安防技術基礎第二章視頻探測與監控技術前一頁本章主要內容視頻監視概述視頻攝像子系統圖象傳輸子系統視頻顯示與輸出主要設備的原理和性能系統安裝與調試前一頁

是安全技術防范體系中的一個重要組成部分，是一種先進的、防范能力極強的綜合系統。它可以通過遙控攝像機及其輔助設備（鏡頭、云臺等）直接觀看被監視場所的情況；可以把被監視場所的圖像內容、聲音內容同時傳送到監控中心，使被監視場所的情況一目了然。同時，電視監視系統還可以與防盜報警等其它安全技術防范體系聯動運行，使防范能力更加強大。視頻探測與監控技術視頻探測與監控技術前一頁特別是多媒體技術的發展以及計算機圖像文件處理技術的發展，使電視監控系統在實現自動跟蹤、實時處理等方面更有了長足發展，從而使電視監控系統在整個安全技術防范體系中具有舉足輕重的地位。視頻監控系統的另一特點是它可以把被監視場所的圖像及聲音全部或部分地記錄下來，為日后對某些事件的處理提供了方便條件及重要依據。視頻監控系統已成為安全技術防范體系中不可或缺的重要組成部分。前一頁視頻監控概述圖視頻監控系統原理圖前一頁攝像部分是電視監控系統的前端部分，是整個系統的“眼睛”。它布置在被監視場所的某一位置上，使其視場角能覆蓋整個被監視的各個部位。由于攝像部分是系統的最前端，并且被監視場所的情況是由它變成圖像信號傳送到控制中心的監視器上，所以從整個系統來講，攝像部分是系統的原始信號源。視頻攝象子系統前一頁在攝像機安裝在電動的(可遙控的)可變焦距(變倍)鏡頭，使攝像機所能觀察的距離更遠，更清楚；把攝像機安裝在電動云臺上，通過控制臺的控制，可以使云臺帶動攝像機進行水平和垂直方向的轉動，使攝像機能覆蓋更大的角度、面積。視頻攝象子系統前一頁

傳輸部分就是系統的圖像信號通路。一般來說，傳輸部分單指的是傳輸圖像信號。目前視頻監控系統多半采用視頻基帶傳輸方式。如果在攝像機距離控制中心較遠的情況下，也有采用射頻傳輸方式或光纖傳輸方式。對以上這些不同的傳輸方式，所使用的傳輸部件及傳輸線路都有較大的不同。傳輸部分的好壞將影響到整個系統的質量。圖象傳輸子系統

在視頻監控系統中，主要有兩種信號，一是電視信號，二是控制信號。電視信號是從前端的攝像機流向控制中心；而控制信號則是從控制中心流向前端的攝像機、云臺等受控對象。流向前端的控制信號，一般是通過設置在前端的解碼器解碼后再去控制攝像機和云臺等受控對象的。前一頁圖象傳輸子系統前一頁視頻基帶傳輸方式是指從攝像機至控制臺之間傳輸電視圖像信號，這些信號完全是視頻信號。視頻傳輸方式的優點是傳輸系統簡單；在一定距離范圍內，失真小；信噪比低；不必增加調制器、解調器等附加設備。缺點是傳輸距離不能太遠；一根電纜只能傳送一路電視信號等等。由于電視監控系統一般攝像機與控制臺之間的距離都不是太遠，所以是最常用的一種傳輸方式。信號傳輸方式圖象傳輸子系統前一頁圖象傳輸輸子系統統視頻基帶帶傳輸方方式前一頁視頻平衡衡傳輸系系統目前，解解決遠距距離視頻頻傳輸的的一種比比較好的的辦法是是采用““視頻平平衡傳輸輸”方式式。攝像機輸輸出的視視頻信號號經發射射機轉換換為一正正一負的的差分信信號，經經雙絞線線傳輸至至監控中中心的接接收機，，再重新新合成為為標準的的全電視視信號送送入控制制臺中的的視頻切切換器等等設備。。這種傳傳輸方式式不加中中繼器時時，黑白白電視信信號最遠遠可傳輸輸2000m；彩色電視視信號最最遠可傳傳輸1500m。加中繼器器時最遠遠可傳輸輸20km。