视频测试培训教程

1、 视频监控系统的特点和作用 视频原理 视频监控系统的组成 摄像机和配套设备 视频信号的传输 图像信号的显示与记录设备 视频监控系统的集成模式和控制 视频监控系统的评价和技术指标 视频监控系统的发展趋势视频监控的特点视频监控的特点信息量大信息量大既具有空间分辨能力又有时间分辨能力既具有空间分辨能力又有时间分辨能力空间和时间的分辨均带有目标个体的特征。空间和时间的分辨均带有目标个体的特征。实时性强实时性强电视技术产生实时的图像，可实现对异常电视技术产生实时的图像，可实现对异常情况的最快的响应（不用其它情况的最快的响应（不用其它 手段复核），又能对手段复核），又能对反应的效果给出最真实、迅速地评价。

2、反应的效果给出最真实、迅速地评价。被动的工作方式被动的工作方式不易被发现、不干扰其它系统，是不易被发现、不干扰其它系统，是一种无侵犯性的方式。一种无侵犯性的方式。易于与其它技术集成易于与其它技术集成不产生图像的系统往往要求与不产生图像的系统往往要求与图像系统集成。图像系统集成。 技术发展快技术发展快技术、产品的选择范围大，配套、标准技术、产品的选择范围大，配套、标准完备完备视频监控的应用特点日常的观察范围日常的观察范围通常的距离和范围复杂的环境条件复杂的环境条件各种环境条件（公开、隐蔽，各种环境条件（公开、隐蔽，光照、气候），特别是非正常条件下均能获得光照、气候），特别是非正常条件下均能获得良

3、好的图像，主要要解决低照度和大动态范围良好的图像，主要要解决低照度和大动态范围条件下的图像获取。条件下的图像获取。识别级的图像分辨识别级的图像分辨存在、相貌、动作（体态）存在、相貌、动作（体态）连续的存储和查询式的读取连续的存储和查询式的读取存储介质、网络传存储介质、网络传输输视频监控在技防系统中作用安全防范体系中不可或缺的重要部分安全防范系统技术集成的核心安全防范技术进步的关键和箭头目前主要还是复核和取证视频监控的技术标准GA/T 367-2001 视频安防监控系统技术要求GB50348-2004 安全防范工程技术规范DB34/221-2001 安全技术防范工程检验规范GB20815-200

4、6 视频安防监控数字录像设备GB/T7401-1987 彩色电视图像质量主观评价GA/T669-2006城市监控报警联网系统技术要求GA/T365-2007视频安防监控系统设计规范 视频技术：视频技术：将光学图像转换为电信号进行将光学图像转换为电信号进行处理和传送，再还原为光学（可视）图像处理和传送，再还原为光学（可视）图像的技术。的技术。 经过二个基本变换：经过二个基本变换：光电转换和电光转换。光电转换和电光转换。 景物景物 镜头镜头 摄像器件摄像器件空间信号空间信号 时间域信号时间域信号 人的视觉特性：人的视觉特性：有限的（有限的（角）角）分辨和暂存分辨和暂存特性。特性。 图像的分解：图像

5、的分解：根据人的视觉特性，用组成根据人的视觉特性，用组成图像的最小单元（像素）的阵列来表示图图像的最小单元（像素）的阵列来表示图像，用一系列的单帧图像，产生活动图像像，用一系列的单帧图像，产生活动图像的效果的效果 。 两种图像分解方式：两种图像分解方式：复合视频广播信号复合视频广播信号（CVBS、模拟电视信号）和视频影像阵列、模拟电视信号）和视频影像阵列（VGA、数字视频信号）、数字视频信号） 模拟电视系统中将图像用若干水平线来描述，每条线模拟电视系统中将图像用若干水平线来描述，每条线可理解为由一系列连续的点组成。这是一帧图像最基本可理解为由一系列连续的点组成。这是一帧图像最基本的表示方法。根

6、据视觉的分辨能力确定图像分解的线数。的表示方法。根据视觉的分辨能力确定图像分解的线数。根据视觉的暂存特性确定每秒显示图像的帧数。根据视觉的暂存特性确定每秒显示图像的帧数。 我国现行电视制式为：我国现行电视制式为：CCIR625/25、PAL制。规定制。规定每帧图像分解为每帧图像分解为625线，每秒有线，每秒有25帧图像，行频为帧图像，行频为15625Hz，帧频为，帧频为25Hz。 视频信号视频信号也称也称基带信号基带信号由由图像信号和同步信号图像信号和同步信号（包括色同步信号）（包括色同步信号）两个部分组成。两个部分组成。图像信号图像信号与景物每与景物每一点（摄像器件的每一像素）的亮度相对应，

7、是图像的一点（摄像器件的每一像素）的亮度相对应，是图像的基本信息。基本信息。视频信号带宽视频信号带宽 6MHz。 数字视频系统直接用像素的阵列来表示单帧图像。 在CIF格式下352288、在4CIF格式下704576、在D1格式下720576、手持式移动显示终端320240。 扫描频率60赫兹以上在标清格式下720576、在高清格式下1280720。 光学图像转变为视频信号必须经过两个转换：光学图像转变为视频信号必须经过两个转换： 把焦平面光学图像转换为电图像把焦平面光学图像转换为电图像通过镜头把通过镜头把景物成像于焦平面。光电转换器件（摄像器件）景物成像于焦平面。光电转换器件（摄像器件）将其

8、光强（照度）转换为电荷量。将其光强（照度）转换为电荷量。 空间域的电图像转换为时域的电视信号空间域的电图像转换为时域的电视信号通过通过摄像器的读出过程（扫描），把空间域信号（电摄像器的读出过程（扫描），把空间域信号（电荷量）转换成时间域信号（连续的电压信号）。荷量）转换成时间域信号（连续的电压信号）。 系统三个组成部分（环节）系统三个组成部分（环节）前端设备前端设备摄像、镜头、方位、防护、控制、摄像、镜头、方位、防护、控制、辅助等。图像信息的采集（信源），限定辅助等。图像信息的采集（信源），限定系统的图像质量。系统的图像质量。 传输环节传输环节线缆、光发线缆、光发/收及补偿、中继、调收及补偿、

