第一章 視頻監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)知識

1、視頻監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)知識監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程目錄目錄視頻監(jiān)控的基本概念視頻監(jiān)控的基本概念監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)展望監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)展望監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)什么是視頻監(jiān)控系統(tǒng)什么是視頻監(jiān)控系統(tǒng) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全技術(shù)防范體系中的一個重要組成部分，是一種先進的且防范能力極強的綜合性系統(tǒng)，它可通過遙控攝像機及其輔助設(shè)備 （鏡頭、云臺等）直接觀看被監(jiān)視場所的一切情況。 另外隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展與視音頻處理、存儲、智能化等技術(shù)的不斷提高，其功能也是愈來愈強大，同時還可以與安全技術(shù)防范系統(tǒng)中的其它系統(tǒng)（如防盜報警系統(tǒng)）聯(lián)動運行，使其防范范圍與能力也更加強大與智能。監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程監(jiān)控系統(tǒng)

2、的發(fā)展歷程目錄目錄視頻監(jiān)控的基本概念視頻監(jiān)控的基本概念監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)展望監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)展望監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)模擬信號模擬信號 模擬信號（Analog Signal）是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號 模擬信號電視機信號接收器 信號易受干擾，經(jīng)常出現(xiàn)“雪花”數(shù)字信號數(shù)字信號 數(shù)字信號（Digital signal）是離散時間信號（discrete-time signal）的數(shù)字化表示，通?？捎赡M信號（analog signal）獲得。模擬信號（analog signal）向數(shù)字信號（Digital signal）轉(zhuǎn)變 A/D轉(zhuǎn)換視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷

3、程全數(shù)字（網(wǎng)絡(luò)數(shù)字）視頻監(jiān)控系統(tǒng)（基于嵌入式視頻服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控）全數(shù)字（網(wǎng)絡(luò)數(shù)字）視頻監(jiān)控系統(tǒng)（基于嵌入式視頻服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控） 網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控就是將模擬（數(shù)字）視頻信號通過嵌入式視頻編碼器直接轉(zhuǎn)換成IP數(shù)字信號 ，通過計算機網(wǎng)絡(luò)來傳輸，通過智能化的計算機軟件來處理。 1 1全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng) （CCTVCCTV） 系統(tǒng)的視頻、音頻信號的采集、傳輸、存儲均為模擬形式。其核心設(shè)備為前端攝像機與音視頻切換矩陣主機。 半數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)（半數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)（DVRDVR） 系統(tǒng)的視頻、音頻信號的采集、存儲主要為數(shù)字形式，質(zhì)量較高。 DVR （數(shù)字硬盤錄像機）

4、 是第二代多媒體監(jiān)控系統(tǒng)的核心產(chǎn)品，有采用PC平臺和嵌入式DVR兩種流行產(chǎn)品。 2 23 3全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介u傳輸距離有限，通常只有幾百米范圍；u模擬信號受干擾程度大，穩(wěn)定性不夠；u系統(tǒng)施工復(fù)雜，維護麻煩，擴展性差；u模擬存儲信息量巨大，但容量有限，存儲不僅費時費力，而且成本高。u視頻采用同軸電纜線傳輸；u圖像信息傳輸為模擬方式；u信息存儲采用模擬方式（磁帶機等）。缺缺 點點特特 點點全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介半數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介半數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介u受傳輸介質(zhì)電纜的限制，監(jiān)控范圍仍有限。u擴展性與靈活性不夠；u數(shù)字化程度不夠，遠程

