1、視頻監控系統介紹文檔1視頻監控系統開展階段概述視頻監控系統已經經過了二十幾年時間的開展,從最早模擬監控到現在的網絡視頻監控,可以說發生了巨大的變化.從技術角度出發,視頻監控系統開展劃分為第一代模擬視頻監控系統CCTV,到第二代基于“PC+多媒體卡數字視頻監控系統基于DVR,到第三代網絡視頻監控系統基于DVS.而目前,智能化監控也成為視頻監控系統重要的開展趨勢.1.模擬視頻監控模擬信號監控系統主要由攝像機、視頻矩陣、監視器、錄像機等組成,利用視頻傳輸線將來自攝像機的視頻連接到監視器上,利用視頻矩陣主機,采用鍵盤進行切換和限制,錄像采用使用磁帶的長時間錄像機；遠距離圖像傳輸采用模擬光纖,利用光端機

2、進行視頻的傳輸.在20世紀90年代初以前,主要是以模擬設備為主的閉路電視監控系統,稱為第一代模擬監控系統.圖像信息采用視頻電纜,以模擬方式傳輸,一般傳輸距離不能太遠,主要應用于小范圍內的監控,監控圖像一般只能在限制中央查看.傳統的模擬閉路電視監控系統有很多局限性：1有線模擬視頻信號的傳輸對距離十分敏感；2有線模擬視頻監控無法聯網,只能以點對點的方式監視現場,并且使得布線工程量極大；3有線模擬視頻信號數據的存儲會消耗大量的存儲介質如錄像帶,查詢取證時十分煩瑣.2.模擬-數字監控系統是以數字硬盤錄像機DVM核心半模擬-半數字方案,從攝像機到DVR仍采用同軸纜輸出視頻信號,通過DVFR時支持錄像和回

3、放,并可支持有限IP網絡訪問,由于DVR品五花八門,沒有標準,所以這一代系統是非標準封閉系統,DVR8統仍存在大量局限：(1) “模擬-數字方案仍需要在每個攝像機上安裝單獨視頻纜,導致布線復雜性.(2)DVR典型限制是一次最多只能擴展16個攝像機.有限可治理性您需要外部效勞器和治理軟件來限制多個DVRE監控點.(3)有限遠程監視與限制水平有限,不能從任意客戶機訪問任意攝像機.只能通過DVR句接訪問攝像機.(4)磁盤發生故障風險,“模擬-數字方案錄像沒有保護,容易導致喪失.3.網絡視頻監控網絡視頻監控20世紀90年代末,隨著網絡技術的開展,基于嵌入式Web效勞器技術的遠程網絡視頻監控,而產生網絡

4、視頻監控技術.其主要原理是：視頻效勞器(DVS內置一個嵌入式Wet®務器,采用嵌入式實時操作系統.攝像機等傳感器傳送來的視頻信息,由高效壓縮芯片壓縮,通過內部總線傳送到內置的Web®務器.網絡上用戶可以直接用瀏覽器觀看WetK務器上的圖像信息,授權用戶還可以限制傳感器的圖像獲取方式.這類系統可以直接連入以太網,省掉了各種復雜的電纜,具有方便靈活、即插即看等特點,同時,用戶也無需使用專用軟件,僅用瀏覽器即可.基于嵌入式技術的網絡數字監控系統不需處理模擬視頻信號的PG而是把攝像機輸出的模擬視頻信號通過嵌入式視頻編碼器直接轉換成IP數字信號.嵌入式視頻編碼器具備視頻編碼處理、網絡

5、通信、自動限制等強大功能,直接支持網絡視頻傳輸和網絡治理,使得監控范圍到達前所未有的廣度.除了編碼器外,還有嵌入式解碼器、限制器、錄像效勞器等獨立的硬件模塊,它們可單獨安裝,不同廠家設備可實現互連(1)網絡視頻監控可以在計算機網絡(局域網或廣域網)上傳輸圖像數據,基本上不受距離限制,信號不易受干擾,可大幅度提升圖像品質和穩定性；(2)網絡視頻監控可利用計算機網絡聯網,網絡帶寬可復用,無須重復布線；(3)數字化存儲成為可能,經過壓縮的視頻數據可存儲在磁盤陣列中或保存在光盤中,查詢十分簡便快捷.(4)鞏固冗余存儲器可同時利用SCSIRAID以及磁帶備份存儲技術永久保護監視圖像不受硬盤驅動器故障影響