信號傳輸輸方式圖象傳輸輸子系統統前一頁視頻平衡衡傳輸系系統圖象傳輸輸子系統統前一頁遠端切換換方式在視頻傳傳輸方式式下，如如果在距距離監控控中心較較遠的某某個同一一方向相相對集中中較多臺臺攝像機機時，也也可以采采取“遠遠端切換換方式””。所謂謂“遠端端切換方方式”，，就是把把原來在在控制臺臺上進行行的切換換（視頻頻信號切切換及控控制信號號切換））移到遠遠端攝像像機群附附近的地地方進行行。可以以大大減減少傳輸輸線路的的數量。。信號傳輸輸方式圖象傳輸輸子系統統前一頁遠端切換換方式圖象傳輸輸子系統統前一頁射頻傳輸輸方式在視頻監監控系統統中，當當傳輸距距離很遠遠又同時時傳送多多路圖像像信號時時，有時時也采用用射頻傳傳輸方式式，也就就是將視視頻圖像像信號經經調制器器調制到到某一射射頻頻道道上進行行傳送。。主要優點點是：傳傳輸距離離遠；傳傳輸過程程中產生生的微分分增益和和微分相相位較小小，因而而失真小小；一條條傳輸線線可以同同時傳送送多路射射頻圖像像信號。。缺點是：：需增加加調制器器、混合合器、線線路寬帶帶放大器器、解調調器等傳傳輸部件件，而這這些傳輸輸部件會會帶來不不同程度度的信號號失真，，并且會會產生交交擾調制制與相互互調制等等干擾信信號。信號傳輸輸方式圖象傳輸輸子系統統前一頁圖象傳輸輸子系統統射頻調制制方式前一頁光纜傳輸輸方式用光纜代代替同軸軸電纜進進行電視視信號的的傳軸，，給視頻頻監控系系統增加加了高質質量、遠遠距離傳傳輸的有有利條件件，其傳傳輸特性性和多功功能是同同軸電纜纜線所無無法比擬擬的。先先進的傳傳輸手段段，穩定定的性能能、高的的可靠性性和多功功能的信信息交換換網絡還還可為以以后的““城市報報警與監監控系統統”奠定定良好的的基礎。。信號傳輸方式式圖象傳輸子系系統前一頁光纜傳輸方式式傳輸容量大：：通過一根光纖纖可傳輸幾十十路以上的電電視信號。傳輸質量高：：光纖傳輸需要要相當多的中中繼放大器，，因而沒有噪噪聲和非線性性失真迭加。。保密性能好：：適合保密系統統使用。同時時，光纖傳輸輸不受電磁干干擾，適合應應用于有強電電磁干擾和電電磁輻射的環環境中。敷設方便：光纜具有細而而輕、拐彎半半徑小、抗腐腐蝕、不怕潮潮、溫度系數數小、不怕雷雷擊等優點，，為光纜的敷敷設工程帶來來了很大的方方便。信號傳輸方式式圖象傳輸子系系統前一頁光纜傳輸方式式調頻（FM）光纜傳輸：它可傳輸多頻頻道高質量信信號，傳輸距距離遠。數字光纜傳輸輸：這種系統無中中繼噪聲積累累，無任何交交互調失真，，在極長的距距離上有很好好的圖像質量量。但一根光光纖只能傳輸輸6~8路電視信號。。多路調幅（AM）光纜傳輸：它是一種殘留留邊帶調幅光光纜傳輸系統統。一般AM光纖可傳輸40個頻道，且性性能/價格比高，發發展很快，目目前已廣泛應應用于有線電電視系統中。。信號傳輸方式式圖象傳輸子系系統前一頁光纜的結構光纜是由石英英纖芯、石英英包層和尼龍龍覆蓋層組成成。纖芯與包層的的光折射率不不同。光幾乎乎以與纖芯和和包層界面相相平行的角度度射入，經界界面全反射，，沿纖芯傳播播，在多次反反射中，光的的損失很少。。衡量光纖的的重要性能指指標有損耗和和帶寬特性。。光纖的損耗耗主要來自端端面反射和界界面反射產生生的損耗、結結構缺陷損耗耗和材料本身身的損耗。信號傳輸方式式圖象傳輸子系系統前一頁光源與調制用于光纜的光光源，目前以以發光二極管管和激光二極極管為主。發光二極管是是用半導體ＰＰＮ結把電信信號轉換成光光信號的注入入型場致發光光器件。