9、中继、调制、去干扰等。决定系统的范围，构成大制、去干扰等。决定系统的范围，构成大系统的关键环节。系统的关键环节。 系统（中心室）设备系统（中心室）设备显示、存储、分配、显示、存储、分配、合成、迭加信息、控制（遥控）、远程传合成、迭加信息、控制（遥控）、远程传输（网络输（网络)等。系统人机交互等。系统人机交互(观看、操作观看、操作)的界面。的界面。 典型摄像器件典型摄像器件 摄像机评价和主要技术指标 安防摄像机 摄像机配套设备 CCD（电荷耦合器件）（电荷耦合器件）MOS电容是电容是CCD的基本单元的基本单元 它具有三种功能：它具有三种功能： 光子光子 光电转换，当光辐照时，光电转换，当光辐照时

10、， 电极电极 产生（光）电子。产生（光）电子。 存贮电荷，电极正电压存贮电荷，电极正电压 电子电子 氧化（绝缘）层氧化（绝缘）层 形成势阱可存贮电荷。形成势阱可存贮电荷。 P型硅型硅 势阱（耗尽层）势阱（耗尽层） 转移电荷，由电极电压转移电荷，由电极电压 控制实现电荷转移。这控制实现电荷转移。这 MOS电容电容 一过程称为电荷耦合，一过程称为电荷耦合， 器件因此得名。器件因此得名。CCD器器件已是非常成熟的器件，可靠性高、成本低。目前是监控件已是非常成熟的器件，可靠性高、成本低。目前是监控摄像机的主流器件。摄像机的主流器件。 摄像器件摄像器件摄像机的核心，摄像器件完成两个转换：通摄像机的核心，

11、摄像器件完成两个转换：通过过 光电转换材料的物理特征实现光电转换；通过控制光电转换材料的物理特征实现光电转换；通过控制线路将空间域信号转变为时间域信号（生成视频信号）线路将空间域信号转变为时间域信号（生成视频信号）。典型的摄像器件典型的摄像器件 CMOS摄像器件：摄像器件： 完成光电转换，并将电荷存贮起来的是光敏二极管（与电完成光电转换，并将电荷存贮起来的是光敏二极管（与电容）阵列。与每个单元对应的开关晶体管阵列则完成类似扫容）阵列。与每个单元对应的开关晶体管阵列则完成类似扫描的功能，将存贮的电荷读出来，形成图像信号。描的功能，将存贮的电荷读出来，形成图像信号。 水平开关水平开关 图像信号图像

12、信号 一个像素一个像素 垂直开关垂直开关 CMOS与与CCD的比较：的比较： 利用寻址的方法，按扫描的顺序逐个像素的读利用寻址的方法，按扫描的顺序逐个像素的读出电荷量，其结构类似出电荷量，其结构类似DRAM. 光敏区面积大，灵敏度高，但不易生产高像素光敏区面积大，灵敏度高，但不易生产高像素器件。但目前已有了很大的提高。器件。但目前已有了很大的提高。 工作电压低、转移速度快。每个开关晶体管性工作电压低、转移速度快。每个开关晶体管性能的微小能的微小 差异都会产生固定的图形杂波，不适于差异都会产生固定的图形杂波，不适于制造高档摄像机。制造高档摄像机。 与与IC的工艺相同，利于高集成度的生产。将摄的工

13、艺相同，利于高集成度的生产。将摄像器件与信号处理电路集成在一起。像器件与信号处理电路集成在一起。 最近进步很快、在手机、最近进步很快、在手机、WEB摄像机中得到了摄像机中得到了应用。应用。摄像机的基本评价：摄像机的基本评价： 功能：功能：AGC、白平衡、白平衡、EI、背景补偿、自动转、背景补偿、自动转换等；换等； 性能：性能：主要技术指标，主要技术指标，CCD的规格（成像面、的规格（成像面、像素、型号）；像素、型号）； 与外设的接口：与外设的接口：镜头接口、自动光圈输出、镜头接口、自动光圈输出、PC接口、适应电源等；接口、适应电源等； 环境适应性：环境适应性：对气候环境及防护设备的要求；对气候

14、环境及防护设备的要求； 其它功能：其它功能：一体机、自动转换等；一体机、自动转换等； 价格：价格：经济的因素也是很重要的。经济的因素也是很重要的。 摄像机的主要技术指标：摄像机的主要技术指标： 视频输出视频输出由信号的幅度、极性及输出阻抗表示，电视标由信号的幅度、极性及输出阻抗表示，电视标 准规定应为：准规定应为：1VP-P、正极性、正极性、75。通常采用半功率法测量。通常采用半功率法测量 其低频值。其低频值。 分辨率分辨率（水平）在与图像高度相同的宽度上可以分辨的（水平）在与图像高度相同的宽度上可以分辨的 黑白相间的线数，以黑白相间的线数，以TVL表示。测量时、要注意图像（测试卡）的表示。测

15、量时、要注意图像（测试卡）的对中、满屏，由于图像扫描线是规定的，一般不表示垂直分辨率。对中、满屏，由于图像扫描线是规定的，一般不表示垂直分辨率。CCD等像素化的器件，其分辨率可以推算出来。等像素化的器件，其分辨率可以推算出来。 灰度鉴别等级灰度鉴别等级（灰度等级）图像从最黑到最白之间能够（灰度等级）图像从最黑到最白之间能够 区分的亮度等级。测量时一定要同时显示出各个亮度台阶。区分的亮度等级。测量时一定要同时显示出各个亮度台阶。 信噪比信噪比（S/N）图像信号峰峰值与噪声信号有效值的比，）图像信号峰峰值与噪声信号有效值的比， 如下式：如下式：S/N= 20lg 0.7/N 。 视频信噪比要用专用