6、.2視頻監控核心產品與主要技術概述主要技術核心產品模擬監控電視、電子技術攝像機、矩陣主機數字監控視頻編解碼技術數字硬盤錄像機(DVR網絡監控IT技術視頻效勞器(DVS)軟件平臺視頻監控系統各個階段核心產品與主要技術如下表所示2.1 攝像機攝像機作為視頻監控系統的前端設備來攝取視頻信號,然后通過傳輸系統(可以是有線傳輸方式、無線傳輸方式、微波傳輸方式、光纖傳輸方式、雙絞線平衡傳輸方式和線傳輸等多種傳輸系統方式)將信號傳輸至主控設備.攝像機一般可包括攝像機鏡頭、攝像機防護罩、旋轉云臺、解碼器和安裝支架等組件.其根本參數有；成像器件(目前根本采用CCD3定成像元件)、電源種類(220VAC24VAC

7、12VDC等)、信號種類(彩色/黑白)、最低照度(LUX,是否帶逆光補償、分辨率、靶面尺寸、鏡頭接口(C/CS)等.鏡頭：鏡頭是將觀察目標的光像聚焦于CCDK像器件上的元件,根據作用不同可分為常用鏡頭、特殊鏡頭廣角鏡頭、針孔鏡頭等兩類.其根本參數有：焦距、光圈自動、手動、視場角、鏡頭安裝接口C/CS、景深等.云臺：云臺是限制現場攝像機的設備,其限制的主要功能有攝像機的上、下、左、右旋轉、鏡頭的變焦、接收報警輸入、產生報警輸出等.攝像機根據性能的不同可分為四類：普通攝像機：適用于室內正常照明情況或室外白天；暗光攝像機：適用于室內無正常照明情況；微光攝像機：適用于室外月光或星光下；紅光攝相機：適用

8、于室內外無照明燈場.假設根據結構組成的不同那么可分為四類：固定攝相機：用于監控哦哦那個固定目標；可旋轉式：帶旋轉云臺攝相機；球形攝像機：三百六十度水平旋轉,九十度垂直旋轉；半球形攝像機：吸頂安裝.攝相機性能指標：清楚度：一般多給出水平清楚度.電視監控系統使用的攝像機,要求彩色攝像機水平清楚度在300線以上,黑白攝像機在350線以上.照度：是衡量攝像機在什么光照強度的情況下,可以輸出正常圖像信號的一個指標.一般是給出“正常照度和“最低照度兩個指標.照度一般用“勒克斯Lux表示.信噪比：也是攝像機的一個重要技術指標.信噪比的是指攝像機的圖像信號與它的噪聲信號之比.常用用S/N表示.信噪比一般用分貝

9、dB表示,一般要求其信噪比高于46dR2.2 矩陣主機矩陣主機的主要任務是實現對多路視/音頻信號的選擇切換輸出到指定的監視器或錄像機,并通過通信線對指定地址的前端設備云臺、電動鏡頭、雨刷、照明燈或攝像機電源等進行各種限制.2.3 數字硬盤錄像機DVR它是一套進行圖像存儲處理的計算機系統,具有對圖像/語音進行長時間錄像、錄音、遠程監視和限制的功能,DVR集合了錄像機、畫面分割器、云臺鏡頭限制、報警限制、網絡傳輸等五種功能于一身,用一臺設備就能取代模擬監控系統一大堆設備的功能,而且在價格上也逐漸占有優勢.硬件組成：DVR系統的硬件主要由CPU內存,主板,顯卡,視頻采集卡,機箱,電源,硬盤,連接線纜

10、等構成,讓我們從系統學的觀點出發,來分析這些部件的穩定性和可靠性.傳統DVR視頻監控系統結構：揭僮頭"像2.4 網絡視頻效勞器DVSDVS(digitalvideoserver)網絡視頻效勞器、又叫數字視頻編碼器,是一種壓縮、處理音視頻數據的專業網絡傳輸設備,由音視頻壓縮編解碼器芯片、輸入輸出通道、網絡接口、音視頻接口、RS48計行接口限制、協議接口限制、系統軟件治理等構成,主要是提供視頻壓縮或解壓功能,完成圖象數據的采集或復原等,目前比擬流行的基于MPEG-裁H.264的圖像數據壓縮通過Internet網絡傳輸數據以及音頻數據的處理.它是一種實現音視頻數據編碼、網絡傳輸處理的專用設