激光二極管也也是由ＰＮ結結構成的半導導體器件，其其平行側面沿沿晶體的天然然晶面被拋光光，在正向偏偏置下，注入入電流超過閾閾值后就從一一側解理面發發射具有相干干性的激光。。信號傳輸方式式圖象傳輸子系系統前一頁光接收器接收光纜傳輸輸的信號有直直接檢測和外外差檢測兩種種方式。直接檢測是用用檢光器件把把光信號轉換換成電信號，，進而解出原原始信號。現現已廣泛應用用于光纜傳輸輸的接收系統統中。目前廣廣泛應用的光光接收器件是是PIN光電二極管。。外差檢測是將將光信號與機機內激光混頻頻，取出差頻頻信號經放大大、解調來恢恢復原始信號號。這種方式式目前還缺乏乏實用化技術術。信號傳輸方式式圖象傳輸子系系統前一頁光纜傳輸的工工作原理光纖傳輸系統統主要由光發發射機、傳輸輸光纜和光接接收機組成。。光發射機的的核心器件是是激光二極管管，由前端來的射射頻信號對激激光管的發光光強度直接進進行調制。光發射機一般般采用分布反反饋式（DFB）激光器。這是是一種單模工工作激光器，，具有良好的的噪聲性能、、線性和互調調性能，可用用多頻道AM組合信號直接接調制。光接收機一般般采用光電二二極管（PIN-PD）作為光轉換器器件。信號傳輸方式式圖象傳輸子系系統前一頁光纜傳輸的工工作原理圖象傳輸子系系統前一頁光纜模擬射頻頻多路電視信信號該技術是利用用射頻多頻道道電視信號直直接調制單模模激光器。不不加中繼放大大、均衡等處處理，經低損損耗一根單模模光纖長距離離傳送到光檢檢波器。然后后經檢波器直直接恢復多頻頻道電視射頻頻信號，再經經對應各射頻頻信號的解調調器解調出視視頻全電視信信號。信號傳輸方式式圖象傳輸子系系統前一頁電話電纜傳輸輸方式是利用平衡電電纜對的傳送送方式。在這這方面的研究究，我國已有有多年歷史，，已經生產出出了這樣的設設備。但就其其技術水平及及應用領域都都還未形成具具有競爭力的的傳輸方式，，并且還限制制在單位內部部的電視信號號傳輸上。早早在上世紀70年代國外某些些國家就已經經商品化了。。由于這種傳輸輸方式在遠距距離、低成本本方面具有優優越性，已被被廣泛地應用用于高速公路路的交通監視視系統以各大大賓館、飯店店之間的視頻頻服務網中。。信號傳輸方式式圖象傳輸子系系統前一頁電話電纜傳輸輸的優越性傳送距離最遠遠可達60km，這是目前連光光纜也難以輕輕易達到的水水平。由于線路是對對稱平衡的，，不易受到低低頻雜波的干干擾。利用現有的電電話電纜，并并根據時分法法對電纜進行行多路復用，，提高電纜的的使用效率，，降低運行費費用。信號傳輸方式式圖象傳輸子系系統前一頁在視頻監控系系統中，特別別是在遠距離離傳輸信號的的情況下，由由于傳輸方式式的不同，往往往在系統中中要采用一些些不同的傳輸輸部件。圖象傳輸子系系統前一頁這種情況下傳傳輸部件有兩兩類：視頻放放大器、幅頻頻和相頻補償償器。視頻放大器有有兩種安裝方方式：一種是是安裝在攝像像機輸出端之之后、傳輸線線之前。另一一種是安裝在在傳輸線中間間，用于放大大已衰減了的的視頻信號，，這種情況下下還應加裝相相位補償器，，以補償由于于傳輸所造成成的信號的相相位失真。遠距離傳輸方方式圖象傳輸子系系統前一頁幅頻和相頻補補償器。這種種補償器一般般裝在總控制制臺上的視頻頻信號輸入端端口，以補償償傳輸過來的的視頻信號由由于傳輸而造造成的高頻信信號幅度的衰衰減和整個信信號的相移失失真。如果是傳輸黑黑白電視信號號，即使傳輸輸距離較遠，，一般也不必必進行相位補補償，但如果果是遠距離傳傳輸彩色電視視信號（視頻頻傳輸），則則必須加裝幅幅頻和相頻補補償器，否則則會產生嚴重重的信號失真真，特別是色色調失真。