16、仪器来测量。视频信噪比要用专用仪器来测量。 最低可用照度最低可用照度当输出图像信号幅度降至额定值当输出图像信号幅度降至额定值1/10时时的景物照度。这个量是与摄像机配用镜头的相对孔径有关。的景物照度。这个量是与摄像机配用镜头的相对孔径有关。在表述测量结果时，要同时表述。在表述测量结果时，要同时表述。 动态范围动态范围有时域、空域两个概念，前者可通过自动有时域、空域两个概念，前者可通过自动光圈、光圈、EI来表示和测量；后者是安防应用最重视的标，还来表示和测量；后者是安防应用最重视的标，还没有统一的标准和测量方法，各厂家的解释也不同。没有统一的标准和测量方法，各厂家的解释也不同。 几何失真几何失真

17、扫描非线性造成的图像失真，像素化器件扫描非线性造成的图像失真，像素化器件没有这个指标。没有这个指标。 彩色还原性彩色还原性彩色机的指标，用幅度和相位失真来表彩色机的指标，用幅度和相位失真来表示，通常不进行测量。示，通常不进行测量。 视频安全监控系统要求摄像机在各种环境条件视频安全监控系统要求摄像机在各种环境条件（公开、隐蔽，光照、气候），特别是非正常条件（公开、隐蔽，光照、气候），特别是非正常条件下均能获得良好的图像，主要要解决低照度和大动下均能获得良好的图像，主要要解决低照度和大动态范围条件下的图像获取。从提高摄像器件性能、态范围条件下的图像获取。从提高摄像器件性能、改便信息获取方法、人为制

18、造适用环境等方面对通改便信息获取方法、人为制造适用环境等方面对通用摄像机加以改造，形成了具有安全监控特点的安用摄像机加以改造，形成了具有安全监控特点的安防摄像机：防摄像机： 高灵敏度摄像机、黑白高灵敏度摄像机、黑白/彩色自动转换机、主动红彩色自动转换机、主动红外摄像机、宽动态摄像机、远红外摄像机、微光摄外摄像机、宽动态摄像机、远红外摄像机、微光摄像机像机高灵敏度摄像机高灵敏度摄像机 HAD CCD(空穴积累空穴积累CCD) 去掉去掉IT CCD像素单元的电像素单元的电极和绝缘层，边上电极在极和绝缘层，边上电极在MOS电容中形成电容中形成PN空穴空穴,降低了降低了吸收和噪音，灵敏度提高吸收和噪音

19、，灵敏度提高2个数量级。已广泛用于个数量级。已广泛用于 EM CCD(电子倍增电子倍增CCD)在最后一次电荷转移时，通在最后一次电荷转移时，通过加几十到过加几十到100V高压转移电荷产生碰撞电离，灵敏度也高压转移电荷产生碰撞电离，灵敏度也提高提高2个数量级。个数量级。 TD CCD(时间延迟时间延迟CCD)通过增加电荷采集时间提高灵通过增加电荷采集时间提高灵敏度敏度,关键是降低噪声。通过提高材料纯度和数字降噪技关键是降低噪声。通过提高材料纯度和数字降噪技术实现。目前只能用于低幀率。术实现。目前只能用于低幀率。黑白黑白/彩色自动转换机彩色自动转换机 属高灵敏度摄像机，所谓自动转换就是在照度低到一

20、属高灵敏度摄像机，所谓自动转换就是在照度低到一定值不能再真实还原彩色时时，自动把滤光片转下来。定值不能再真实还原彩色时时，自动把滤光片转下来。安防摄像机安防摄像机主动红外摄像机主动红外摄像机、最简便的方式，工作在近红外段。其实、最简便的方式，工作在近红外段。其实它是主动照明的方式，利用人眼对红外不觉察，而它是主动照明的方式，利用人眼对红外不觉察，而CCD摄像摄像器件仍有响应的特点，实现隐蔽的摄像（器件仍有响应的特点，实现隐蔽的摄像（0照度）。关键设照度）。关键设备是光源，一是光谱范围适应摄像机的响应，备是光源，一是光谱范围适应摄像机的响应， 0.780.9又无红暴。二是照明范围要与摄像机又无红

21、暴。二是照明范围要与摄像机视场相匹配。摄像机的选择要注意视场相匹配。摄像机的选择要注意是否有较好的红外响应。是否有较好的红外响应。 黑“ 人眼特性、 橙：CCD响应、红：LED光谱 普通镜头有吸收和色差现象，普通镜头有吸收和色差现象，就会使红外光的图像变得模糊。实际使用时，应采用宽就会使红外光的图像变得模糊。实际使用时，应采用宽光谱镜头，或在从可见光转到红外摄像时进行自动的调节光谱镜头，或在从可见光转到红外摄像时进行自动的调节宽动态摄像机宽动态摄像机宽动态范围是安防摄像机的突出特点，指对光照变化的适应，宽动态范围是安防摄像机的突出特点，指对光照变化的适应，有时间域和空间域两种变化。有时间域和空

22、间域两种变化。空间域空间域 的光照变化的光照变化通常采用通常采用背光抑制技术背光抑制技术，通过摄使一幅图通过摄使一幅图像中观察对象与背景之间具有不同的增益（视频通道的放大量），像中观察对象与背景之间具有不同的增益（视频通道的放大量），从而均衡画面的亮度。大多摄像机通过从而均衡画面的亮度。大多摄像机通过OSD进行多区的设置，但进行多区的设置，但作用有限。作用有限。 双扫描，双扫描，所谓双扫描就是双快门（曝光）技术，对一幅图像产所谓双扫描就是双快门（曝光）技术，对一幅图像产生一个高曝光图像，以获得低照度区的图像细节；和一个低曝光生一个高曝光图像，以获得低照度区的图像细节；和一个低曝光的图像，以获得