11、備,它由音視頻編碼器、網絡接口、音視頻接口RS422/RS485串行接口、RS232串行接口等構成.音視頻壓縮編碼器：由于模擬視頻數據量非常大,通過數模轉化后,數據量也很大,故要利用成熟的編碼技術,將視頻數據在滿足網絡傳輸要求的技術指標下進行高壓縮比的編碼,以滿足傳輸要求.以前的網絡視頻效勞器一般采用M-JPEG等編碼器,用戶無法實現更高的壓縮碼率,以適合于各種不同的網絡環境,只能通過減低幀率實現效果一般的網絡傳輸效果.目前各公司都已經推出了MPEG4勺網絡視頻效勞器以更能視頻網絡傳輸的要求.網絡接口：由于以前的模擬產品的組網都主要通過建立昂貴的獨立光纖實現網絡傳輸,網絡視頻效勞器的以太網接口

12、可以方便地實現IP組網,實現數據傳輸.網絡視頻效勞器主要采用TCP/IP等協議實現音視頻數據、限制數據和狀態檢測信息等數據的網絡傳送.音視頻接口：網絡視頻效勞器帶有標準模擬音視頻輸入接口,方便監視各通道的視頻信號.NVS900采用DynamicStreamControl技術保證雙向音頻實時傳輸,視頻幀率根據帶寬自動調節,網絡中斷后自動連接技術.RS422/RS485串行接口：網絡視頻效勞器帶有RS422/RS485串行通訊接口,可通過通訊線外接如云臺、快球等各種外設.基于DVS的視頻監控系統結構:2.5 視頻編碼技術所謂視頻編碼方式就是指通過特定的壓縮技術,將某個視頻格式的文件轉換成另一種視頻

13、格式文件的方式.目前視頻流傳輸中最為重要的編解碼標準有國際電聯的H.261、H.263,運動靜止圖像專家組的M-JPEGffi國際標準化組織運動圖像專家組的MPE舔列標準,此外在互聯網上被廣泛應用的還有Real-Networks的RealVideo、微軟公司的WMTZ及Apple公司的QuickTime等.國際音視頻壓縮標準開展歷程：JPEG的壓縮倍數為2080倍,適合靜態畫面的壓縮,分辨率沒有選擇的余地.以往的JPEG壓縮技術是直接處理整個畫面,所以要等到整個壓縮檔案傳輸完成才開始進行解壓縮成影像畫面,而這樣的方式造成傳輸一個高解析畫面時須耗時數十秒甚至數分鐘.而新一代的JPEG是采取漸層式

14、技術,先傳輸低解析的圖檔,然后再補送細部之資料,使畫面品質改善.這種方式所需的時間雖然與原先的方式一樣,但由于可以先看到畫面,所以使用者會覺得這種方式較好.2. MPEG1及MPEG2而MPEG1MPEG2S影像移動不大的情況下其壓縮倍數約為100倍一般VCDDVM為35倍,假設從VCDDVD的規格來看,MPEG1的分辨率為320X240或以下,MPEG2U通常為720X480.MPEG1MPEG21傳送一張張不同動作的局部畫面.3. MPEG4至于壓縮倍數為450倍靜態圖彳a可達800倍,分辨率輸入可從320X240至IJ1280X1024的MPEG4那么是專為移動通信設備例如移動在英特網實

15、時傳輸音/視頻訊號而制定的最新MPEGS準.MPEG知MPEW往的版本相比,最大不同之處在于MPEG4I用圖層layer方式,能夠智能化選擇影像的不同之處,在壓縮下個別編輯畫面,使圖文件容量大幅縮減,而加速音/視頻的傳輸.有人認為MPEG4勺出現,對于DVRT商而言無疑是一大福音,然而也有廠商認為,MPEG規格雖已定出,但實際應用于視頻監控技術上卻尚未成熟,現階段無論以軟、硬件來實現都有待突破.H.264H.264是一種高性能的視頻編解碼技術.目前國際上制定視頻編解碼技術的組織有兩個,一個是“國際電聯(ITU-T),它制定的標準有H.261、H.263、H.263+等,另一個是“國際標準化組織

16、(ISO)它制定的標準有MPEG-1MPEG-2MPEG-4等.而H.264那么是由兩個組織聯合組建的聯合視頻組(JVT)共同制定的新數字視頻編碼標準,所以它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4高級視頻編碼(AdvancedVideoCoding,AVQ,而且它將成為MPEG-4s準的第10局部.因此,不管是MPEG-4AVC.MPEG-4Part10,還是ISO/IEC14496-10,都是指H.264.H.264最大的優勢是具有很高的數據壓縮比率,在同等圖像質量的條件下,H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上,是MPEG-4勺1.52倍.舉個例子,原始文件的大小如果為88GB,采用MPEG-2S縮標準壓縮后變成3.5GB,壓縮比為25：1,而采用H.264壓縮標準壓縮后變為879MB從88GB至ij879MBH.264的壓縮比到達驚人的102：1.2.6 編碼