 的监控室，管理人员可以对本系统进行 任意操作控制。而整个工厂还要建立一 个大型监控系统，将各厂区的子系统组 合在一起，并设立大型电视监控中心， 在该中心可以任意调看一厂区中某一个 摄像机的图像，并对该摄像机的云台及 电动变焦镜头进行控制。这就提出了由 各厂区的多台主机共同组成大型电视监 控系统的要求。 方法一：可以通过硬盘录像机的网络功 能来实现。给每个主机配上工厂的内网 IP，把主机接入网络，在领导办公室可 以任意调看或控制任一厂区任一个摄像 机的图像。 方法二：给每个监控点都配上视频服务 器，接入工厂内网，无论在什