23、到高照度区的图像细节。然后、通过图像处理形的图像，以获得到高照度区的图像细节。然后、通过图像处理形成一个均衡的图像，从而极大的提高动态范围。成一个均衡的图像，从而极大的提高动态范围。 多重取样技术多重取样技术，它采用新型的它采用新型的DPS器件，对图像的每个像素进器件，对图像的每个像素进行分别的处理，决定它的曝光量，使全图像亮度均衡。行分别的处理，决定它的曝光量，使全图像亮度均衡。 这些技这些技术的实质是进行图像术的实质是进行图像 直方图（亮度密度分布）的变换，使其符直方图（亮度密度分布）的变换，使其符合人眼的最佳视觉特性。合人眼的最佳视觉特性。 摄像机配套设备摄像机配套设备 电视系统前端设备

24、的核心是摄像机。所有配套设备都是电视系统前端设备的核心是摄像机。所有配套设备都是为保证摄像机能获得最佳的图像。其中镜头将景物成像在焦为保证摄像机能获得最佳的图像。其中镜头将景物成像在焦平面（摄像器件的成像面）是摄像光电转换的前题，因此、平面（摄像器件的成像面）是摄像光电转换的前题，因此、也是摄像机最重要的外围设备。也是摄像机最重要的外围设备。 镜头镜头,由一组透镜和光阑组成的光学器件。它与摄像机配由一组透镜和光阑组成的光学器件。它与摄像机配合实现三项基本功能：合实现三项基本功能： 成像控制进光量成像控制进光量 确定应用方式确定应用方式镜头的基本参数镜头的基本参数: 焦距光圈范围（相对孔径）焦距

25、光圈范围（相对孔径）成像面尺寸成像面尺寸 接口规格接口规格镜头的分类镜头的分类主要有：主要有： 普通镜头、自动光圈镜头、普通镜头、自动光圈镜头、 变焦距镜头变焦距镜头 普通镜头、高分辨镜头普通镜头、高分辨镜头 普通镜头、普通镜头、 紫外、红外镜头紫外、红外镜头 摄像机配套设备摄像机配套设备 视场角的计算视场角的计算，镜头视场角的参数表示镜头本身视场的范镜头视场角的参数表示镜头本身视场的范围，与摄像器件配合后，电视图像的视场角还与摄像器件成围，与摄像器件配合后，电视图像的视场角还与摄像器件成像面的尺寸有关，显然有两个视场角：水平视场角、垂直视像面的尺寸有关，显然有两个视场角：水平视场角、垂直视场

26、角。景物成像的大小的计算与视场角的计算方法相同（比场角。景物成像的大小的计算与视场角的计算方法相同（比例三角形）。例三角形）。 景物像高：景物像高： h=Df/L 物 镜头 像 （成像面） D H h L f W 水平视场角水平视场角：水平=2tg-1(W/2f) 垂直视场角垂直视场角：垂直=2tg-1(H/2f)CCD规格 W H 2/3“ 8.8 6.6 1/2” 6.4 4.8 1/3” 4.8 3.6 1/4” 3.2 2.4 摄像机配套设备摄像机配套设备云台云台 可在水平及垂直两个方向上旋转的摄像机底座可在水平及垂直两个方向上旋转的摄像机底座一体机一体机目前关于一体机还没有明确的定义

27、，都是习惯的叫目前关于一体机还没有明确的定义，都是习惯的叫 法。法。主要通过摄像机与外设的组合（厂家完成）而成主要通过摄像机与外设的组合（厂家完成）而成。 摄像机与镜头组合摄像机与镜头组合摄、镜一体，大变倍镜头是特点；摄、镜一体，大变倍镜头是特点； 摄像机与防护组合摄像机与防护组合主要是球型外壳的摄像机；主要是球型外壳的摄像机； 摄像、镜头、防护、方位的组合摄像、镜头、防护、方位的组合主要是指各种带方位调主要是指各种带方位调 整的球机，有些还包括内置解码驱动器。是功能最完整、整的球机，有些还包括内置解码驱动器。是功能最完整、 真正意义的一体机。真正意义的一体机。 网络摄像机网络摄像机内置编码器

28、、网卡，可以直接进行网络连接，内置编码器、网卡，可以直接进行网络连接，也可认为是一种一体机。也可认为是一种一体机。 安防系统需传输信号安防系统需传输信号是是视频信号视频信号（摄像（摄像机输出的模拟视频信号或变换压缩后的数机输出的模拟视频信号或变换压缩后的数字信号）和字信号）和控制信号控制信号。模拟视频信号是带。模拟视频信号是带宽为宽为6MHz的单极性模拟信号，由信号，由 图像信图像信号和同步信号两个部分组成。数字视频信号和同步信号两个部分组成。数字视频信号是宽带数据信号。号是宽带数据信号。控制信号控制信号为窄带数据为窄带数据信号信号。 图像信号的传输要求图像信号的传输要求保证信号幅度和保证信号

29、幅度和信噪比信噪比, ,无频率失真无频率失真, ,无相位失真无相位失真. . 控制信号的传输要求控制信号的传输要求准确准确 传输介质 传输方式 特 点 适 用 范 围 基带传输 设备简单、经济、可靠、 近距离、加补偿可达 同轴电缆 易受干扰。 2km。 调幅、调频 抗干扰好、可多路、较复杂。 公共天线、电缆电视。 基带传输 平衡传输、抗干扰性强、 近距离、可利用电话线。 双绞线 图像质量差 。 （电话线） 数字编码 传送静止、准实时图像、抗干 报警系统、可视电话。 扰性强、也可传输基带信号。 可利用网线。 基带传输 IM直接调制、图像质量好、 应用电视、特别是大型系 光纤传输 抗电磁干扰好。

30、统。 PCM 频分多路（FDM） 干线传输 。 WDM 波分多路、双向传输。 微波 调频 灵活、可靠、易受干扰和 临时性、移动监控。 建筑遮挡。 光波调幅 网 络 数字编码 实时性、连续性要求不高时远程传输、系统自主生成、 TCP/IP 可保证基本质量。临时性监控。 显示器概述 平板显示器 显示器主要技术指标 视频图像记录方式 数字视频压缩简介 数字视频记录设备的评价图像显示在目视解释系统中是图像系统的最后环图像显示在目视解释系统中是图像系统的最后环节。对图像质量有很大的影响。节。对图像质量有很大的影响。 图像显示与图像生成是完全相反的过程，技术上图像显示与图像生成是完全相反的过程，技术上是相