遠距離傳輸方方式圖象傳輸子系系統前一頁目前，在遠距距離視頻傳送送的方式下，，還可以采用用平衡式視頻頻傳輸方式。。在攝像機的的輸出端加裝裝“發射機機”裝置，，將視頻信號號變為正、負負對稱平衡式式信號，經傳傳輸線傳輸至至監控中心的的控制臺后，，再經過““接收機”的的裝置加以還還原，成為標標準的視頻信信號。這種傳輸方式式的優點是可可以用雙絞線線進行傳送，，如果在線路路中間加放大大補償器后，，傳輸的距離離可以很遠。。黑白電視信信號可傳送20公里，彩色信信號可傳送2公里。遠距離傳輸方方式圖象傳輸子系系統前一頁射頻傳送方式式下的傳輸部部件有調制器器、射頻放大大器、解調器器等等，這些些器件與有線線電視網用的的傳輸部件基基本相同。射頻傳送方式式圖象傳輸子系系統前一頁光纖傳送方式使用用的傳輸部件有光光調制器、光放大大器、光解調器等等，與有線電視采采用光纖傳輸時所所用的部件基本相相同。光調制器與與光解調器在工程程應用上常稱作光光發送端機與光接接收端機。光纖傳送方式圖象傳輸子系統前一頁電話電纜平衡傳輸輸方式下的傳輸部部件中，有些部件件的電路組成還是是比較復雜的，如如發送中繼器、地地溝中繼器、接收收中繼器等，此外外平衡中繼器的電電路組成更為復雜雜。除了這些部件件外，還有視頻變變壓器，信號檢測測傳感器等電話電纜平衡傳輸輸方式圖象傳輸子系統前一頁顯示部分由多臺監監視器組成。它的的功能是將傳送來來的圖像顯示出來來。在電視監控系統中中，一般都不是一一臺監視器對應一一臺攝像機進行顯顯示，而是用一臺臺監視器輪流切換換顯示。因為被監監視場所的情況不不可能同時都發生生意外情況，所以以平時只要隔一定定的時間顯示一下下即可。系統基本組成視頻顯示與輸出前一頁當某個被監視的場場所發生情況時，，可以將這一路信信號切換到某一臺臺監視器上一直顯顯示，并通過控制制臺對其遙控跟蹤蹤記錄。在一般的系統中通通常都采用四比一一、八比一、甚至至十六比一的攝像像機對監視器的比比例數設置監視器器的數量。可采用“畫面分割割器”把幾臺攝攝像機送來的圖像像信號同時顯示在在一臺監視器上。。可以大大節省監監視器，并且操作作人員觀看起來也也比較方便。系統基本組成視頻顯示與輸出攝象機與鏡頭云臺與防護罩視頻切換器視頻分配放大器主控制臺/副控制臺終端解碼箱（解碼碼控制器）畫面分割器硬盤錄像機傳輸部件前一頁主要設備的原理和和性能前一頁攝像機是拾取圖像像信號的設備，即即被監視場所的畫畫面是由攝像機將將其光信號（畫面面）變為電信號（（圖像信號）。目前，無論是彩色色攝像機還是黑白白攝像機，其光電電轉換的器件均采采用了CCD器件，即“電耦合合”器件。攝像機機通過它的鏡頭把把被監視場所的畫畫面成像在CCD片子（靶面）上。。通過CCD本身的電子掃描，，把成像的光信號號變為電信號，再再通過放大、整形形等一系列信號處處理，最后變為標標準的電視信號輸輸出。攝象機與鏡頭主要設備的原理和和性能前一頁CCD攝像機特點是：體體積小、靈敏度高高、壽命長。理論論上CCD器件本身壽命相當當長而不會老化。。這也是它對比以以前的攝像管式攝攝像機具有的最大大優點。攝象機與鏡頭主要設備的原理和和性能前一頁清晰度：一般多給出水平清清晰度。電視監控控系統使用的攝像像機，要求彩色攝攝像機水平清晰度度在300線以上，黑白攝像像機在350線以上。照度：是衡量攝像機在什什么光照強度的情情況下，可以輸出出正常圖像信號的的一個指標。一般般是給出“正常照照度”和“最低照照度”兩個指標。。照度一般用“勒勒克斯”（Lux）表示。信噪比：也是攝像機的一個個重要技術指標。。