5、觀看、管理、交流功能有限。u傳輸方式依舊采用模擬方式，依靠電纜作為傳輸介質(zhì)。u以本地存儲為主要功能，網(wǎng)絡(luò)傳輸功能較弱。u圖像顯示為模擬視頻或無損壓縮視頻，較清晰。u圖像存儲為數(shù)字化存儲，存儲能力增強，管理手段較為豐富。u多采用MJPEG、MPEG-1、MPEG-2壓縮方式。缺缺 點點特特 點點半數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介半數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介全數(shù)字（網(wǎng)絡(luò)）數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介全數(shù)字（網(wǎng)絡(luò)）數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介u 領(lǐng)先的技術(shù)：領(lǐng)先的技術(shù)：采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與先進的Mpeg4/H.264編解碼方式。u 多樣化傳輸：多樣化傳輸：完全突破地域空間限制，支持有線、無線、3G等。u 數(shù)字化存儲：數(shù)字化存儲：

6、存儲量大且存儲方式靈活，支持前端存儲與服務(wù)器存儲。u 智能化監(jiān)控：智能化監(jiān)控：全數(shù)字化音視頻信息，并支持智能分析與智能處理。u 綜合性平臺：綜合性平臺：統(tǒng)一平臺、分散監(jiān)控、集中管理、組網(wǎng)靈活，安全可靠。u 利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，無需新建系統(tǒng)和增加設(shè)備便可實現(xiàn)高效的遠程監(jiān)控。u 系統(tǒng)擴展能力強，只要增加監(jiān)控點設(shè)備便可擴展新的監(jiān)控點。u 前端設(shè)備即插即用、系統(tǒng)維護成本極低。u 系統(tǒng)功能強大、易安裝、易維護。u 網(wǎng)絡(luò)中的任何一臺計算機裝上軟件并賦予權(quán)限后就可成為監(jiān)控工作站點。特特 點點優(yōu)優(yōu) 點點全數(shù)字（網(wǎng)絡(luò)）數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介全數(shù)字（網(wǎng)絡(luò)）數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程目錄目

7、錄視頻監(jiān)控的基本概念視頻監(jiān)控的基本概念監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)展望監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)展望監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)1 1、攝像部分：、攝像部分：即產(chǎn)生圖像的攝像機或成像裝置。2 2、傳輸部分：、傳輸部分：系統(tǒng)的圖像與音頻信號通路。3 3、控制部分：、控制部分：各類控制設(shè)備與系統(tǒng)程序。4 4、顯示部分：、顯示部分：即監(jiān)視器（如監(jiān)控顯示器、電視等）第一種組成方式第二種組成方式1 1、表現(xiàn)層：、表現(xiàn)層：它展現(xiàn)了整個系統(tǒng)的品質(zhì)，其設(shè)備有電視墻、監(jiān)視器、高音報警喇叭與自動駁接電話等。2 2、控制層：、控制層：是整個系統(tǒng)的核心，通常有模擬控制和數(shù)字控制兩種方式。3

8、3、處理層：、處理層：或稱為音視頻處理層，其設(shè)備有音視頻分配器、放大器、切換器與視頻分割器等。4 4、傳輸層：、傳輸層：相當于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的血脈，即各類傳輸介質(zhì)。5 5、執(zhí)行層：、執(zhí)行層：是我們控制指令的命令對象，如控制云臺、鏡頭、解碼器。智能球等。6 6、支撐層：、支撐層：用于后端設(shè)備的支撐，保護和支撐采集層、執(zhí)行層設(shè)備。如攝像機支架、防護罩等。7 7、采集層：采集層：是整個系統(tǒng)品質(zhì)好壞的關(guān)鍵，它包括鏡頭、監(jiān)控攝像機、報警傳感器等等。 1 1、攝像部分：、攝像部分：即產(chǎn)生圖像的攝像機或成像裝置。2 2、傳輸部分：、傳輸部分：系統(tǒng)的圖像與音頻信號通路。3 3、控制部分：、控制部分：各類控制設(shè)備

9、與系統(tǒng)程序。4 4、顯示部分：、顯示部分：即監(jiān)視器（如監(jiān)控顯示器、電視等）第一種組成方式監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程目錄目錄視頻監(jiān)控的基本概念視頻監(jiān)控的基本概念監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)展望監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)展望監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)展望監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)展望321視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展過程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展過程數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化基于IPV6、3G、4G的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的大監(jiān)控系統(tǒng)。集成化集成化智能化預(yù)防分析：系統(tǒng)由目視解釋轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣咏忉屖且曨l監(jiān)控技術(shù)的飛躍，是安防技術(shù)發(fā)展的必然。智能化智能化視頻監(jiān)控技術(shù)正在向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化、智能化的基