31、对（扫描、同步）、相逆（解码、电是相对（扫描、同步）、相逆（解码、电/光转换）的。光转换）的。 图像显示技术在一段时期内相当经典，显像管占图像显示技术在一段时期内相当经典，显像管占主导地位。主导地位。 近年来平板显示和投影发展很快，显示设备近年来平板显示和投影发展很快，显示设备逐渐像素化。逐渐像素化。 专用监视器与普通电视机的目标不同、应用方向不专用监视器与普通电视机的目标不同、应用方向不同，但电视机的价格、可靠性是有优势的，能满足大多同，但电视机的价格、可靠性是有优势的，能满足大多数应用。数应用。 利用利用CRT显示数字视频信息应用很多，显示数字视频信息应用很多，VGA是基本是基本的显示格式

32、。的显示格式。各种平面显示设备发展很快，大有取代各种平面显示设备发展很快，大有取代CRT的趋势。它们是像素化设备，易于与的趋势。它们是像素化设备，易于与数字视频接口，屏幕尺寸大、无几何失真，数字视频接口，屏幕尺寸大、无几何失真，观看效果好，越来越普及。观看效果好，越来越普及。主要有：主要有：液晶显示器液晶显示器（LCD）等离子体显示器等离子体显示器（PDP）背投影机背投影机液晶显示原理液晶显示原理：由：由LCD后面一组日光灯管发光，经后面一组日光灯管发光，经一组菱镜片与背光模块，将光源均匀地传送到前方一组菱镜片与背光模块，将光源均匀地传送到前方依照所接收的图像信号，依照所接收的图像信号，液晶层

33、内的液晶分子会作液晶层内的液晶分子会作相对应的排列，决定光线相对应的排列，决定光线通过（偏振）或阻隔，因通过（偏振）或阻隔，因此形成图像。此形成图像。 LCD显示器的不足显示器的不足：主要：主要是响应时间，是指像素由亮是响应时间，是指像素由亮转暗再由暗转亮所需的时间。一般转暗再由暗转亮所需的时间。一般LCD需要需要25 ms以上，以上，对高速率图像的显示会有出现拖尾。再一个就是可视视角对高速率图像的显示会有出现拖尾。再一个就是可视视角较小，一般较小，一般LCD视角为视角为60度左右，而其它平面显示器可度左右，而其它平面显示器可达达180度。度。基于气体放电的显示：在有一定压强的某种气体的容基于

34、气体放电的显示：在有一定压强的某种气体的容器内置两个电极，加一定电压时就会产生放电。阳极区器内置两个电极，加一定电压时就会产生放电。阳极区会有紫外光发出，用来激发（荧光粉）发光，形成等离会有紫外光发出，用来激发（荧光粉）发光，形成等离子体显示屏。实际屏由三块薄的平板玻璃组成，中间一子体显示屏。实际屏由三块薄的平板玻璃组成，中间一块称为孔板上面有矩阵形式的小孔，孔板紧夹在两侧的块称为孔板上面有矩阵形式的小孔，孔板紧夹在两侧的玻璃板中间。小孔被抽成真空，玻璃板中间。小孔被抽成真空，装入一定压强的氖和氮的混合装入一定压强的氖和氮的混合气体，两侧玻璃的外表面镀有气体，两侧玻璃的外表面镀有平行透明的导电

35、电极，两组电平行透明的导电电极，两组电极相垂直，且正好盖在小孔上极相垂直，且正好盖在小孔上面。每个小孔与两边的电极一面。每个小孔与两边的电极一起构成一个放电单元。起构成一个放电单元。两组平行电极中垂直的电极条确定放电单元两组平行电极中垂直的电极条确定放电单元(像元像元)的的X方向位置，水平电极条确定像元的方向位置，水平电极条确定像元的y方向的位方向的位置在一对选定的电极加上一定的交变电压，相应的置在一对选定的电极加上一定的交变电压，相应的小孔小孔(像元像元)就会产生放电就会产生放电而发出光来。而发出光来。 PDP大屏型薄、体大屏型薄、体小、重轻、大视角、无小、重轻、大视角、无射线辐射、无几何畸

36、射线辐射、无几何畸变、高亮度、高对比度、变、高亮度、高对比度、亮度均匀、彩色逼真，亮度均匀、彩色逼真，适应数字图像显示。适应数字图像显示。 背投影技术、背投影技术、投影机利用反射原理将影像放大投影到投影机利用反射原理将影像放大投影到电视屏幕上。背投影技术从以往电视屏幕上。背投影技术从以往CRTCRT三枪背投影，演进三枪背投影，演进到目前三种数字投影方式：到目前三种数字投影方式： DLP( Digital Light Processing)数字光源处理器；数字光源处理器； LCOS( Liquid Crystal On Silicon)硅液晶显硅液晶显示面板，硅芯片加上液晶的技术；示面板，硅芯片

37、加上液晶的技术； LCD为高温多晶硅的制为高温多晶硅的制造造技术。技术。 DLP投影机的概念，投影机的概念，新的投影新的投影技术，打破了液晶投影的垄断局技术，打破了液晶投影的垄断局面，面， DLPDLP技术的核心就是用技术的核心就是用DMD DMD （Digital Micromirror Device）数字微镜装置数字微镜装置（TI专门生产）专门生产）来来替代投影机中普通替代投影机中普通的成像器件。的成像器件。比传统的模拟投影机有更高的亮比传统的模拟投影机有更高的亮度，是组成超大显示屏的最好选择。度，是组成超大显示屏的最好选择。背投影机背投影机 DMD DMD（Digital Micromi