信噪比的是指攝攝像機的圖像信號號與它的噪聲信號號之比。常用用S/N表示。信噪比一般般用分貝（dB）表示，一般要求其其信噪比高于46dB。攝象機與鏡頭主要設備的原理和和性能前一頁定焦距鏡頭：這種鏡頭的焦距是是不可變的，可變變的只有光圈的大大小。它適合于攝攝取焦距相對固定定的目標。自動光圈、電動變變焦距鏡頭：是目前常用的一種種鏡頭。由攝像機機輸出的電信號自自動控制光圈的大大小，所以適于光光照度經常變化的的場所。常用的電電動變焦鏡頭有6倍、8倍、10倍幾種。自動光圈、自動聚聚焦、電動變焦鏡鏡頭：這種鏡頭除具有自自動光圈及電動變變焦功能外，還有有自動聚焦功能。。也就是說，當通通過云臺和電動變變焦改變攝取方向向及目標時，可以以自動聚焦。攝象機與鏡頭主要設備的原理和和性能前一頁云臺是承載攝像機機進行水平和垂直直兩個方向轉動的的裝置。云臺內裝裝兩個電動機。一一個負責水平方向向的轉動，另一個個負責垂直方向的的轉動。水平轉動動的角度一般為350°，垂直轉動則在±45°、±35°±75°°等等。水平及垂直直轉動的角度大小小可通過限位開關關進行調整。云臺與防護罩主要設備的原理和和性能前一頁室內及室外云臺：：室內云臺承重小，，沒有防雨裝置。。室外云臺承重大大，有防雨裝置。。有些高檔的室外外云臺除有防雨裝裝置外，還有防凍凍加溫裝置。承重：為適應安裝不同的的攝像機及防護罩罩，云臺的承重應應是不同的。應根根據選用的攝像機機及防護罩的總重重量來選用合適承承重的云臺。控制方式：一般的云臺均屬于于有線控制的電動動云臺。控制線的的輸入端有五個，，其中一個為電源源的公共端，另外外四個分為上、下下、左、右控制端端。云臺與防護罩主要設備的原理和和性能前一頁防護罩是使攝像機機在有灰塵、雨水水、高低溫等情況況下正常使用的防防護裝置。室內用防護罩價格格便宜，其主要功功能是防止止攝像像機落灰并有一定定的安全防護作用用，如防盜、防破破壞等。室外防護罩一般為為全天候防護罩，，即無論刮風、下下雨、下雪、高溫溫、低溫等惡劣情情況，都能使安裝裝在所護罩內的攝攝像機正常工作。。為了在雨雪天氣氣仍能使攝像機正正常攝取圖像，可可在全天候防護罩罩上安裝可控制的的雨刷。云臺與防護罩主要設備的原理和和性能前一頁云臺與防護罩主要設備的原理和和性能前一頁一體化攝象機一體化攝象機是將將攝象機、鏡頭、、云臺等器件復合合在一個透明的防防護罩當中，成為為一個產品，使得得攝象機、鏡頭、、云臺的參數匹配配，形成一個統一一的系統，便于安安裝、調試和維護護，同時還降低了了成本。主要設備的原理和和性能前一頁一體化攝象機主要設備的原理和和性能前一頁視頻切換器是選擇擇視頻圖像信號的的設備。如果將幾幾路視頻信號加在在它的輸入端，通通過對它的控制，，可以選擇任何一一路視頻信號輸出出，而其它信號則則不輸出。是組成控制中心中中主控制臺上的一一個關鍵設備。例例如用一臺監視器器輪流顯示四臺攝攝像機信號的““四選一”方式。。目前所使用的視頻頻切換器，一般都都做成矩陣切換形形式以及積木式。。可根據系統中攝攝像機與監視器的的比例，來選用視視頻切換器的輸入入輸出路數及任意意組成切換比例。。主要設備的原理和和性能視頻切換器前一頁主要設備的原理和和性能視頻切換器前一頁切換比例：指切換器的輸入入路數及切換后輸輸出的路數。如果果是矩陣形式的視視頻切換器，可通通過編碼任意選擇擇切換比例。如果果切換比例是固定定的，一般常用的的有“四選一”、、“八選一”等等等。