10、礎(chǔ)是數(shù)字化。而智能化是“三化”的最高境界。未來主流未來主流系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展趨勢系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展趨勢需要有網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用體系，需要有網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用體系，這樣才能夠構(gòu)建起大規(guī)模的這樣才能夠構(gòu)建起大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻系統(tǒng)，提供安網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻系統(tǒng)，提供安全方便的服務(wù)；全方便的服務(wù)；需要有最優(yōu)化的壓縮算法需要有最優(yōu)化的壓縮算法支持高質(zhì)量數(shù)字視頻的應(yīng)支持高質(zhì)量數(shù)字視頻的應(yīng)用用需要對不同用戶和行業(yè)提需要對不同用戶和行業(yè)提供個性化的產(chǎn)品和服務(wù)，供個性化的產(chǎn)品和服務(wù)，這樣才能夠進一步滿足市這樣才能夠進一步滿足市場不斷發(fā)展的需要。場不斷發(fā)展的需要。需要有完整的系統(tǒng)體系，需要有完整的系統(tǒng)體系，與各系統(tǒng)更好的兼容，以與各系統(tǒng)更好

11、的兼容，以及各智能化功能一體化。及各智能化功能一體化。監(jiān)控系統(tǒng)之攝像部分監(jiān)控系統(tǒng)之攝像部分目錄目錄視頻監(jiān)控攝像機分類視頻監(jiān)控攝像機分類u 按攝像機形狀分：槍機、球機、針孔機u 按感光芯片分：CCD攝像機、CMOS攝像機u 按輸出圖像信號格式劃分:模擬攝像機、數(shù)字攝像機u 按成像色彩劃分：彩色、黑白u 按分辨率劃分：330TVL、420TVL、480TVL、540TVL、650TVLu 按感光元件靶面大小劃分：1inch、2/3inch、1/2inch、1/3inch、1/4inch視頻監(jiān)控攝像機簡介視頻監(jiān)控攝像機簡介u 在監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機又稱攝像頭，嚴格來說，攝像機應(yīng)該是攝像頭和鏡頭的總稱。

12、u 攝像機一般安裝在現(xiàn)場，它包括攝像頭、鏡頭、防護罩、支架和電動云臺。它的作用是對監(jiān)視區(qū)域進行攝像并將其轉(zhuǎn)換成電信號。u 攝像機主要由兩大部份組成：CCD/CMOSDSP（即：圖像傳感器數(shù)字信號處理）。CCD/CMOSCCD/CMOS簡介簡介CCD與CMOS相比：其主要優(yōu)勢在于靈敏度高、分辨率優(yōu)、噪聲比低；CMOS與CCD相比：則有成本低、功耗小等特點。 CCD與CMOS是當前被普遍采用的兩種圖像傳感器，其都是將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)信號,其主要的差異是數(shù)字數(shù)據(jù)傳送方式不同。 CMOS，即“互補金屬氧化物半導(dǎo)體”互補性氧化金屬半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semico

13、nductor )，傳感器中每個象素都會鄰接一個放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。電荷耦合器件(Charge Coupled Device )，傳感器中每一行中每一個象素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進行放大輸出。CCDCCD簡介：簡介：CMOSCMOS簡介：簡介： CCDCCD與與CMOSCMOS比較比較分辨率分辨率靈敏度靈敏度信噪比信噪比集成度集成度功耗功耗成本成本CCD優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)CMOS優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)CCD/CMOSCCD/CMOS簡介簡介SONY CCDSONY CCDSHARP CCDSHARP CCD松下松下