38、rror DeviceDigital Micromirror Device）数字微镜装置数字微镜装置（TITI专门生产专门生产开发的一种特殊半导体元件）开发的一种特殊半导体元件），一个，一个DMDDMD芯片中含有许多微小芯片中含有许多微小的正方形反射镜片，这些镜片中的每一片微镜的正方形反射镜片，这些镜片中的每一片微镜（161616 16 m m ）都代表一个像素，镜片与镜片之间按照行列的都代表一个像素，镜片与镜片之间按照行列的方式紧密排列的，并由相应的存方式紧密排列的，并由相应的存储器控制在开或关的两种状态下储器控制在开或关的两种状态下切换转动，从而控制光的反射。切换转动，从而控制光的反射。D

39、MDDMD作为光学成像器件，来调制投作为光学成像器件，来调制投影机中的视频信号，驱动影机中的视频信号，驱动DMDDMD光学光学系统，通过投影透镜来完成数字系统，通过投影透镜来完成数字投影显示的。它的光学成像部分投影显示的。它的光学成像部分总的光效率高达总的光效率高达60%60%左右，比传统左右，比传统的模拟投影机有更高的亮度。根的模拟投影机有更高的亮度。根据据DLPDLP投影机中投影机中DMDDMD数字微镜的片数字微镜的片数，分为单片、二片和三片机数，分为单片、二片和三片机。背投影机背投影机水平分辨水平分辨沿水平方向分辨图像细节的能力。主沿水平方向分辨图像细节的能力。主要与视频通道的带宽有关要

40、与视频通道的带宽有关（1M=80TVL）。 亮度鉴别等级亮度鉴别等级从最黑到最白之间能够区分的亮从最黑到最白之间能够区分的亮度等级。度等级。光栅的几何失真光栅的几何失真图像的几何失真（空间位置的图像的几何失真（空间位置的失真）主要由扫描系统的缺陷所致，与荧光屏非失真）主要由扫描系统的缺陷所致，与荧光屏非平面也有关系（像素化、平面显示没有这个失平面也有关系（像素化、平面显示没有这个失真）。真）。同步范围同步范围保持图像稳定的同步频率范围。是监保持图像稳定的同步频率范围。是监视器的重要指标。视器的重要指标。 彩色还原性彩色还原性用主观评价方法，观察标准彩条信用主观评价方法，观察标准彩条信号的显示效

41、果。号的显示效果。视频信号记录设备的出现是电视技术发展的重视频信号记录设备的出现是电视技术发展的重要阶段，扩大了应用，极大提高了图像信息的价要阶段，扩大了应用，极大提高了图像信息的价值。值。 磁带录像机是电视技术重大的发明，使电视真磁带录像机是电视技术重大的发明，使电视真正成为第三媒体。同时、在各个领域都得到了应正成为第三媒体。同时、在各个领域都得到了应用和普及，特别在家用方面取得了巨大的市场效用和普及，特别在家用方面取得了巨大的市场效益。益。 DVR（数字视频记录设备）是以数字视频技术（数字视频记录设备）是以数字视频技术为基础的、以磁盘为介质的记录方式。在安全领为基础的、以磁盘为介质的记录方

42、式。在安全领域最先得到认可和应用。成为安全技术很有特色域最先得到认可和应用。成为安全技术很有特色有产品。有产品。 利用利用FLASH和和DRAM进行图像信号的存贮是许进行图像信号的存贮是许多视频处理技术的必要条件，如图像合成、切换、多视频处理技术的必要条件，如图像合成、切换、处理、识别等。处理、识别等。数字视频记录设备数字视频记录设备DVR 数字视频记录设备（数字视频记录设备（DVRDVR）：）：以磁盘为介质记录压以磁盘为介质记录压缩视频信号。主要应用于安全领域，不同于广播电缩视频信号。主要应用于安全领域，不同于广播电视中的数字视频记录设备。视中的数字视频记录设备。图像压缩技术是图像压缩技术是

43、DVRDVR的核的核心心。通常通常DVRDVR如下分类：如下分类： 机型机型 操作系统操作系统 压缩方式压缩方式 功能功能 网络功能网络功能 基于基于PC WIN MPG PC WIN MPG 画面组合画面组合 ADSLADSL、 LINUX H.26X LINUX H.26X 遥控遥控 DDNDDN、 单机单机 RTOS JPEG RTOS JPEG 视频探测视频探测 IP/TCPIP/TCP 各机型无本质差别，无优劣之分，适用于不同要各机型无本质差别，无优劣之分，适用于不同要求。欧美分类为：服务器型、客户机型、编解码器求。欧美分类为：服务器型、客户机型、编解码器型。主要是依设备的功能、容量

44、和存贮能力来。型。主要是依设备的功能、容量和存贮能力来。 DVRDVR对于中小系统可以作为系统的控制设备，集画面组对于中小系统可以作为系统的控制设备，集画面组合、记录、遥控及探测为一体。在分布式系统中可作为合、记录、遥控及探测为一体。在分布式系统中可作为节节点设备，实现远程监控。点设备，实现远程监控。压缩编码技术是数字视频的关键，是多个学科（电视、压缩编码技术是数字视频的关键，是多个学科（电视、计算机、通信）共同追求的目标。从计算机、通信）共同追求的目标。从1952年贝尔实验年贝尔实验室（室（CUTLER）DPCM研究开始，视频压缩编码技术已研究开始，视频压缩编码技术已经有经有50年的历史。年

45、的历史。视频信息存在冗余是压缩技术的前题。逐渐形成的三视频信息存在冗余是压缩技术的前题。逐渐形成的三大经典技术（变换编码、预测编码、熵编码）就是消除大经典技术（变换编码、预测编码、熵编码）就是消除视频信息的视频信息的空域冗余、时域冗余和统计冗余空域冗余、时域冗余和统计冗余（表达冗（表达冗余）。基于这些技术，逐渐形成了以块为单元的预测加余）。基于这些技术，逐渐形成了以块为单元的预测加变换的混合编码架构。变换的混合编码架构。 目前，所有的编码标准都是基于这个架构。它们的目前，所有的编码标准都是基于这个架构。它们的发展规律是：以更高算法复杂度（计算复杂性）来换取发展规律是：以更高算法复杂度（计算复杂