隔離度：是衡量多路視頻信信號輸入到切換器器上時，各路視頻頻信號之間以及它它們與切換后輸出出的信號之間隔離離的程度。一般用用分貝（dB）表示，越高越好。。目前可做到80dB以上。視頻切換器主要設備的原理和和性能前一頁微分增益DG、微分相位DP：微分增益是指被切切換后輸出的視頻頻信號與切換前的的信號在幅度上的的失真程度。此指指標值越小失真越越小。微分相位是是指被切換后輸出出的視頻信號與切切換前的信號在相相位上的失真。一一般要求DG≤8%，DP≤8°。輸入電平與輸出電電平：一些視頻切換器還還給出輸入電平（（或輸入電壓）和和輸出電平（或輸輸出電壓）的技術術指標。輸入電平平是指視頻切換器器輸入端對輸入視視頻信號電壓幅度度的要求。視頻切換器主要設備的原理和和性能前一頁視頻分配放大器的的功能和作用有兩兩個：一是對視頻頻信號進行分配（（即將同一個視頻頻信號分成幾路））；二是對視頻頻信號進行放大。。在實際中是先放大大后分配。這里的的放大概念雖然通通常是指在電壓幅幅度上及功率上均均進行放大，一般般說來，主要用于于分配目的的視頻頻分配放大器，應應側重于功率放大大，而對于遠距離離視頻基帶傳輸時時視頻信號的發送送端所用的視頻分分配放大器，則應應側重于電壓幅度度的放大。視頻分配放大器主要設備的原理和和性能前一頁視頻分配放大器主要設備的原理和和性能前一頁主控制臺是電視監監控系統的核心設設備，對系統內各各設備的控制均是是從這里發出和控控制的。控制臺本身是由各各種具體設備組合合而成的，主要有有：視頻分配放大大器、視頻切換器器、控制鍵盤、時時間地址符合發生生器、錄像機、電電源等等。由于實質上主控制制臺是多種設備的的組合，而這種組組合又是根據系統統的功能要求來設設定的，所以主控控制臺雖然在總體體上功能是相似的的，但具體上又有有很大的差別。主控臺副控臺主要設備的原理和和性能前一頁主要設備的原理和和性能控制鍵盤前一頁根據系統中攝像機機的臺數，選擇視視頻切換器的最大大輸入路數。視頻頻切換器最大輸入入路數一般應大于于攝像機的臺數，，以便為今后擴展展時留有余地。根據系統所防范區區域的風險等級及及區域中要害地點點的數目選擇錄像像機的臺數。需要要連續錄像的情況況下，應選擇“長長延時錄像機”。。當整個系統中攝像像機的臺數很多時時，可考慮選用““多畫面分割器””。“多畫面分割割器”有四分割、、九分割、十六分分割等等。組成控制臺的原則則主要設備的原理和和性能前一頁根據系統控制的要要求，考慮在總控控制臺之外是否要要設分控制臺。根據整個系統供電電的要求，考慮電電源的設定。當系統有多路遠距距離信號傳輸時，，應根據遠距離信信號傳送的方式，，考慮在控制臺中中增設解調裝置、、補償裝置、還原原裝置以及遠端切切換控制裝置等等等。時間及地址符合發發生器的設置。時時間是可以隨時設設定的，而地址則則是根據系統的要要求，事先固化在在集成塊中的。如如果選用時間及地地址符號發生器的的話，應由供應廠廠商事先固化地址址。組成控制臺的原則則主要設備的原理和和性能前一頁副控制臺實際上是是一個操作鍵盤，，具有與總控制臺臺上的操作鍵盤完完全相同的功能。。通過副控制臺也也可以對整個系統統進行各種控制和和操作。副控制臺的設置，，一般是為了在除除總控制臺所在的的監控中心之外，，還需要設置多個個監控分點時而使使用的。副控制臺臺與總控制臺一般般都采用總線方式式聯接。各副控制制臺與總控制臺之之間，還可設定優優先控制權等。副控制臺主要設備的原理和和性能前一頁終端解碼箱安裝在在攝像機（及云臺臺）附近，它的功功能是把由總控制制臺發出的控制命