14、CCDCCDCCDCCD辨識辨識DSPDSP簡介簡介 DSP，即數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing)，其主要是通過專用的集成電路芯片，利用數(shù)字信號處理理論,在芯片上運行目標程序,從而實現(xiàn)對信號的某種處理。SONY：SS-1, SS-11,SS-11X,SS-HQ1, SS-2；SHARP：D4,D5松下以D5為主；日立(某臺資大廠用的)；臺灣A-NOVA ；韓國NEXTCHIP 。主要品牌：主要品牌：常見常見DSPDSP方案方案n SONYSONY方案：方案： SS-1SS-1（21632163）: : SS-11 SS-11（3141/23141/2）: : S

15、S-HQ1 SS-HQ1（31723172）: : SS-11X SS-11X（41034103）: :n SHARPSHARP方案：方案：D4D4（3860338603）、）、D5D5n 松下：松下：D5D5（673276673276）n 其它廠家：其它廠家：NextchipNextchip、A-NOVAA-NOVA視頻監(jiān)控攝像機的主要技術(shù)指標視頻監(jiān)控攝像機的主要技術(shù)指標分辨率一般線數(shù)來表示，代表清晰度。像素構(gòu)成影像最小單位（Pixel）。最低照度測量攝像感光度的一種方法（Lux）。信噪比信號電壓與噪聲電壓的比值（dB），越高越好。掃描制式有PAL制和NTSC制之分。電源交流有220V、11

16、0V、24V，直流為12V 或9V。鏡頭連接方式有C和CS方式，其主要在于感光距離不同。視頻監(jiān)控攝像機的主要功能指標視頻監(jiān)控攝像機的主要功能指標AWB自動白平衡AGC自動增益。ELC電子光圈控制，即電子快門。ALC自動光圈控制。BLC背光補償。MIRROR鏡像功能。 鏡頭是攝像機中必不可少的部件，鏡頭與CCD配合，可以將遠距離目標成像在攝像機的CCD靶面上。按焦距可分為按焦距可分為短焦距鏡頭；中焦距鏡頭；長焦距鏡頭；變焦距鏡頭 。按視場大小可分為按視場大小可分為以結(jié)構(gòu)可分為以結(jié)構(gòu)可分為廣角鏡頭；標準鏡頭；遠攝鏡頭。固定光圈定焦鏡頭；手動光圈定焦鏡頭；自動光圈定焦鏡頭；手動變焦鏡頭；自動光圈電動

17、變焦鏡頭；電動三可變鏡頭。視頻監(jiān)控攝像機鏡頭簡介視頻監(jiān)控攝像機鏡頭簡介補充知識：補充知識： 所有CCD-芯片都屬于模擬元件，但當圖像數(shù)據(jù)進入計算機時卻是數(shù)字信號。如果數(shù)據(jù)是在攝像頭、采集卡兩部分完成數(shù)字化的，這個攝像頭就是模擬攝像頭。而數(shù)字攝像頭則是在攝像頭內(nèi)部完成數(shù)字化的，這樣可以減少圖像的噪音。與鏡頭相關(guān)的幾個術(shù)語與鏡頭相關(guān)的幾個術(shù)語焦距/變焦焦距指鏡頭中心到焦點的距離（mm）/焦距可調(diào) 長焦鏡頭光學變焦能力較強的鏡頭，一般都在10倍以上。視場/視場角成像范圍/視場邊緣與鏡頭后節(jié)點所形成的夾角。光圈/快門控制曝光大小的裝置（f）/控制曝光時間的裝置。光圈系數(shù)好比控制曝光量的尺度，f值越小則