46、性）来换取编码（压缩）效率的提高。编码（压缩）效率的提高。压缩方法（标准）主要有三个系列：压缩方法（标准）主要有三个系列： JPEG（专家组）：（专家组）：ISO/IEC10918针对静止图像、不针对静止图像、不规定分辨率，规定分辨率，DCT、线性、线性Q、熵编码。、熵编码。 M-JPEG、帧、帧间处理、间处理、4:2:2、20倍压缩。倍压缩。JPEG-2000、15444-1超压缩功能（超压缩功能（100）、无损与有损码流层进解码、层）、无损与有损码流层进解码、层进传输、码流任意调用处理、安全保护。进传输、码流任意调用处理、安全保护。 MPEG（专家组）：（专家组）： MPEG1 11172

47、针对针对VCD、CD-ROM、4:1:1、26倍、倍、0.5-1b/p、1.2Mbps。 MPEG2、13818针对针对DVD、HDTV、P、B帧、帧、MC自自适应量化，适应量化，4:2:2、3-10Mbps。 MPEG4、多媒体、多媒体、高压缩比、高压缩比、5-64kbps。不规定编码、规定工具、通不规定编码、规定工具、通过工具组合形成算法和层级过工具组合形成算法和层级AVO的概念的概念、基于目标的、基于目标的编码、静止目标采用小波算法。编码、静止目标采用小波算法。H.26X系列、系列、ITU标准，规定介质数据率，其它要素与标准，规定介质数据率，其它要素与上相同。上相同。 AVS是与是与MP

48、EG/AVC或或H264相当的标准，特点是：相当的标准，特点是： 8X8变换和变换和64级量化；级量化； 帧内预测，用相邻块的像素预测当前块，亮度块帧内预测，用相邻块的像素预测当前块，亮度块采用采用5 种预测模式，色度块采用种预测模式，色度块采用4 种预测模式；种预测模式； 多模式帧间预测（多模式帧间预测（16X16、16X8、8X16、8X8）；）； 采用采用4 抽头滤波器抽头滤波器进行，半像素和进行，半像素和1/4像素补偿；像素补偿； 参考帧，参考帧，AVS的的P帧帧2个参考帧，个参考帧，B帧采用帧采用前后各一个参考帧；前后各一个参考帧； 熵编码。熵编码。帧内测试环路滤波熵编码运动估值Q/

49、IDCTMCDCT/Q+帧存DVR的评价的评价分为基本型、专业型、综合型三类，、分为基本型、专业型、综合型三类，、两级。主要功能和参数有：两级。主要功能和参数有：功能功能记录、回放全双工，报警联动，图像检索，权记录、回放全双工，报警联动，图像检索，权限管理，数据保密，日志功能，叠加图像标识信息和时限管理，数据保密，日志功能，叠加图像标识信息和时间，视音频同步，外围设备控制；间，视音频同步，外围设备控制；图像多画面显示，视频入侵检测，系统控制，系统图像多画面显示，视频入侵检测，系统控制，系统（故障）自检，故障报警，网络传输、分控与报警予录，（故障）自检，故障报警，网络传输、分控与报警予录，区域遮

50、挡；区域遮挡；大容量、多路输出切换，综合监控系统管理，带报警大容量、多路输出切换，综合监控系统管理，带报警联动的电子地图显示，多个完整的监控系统的管理，图像联动的电子地图显示，多个完整的监控系统的管理，图像信息复制，模拟视频输出。信息复制，模拟视频输出。 图像质量级级分辨率（像素）信噪比BB监视水平分辨力TVLTVL回放水平分辨力220TVL（ 帧/s）300TVL（ 帧/s） 视频监控系统的模式视频监控系统的模式 视频监控的基本模式视频监控的基本模式：集总式集总式和和分布式分布式两种。也两种。也有模拟式、数字式的说法，但不准确。有模拟式、数字式的说法，但不准确。 集总式集总式（模拟式模拟式）

51、系统）系统: :经典、中小范围常用的模经典、中小范围常用的模式。式。基本特征是：所有的图像信号都传送基本特征是：所有的图像信号都传送( (连接连接) )到到一个中心一个中心 ( (设备设备) )点，典型的是视频矩阵。通过矩阵点，典型的是视频矩阵。通过矩阵对图像信号切换和分配实现各种显示方式，并将图对图像信号切换和分配实现各种显示方式，并将图像信号传送至其它需要共享图像资源的地点。像信号传送至其它需要共享图像资源的地点。 它的网络结构是标准的星形结构。系统中的信息它的网络结构是标准的星形结构。系统中的信息流是基带视频信号，所以人们认为它是模拟系统的流是基带视频信号，所以人们认为它是模拟系统的代表

52、方式。代表方式。 视频监控系统的模式视频监控系统的模式 视频监控系统的模式视频监控系统的模式 集总式系统的主要特点：集总式系统的主要特点： 系统（监控中心）拥有最完整的资源，同时获得全部图像系统（监控中心）拥有最完整的资源，同时获得全部图像信号。拥有系统最大的带宽，可充分地实现设备的技术能力，信号。拥有系统最大的带宽，可充分地实现设备的技术能力，得到较高的技术指标。得到较高的技术指标。 最佳的观察效果，实时地选择任何图像符合人的习惯。显最佳的观察效果，实时地选择任何图像符合人的习惯。显示图像的效果数字系统还达不到。示图像的效果数字系统还达不到。 最小的系统开销，对局域性的系统，模拟的集总式系统

