視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述課件

第1章概論本章首先探討視頻監(jiān)控系統(tǒng)在社會公共安全防范體系及技術安全防護體系中的地位，并介紹國外視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀（含架構）、前景及我國視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)范，還粗略地從技術上闡述廣播電視與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關系，從而進一步探討視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化進程，使大家對視頻監(jiān)控系統(tǒng)有一個初步的認識，為下一步的學習打下基礎。

1.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述由于歷史、宗教、意識形態(tài)、經(jīng)濟差異等多種錯綜復雜的因素，當今社會伴隨財富、人口增長的同時，恐怖與刑事犯罪日趨猖狂；隨著高新技術的發(fā)展，恐怖、犯罪的手段日漸現(xiàn)代化、智能化。這已經(jīng)成為國際性的社會問題。為此，各國政府根據(jù)其國力現(xiàn)狀，紛紛強化社會公共安全防范體系的建設與鞏固（從近幾年來安防會的空前盛況即可看出）。另一方面，隨著房地產(chǎn)業(yè)的空前火爆，以別墅、高檔小區(qū)為代表的智能建筑的熱銷，牽引包括視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、樓宇可視對講系統(tǒng)在內(nèi)的樓宇智能安防設備的強烈需求。同時，由于數(shù)字化、網(wǎng)絡化的高速發(fā)展，在其信息化改造與建設中，各行各業(yè)從各自的生產(chǎn)、管理、教育與人、物、信息流動等角度出發(fā)，充分認識到包括視頻監(jiān)控在內(nèi)的安防設備的重要性，紛紛開始對包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)在內(nèi)的網(wǎng)絡進行改造與建設。1.1.1

視頻監(jiān)控在技術防范體系中的地位

技術防范是社會公共安全防范體系的重要組成部分之一，由于其防范效果最佳，越來越受到各國的高度重視。技術防范的范圍涉及入侵報警、電子巡更、視頻監(jiān)控、出/入口控制、樓宇可視對講等多種領域，而視頻監(jiān)控系統(tǒng)又是技術安全防范體系的重要組成部分，它與入侵報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)共同構成現(xiàn)代綜合安全防范技術系統(tǒng)的三大要素。特別是近些年來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安防領域中的地位和作用日漸突出，作為報警復核、動態(tài)監(jiān)控、過程控制和信息記錄的有效手段：圖像視頻信號本身具有可視、可記錄及信息量大等特點，并能提供“眼見為實”的證據(jù)（這一點在法制社會的今天顯得尤其重要）。近年來，電視技術與計算機技術（如多媒體技術、人工智能技術、信息處理技術、流媒體技術、衛(wèi)星通信技術等高新技術）逐漸以嵌入式手段融入安全防范體系中，其發(fā)展的勢頭非常迅猛。例如，在國際大型機場的安全防范系統(tǒng)中，安全檢查系統(tǒng)從20世紀90年代初已經(jīng)裝備微放射量X射線檢測儀、三維圖像彩色分辨儀，強化對可塑爆炸物、毒品的微量元素吸取的檢測技術。在這些檢測設備附近均裝有手動/腳踢緊急報警裝置。當安檢人員檢測到可疑物品時，馬上將報警信號送到保安監(jiān)控中心；與此同時，檢測裝置附近的攝像機將按預先編制好的程序自動攝取現(xiàn)場圖像，以向監(jiān)控中心提供實時圖像、聲音及其相關數(shù)據(jù)顯示。例如，當光電導攝像管式攝像機剛能把在演播室拍攝的電視圖像經(jīng)電波傳播時，就已用于安全監(jiān)控領域?，F(xiàn)在，當電視臺初步推廣基于網(wǎng)絡的非線性編輯及新聞網(wǎng)絡編播系統(tǒng)時，同樣基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)就邁出追趕的步伐：安檢人員用鼠標單擊PC桌面控制按鈕，便可迅速對整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行全面的監(jiān)視與控制。這樣，無論本系統(tǒng)前端或由網(wǎng)絡傳輸?shù)倪h端各分系統(tǒng)，均能進行監(jiān)視與控制。同時，整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視的所有清晰圖像、可辨的聲音、報警數(shù)據(jù)均能實時、有效地記錄在計算機的數(shù)字式硬盤錄像機（DVR）中，為將來必要的查詢備用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安防體系中防范能力極強的一個綜合系統(tǒng)，它能夠利用遙控攝像機及其電動鏡頭、云臺及紅外燈等輔助設備，在監(jiān)控中心直接觀察被監(jiān)控場所的各種情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和處理異常情況。整個系統(tǒng)包括攝像、傳輸、顯示和控制等4個部分，涉及到電學、光學和機械學等相關學科。電視技術的發(fā)展同時牽引著視頻監(jiān)控技術前進的步伐，由于現(xiàn)行視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質量仍然停留在PAL制式的1625行/50場、畫面寬高比為4∶3與16∶9的普通水平，因此其清晰度受到現(xiàn)有制式的限制。隨著數(shù)字電視及全數(shù)字高清晰度電視的普及，在不久的將來，高清晰度電視技術將迅速融入，監(jiān)控系統(tǒng)的圖像清晰度相對于現(xiàn)有的圖像清晰度可提高4倍。那時，當攝像機在寬視場范圍內(nèi)監(jiān)視高速公路路況時，就不會再因監(jiān)控畫面中的肇事車輛牌號不清楚而束手無策了。在歐洲，無論是高樓大廈，還是路口車站，甚至地下鐵道、站臺等地方也都設置了視頻監(jiān)控系統(tǒng)。金融街、金融市場、政府重要部門等也引進了視頻監(jiān)控設備，夜間警戒是以視頻監(jiān)控為中心，把高精度小型攝像機安裝在路燈上，實行24小時持續(xù)監(jiān)控，監(jiān)視信號直接傳到警察局通信指揮中心。據(jù)抽樣調查，在公共場所普及這種安全措施后，犯罪率減少了50%，特別是2005年在英國發(fā)生的地鐵爆炸案件中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)準確、有效地將恐怖分子的面貌與犯罪行動記錄下來，為此案的偵破起到了重要作用。