18、通光量越大。 視頻監(jiān)控攝像機云臺簡介視頻監(jiān)控攝像機云臺簡介根據(jù)回轉(zhuǎn)特點可分為：根據(jù)回轉(zhuǎn)特點可分為：水平旋轉(zhuǎn)云臺：水平0350度，全方位旋轉(zhuǎn)云臺：水平0350度，垂直35度/45度/75度。根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度可分為：根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度可分為：恒速云臺：水平轉(zhuǎn)速310度/s，垂直轉(zhuǎn)速4度/s。變速云臺：水平轉(zhuǎn)速032度/s，垂直轉(zhuǎn)速016度/s。高速云臺：水平轉(zhuǎn)速200度/s以上，垂直轉(zhuǎn)速120度/s。根據(jù)使用環(huán)境可分為：根據(jù)使用環(huán)境可分為：室內(nèi)用云臺與室外用云臺。水平及垂直轉(zhuǎn)動角度的大小可通過限位開關(guān)進行調(diào)整。 云臺是承載攝像機進行水平和垂直轉(zhuǎn)動的裝置。其內(nèi)裝有兩個電動機，一個負責水平方向的轉(zhuǎn)動，另一個負責

19、垂直方向的轉(zhuǎn)動。目前常見有交流24V和220V兩種。 攝像機云臺攝像機云臺視頻監(jiān)控攝像機防護罩簡介視頻監(jiān)控攝像機防護罩簡介 防護罩是使攝像機在有灰塵、雨水、高低溫等情況下正常使用的防護裝置。其一般分可為兩類：1 1、通用型防護罩：、通用型防護罩： 按安裝環(huán)境可分為室內(nèi)用防護罩與室外用防護罩。 按行政可分為槍式、球形、坡形防護罩等。2 2、特殊用途防護罩：、特殊用途防護罩： 一般為全天候防護罩，具有高安全度、高防塵、防爆等功能。有些還安裝有可控制的雨刷。還有些甚至有降溫、加溫功能（內(nèi)有安裝半導(dǎo)體元件，可自動加溫與降溫，并且功耗較小）。 視頻監(jiān)控攝像機支架與云臺支架視頻監(jiān)控攝像機支架與云臺支架 由

20、于承重要求高，所以云臺支架一般均為金屬結(jié)構(gòu)，且尺寸也比攝像機支架大?？紤]到云臺自身已具有方向調(diào)節(jié)功能，因此，云臺支架一般不再有方向調(diào)節(jié)的功能。 攝像機支架是用于固定攝像機的部件，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，其形狀也各異。 攝像機支架一般均為小型支架，一般有注塑型及金屬型，可直接固定攝像機，也可通過防護罩固定攝像機，所有的攝像機支架都具有萬向調(diào)節(jié)功能，這樣便可以將攝像機的鏡頭準確地對向被攝現(xiàn)場。 攝像機攝像機支架支架云臺云臺支架支架視頻監(jiān)控攝像機視頻監(jiān)控攝像機高速球高速球什么是高速球？什么是高速球？ 高速球是攝像機的一個類別之一，它是集成鏡頭、云臺、普通攝像機等功能的一體化攝像機，其外形類似球形，而且轉(zhuǎn)

21、動速度比較快，故稱之為高速球或快球。 高速球是一種智能化攝像機，全名叫高速智能化球型攝像機，是監(jiān)控系統(tǒng)最復(fù)雜和綜合表現(xiàn)效果最好的,其制造復(fù)雜、價格昂貴,能夠適應(yīng)高密度、最復(fù)雜的監(jiān)控場合。 高速球的分類：高速球的分類： 根據(jù)外徑尺寸可分為：7寸球、9寸球等； 根據(jù)機芯類別可分為：變速球、恒速球（勻速球）； 根據(jù)電機轉(zhuǎn)速可分為：高速球、中速球、低速球； 根據(jù)安裝方式可分為：壁掛式、吊頂式、室內(nèi)吸頂式； 根據(jù)使用環(huán)境可分為：室內(nèi)、室外。 根據(jù)監(jiān)控方式可分為：普通球機和智能跟蹤球機。補充知識：一體化攝像機補充知識：一體化攝像機 對于一體化攝像機，一直以來都有幾種不同的理解，有指半球型一體機、快速球型一體機、結(jié)合云臺的一體化攝像機和鏡頭內(nèi)建的一體