53、仍最小的系统开销，对局域性的系统，模拟的集总式系统仍是获得高质量图像开销最低的方式。是获得高质量图像开销最低的方式。 技术成熟、产品配套完整，相关的技术标准齐备，用户可技术成熟、产品配套完整，相关的技术标准齐备，用户可有多种选择。有多种选择。 中心控制设备是集总式系统的核心，也是系统可靠性的要中心控制设备是集总式系统的核心，也是系统可靠性的要点，出现故障，会导致全系统失效；系统的可扩展性差也是点，出现故障，会导致全系统失效；系统的可扩展性差也是它的不足之处。它的不足之处。 视频监控系统的模式视频监控系统的模式 分布式（数字式）系统分布式（数字式）系统: :基本特征是基本特征是图像资源的分图像资

54、源的分布管理和统一调用（资源共享）。布管理和统一调用（资源共享）。 以网络技术为基础构成的系统是真正高效（节省以网络技术为基础构成的系统是真正高效（节省资源）、灵活、充分资源共享的分布式系统，是系资源）、灵活、充分资源共享的分布式系统，是系统结构发展方向，统结构发展方向， 。 节点设备（视频服务器、视频网关和数字录像设节点设备（视频服务器、视频网关和数字录像设备等）是系统的核心，既是区域内前端设备的控制备等）是系统的核心，既是区域内前端设备的控制和管理设备，又是和管理设备，又是 LANLAN或或INTRANET INTRANET 的节点设备。网的节点设备。网络上的任一节点都可以得到系统的全部图

55、像信息，络上的任一节点都可以得到系统的全部图像信息，并对其它节点（区域内）的前端设备进行功能遥控。并对其它节点（区域内）的前端设备进行功能遥控。 系统的拓扑结构可以是星形或环形。系统的拓扑结构可以是星形或环形。 采用网络（采用网络（WEBWEB）摄像机可以构成分布式或网络监）摄像机可以构成分布式或网络监控系统，每个前端摄像机都是一个独立的节点。控系统，每个前端摄像机都是一个独立的节点。 视频监控系统的模式视频监控系统的模式 视频监控系统的模式视频监控系统的模式 分布式系统的主要特点分布式系统的主要特点： 便于分布地控制和存贮，并能集中的管理和统一地资源配便于分布地控制和存贮，并能集中的管理和统

56、一地资源配置。图像信息多次传输、记录和处理，不降低质量。置。图像信息多次传输、记录和处理，不降低质量。 便于实现远程监控，可以利用公共信息网络，便于实现远程监控，可以利用公共信息网络， 系统的自主生成。对于城域或城际范围的监控是最合理和系统的自主生成。对于城域或城际范围的监控是最合理和开销最低的方式。开销最低的方式。 图像信息分图像信息分/ /集方式的监控、存贮，检索方便，保密性好。集方式的监控、存贮，检索方便，保密性好。 系统的可扩展性和可升级性好。系统的可扩展性和可升级性好。 一些亟待提高的问题：中心监控室不能同时获得系统全部一些亟待提高的问题：中心监控室不能同时获得系统全部的实时图像；图

57、像质量（分辨能力、连续性）还达不到模拟的实时图像；图像质量（分辨能力、连续性）还达不到模拟系统的水平；产品尚不完全成熟、接口关系不统一；缺少基系统的水平；产品尚不完全成熟、接口关系不统一；缺少基础的标准和统一、科学的评价方法。础的标准和统一、科学的评价方法。 视频监控系统的模式视频监控系统的模式 显然，把两种基本模式结合起来，这就是所谓的显然，把两种基本模式结合起来，这就是所谓的数模混合方式，利用模拟方式的实时性、高分辨数模混合方式，利用模拟方式的实时性、高分辨和局域范围内的低开销，结合数字方式在图像记录、和局域范围内的低开销，结合数字方式在图像记录、远程传输和网络管理方面的优势。针对具体环境

58、条远程传输和网络管理方面的优势。针对具体环境条件，可以更灵活地构筑电视监控系统件，可以更灵活地构筑电视监控系统。 综上所述：综上所述：数字技术是电视监控发展的必然趋势，数字技术是电视监控发展的必然趋势，但现行电视在许多方面仍有一定的优势。电视系统但现行电视在许多方面仍有一定的优势。电视系统从经典向现代系统过渡将是两者相结合、相融合的从经典向现代系统过渡将是两者相结合、相融合的逐步演变的过程逐步演变的过程。 中心控制室设备的基本功能是：中心控制室设备的基本功能是：图像信号的分配、切换；图像信号的分配、切换；附加信息的迭加；附加信息的迭加；系统功能控制与遥控；系统功能控制与遥控；信息的显示、存贮；

59、信息的显示、存贮；系统的集成及与上级系统连接。系统的集成及与上级系统连接。中心控制设备根据系统的大小和结构可以是：中心控制设备根据系统的大小和结构可以是：视频时序切换器、画面分割器、视频时序切换器、画面分割器、D等；等；大型系统主要是矩阵切换器；大型系统主要是矩阵切换器；视频分配器、字符发生器、前端设备控制器也是常视频分配器、字符发生器、前端设备控制器也是常用的中心设备。用的中心设备。视频监控系统的性能评价是系统的整体（集成）性能和各个组成部分所用器材、设备、软件的指标不一样但又密切相关。系统的技术评价有定性的有定量的指标，但都是在具体使用环境下甚至是在最恶劣的环境条件下的要求，这是和器材、设

60、备的技术参数是在特定的标准条件下测试最主要的区别。评价视频监控系统性能的主要指标有：监视范围是否满足监控要求固定范围、巡视范围和方式，景深彩色、黑白、自动转换安防的原则：风险适应、重点和关键（空间和时间）、有效均衡、实时和取证图像质量和效果观察和回放、白天和夜晚的要求（适应现场照明条件）标准规定：级以上（特别恶劣的环境级以上）灰度等级级以上分清人物的存在、体态、相貌图象分辨率 标准规定：黑白00TVL 彩色270TVL 分辨率的各种表达方式的对应关系表 格式 像素 (PAL) 电视线数TVL(实际值) 视频设备 DI 704576 480(400) DVD CIF 384288 270(220