2．我國視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與規(guī)范

我國的視頻監(jiān)控系統(tǒng)起步也很早，20世紀50年代起，就在重要的部門秘密安裝與使用了視頻監(jiān)控系統(tǒng)。至20世紀80年代后期，陸續(xù)制定了相關系列安全技術防范標準，如《入侵探測器通用技術條件》（GB10408.1—1989）、《視頻入侵報警器》（GB15207－1994）、《報警圖像信號有線傳輸裝置》（GB/T75—1994）、《文物系統(tǒng)博物館安全防范工程設計規(guī)范》（GB/T16571—1996）、《銀行營業(yè)場所安全防范工程設計規(guī)范》（GB/T16676—1996）等安全防范工程規(guī)范。不過就總體而言，我國的視頻監(jiān)控系統(tǒng)尚處于比較低級的階段。中國安全防范產(chǎn)品行業(yè)協(xié)會于2000年制定了《中國安全防范產(chǎn)品行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃》（2001—2005），力爭在“十五”期間加快高科技安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！吨袊踩婪懂a(chǎn)品行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃》總共分8個專題，并詳細闡述了各專題的主要任務和目標、當前主要問題、技術發(fā)展方向與課題、產(chǎn)業(yè)化與名優(yōu)產(chǎn)品、主要措施等5個方面。其中專題6即為視頻監(jiān)控防范系統(tǒng)，該專題的主要任務中明確指出要“發(fā)展自動跟蹤和鎖定系統(tǒng)、遠距離多路報警圖像傳輸信號系統(tǒng)（包括窄帶視頻傳送報警圖像系統(tǒng)、可視電話傳送）和多媒體技術傳送及接收圖像系統(tǒng)，提高監(jiān)控產(chǎn)品質量。研制有自主知識產(chǎn)權的系統(tǒng)產(chǎn)品，開拓應用領域，提高國內(nèi)產(chǎn)品的市場占有率”。國家質量技術監(jiān)督局和公安部在2000年6月聯(lián)合頒布的《安全技術防范產(chǎn)品管理辦法》的出臺，也會對我國的視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)范化進程起到良好的監(jiān)督、促進作用。

按其結構與控制特點，視頻監(jiān)控系統(tǒng)又分為傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)、基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，后者還有基于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之分。而基于廣域網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)的典型為遠程數(shù)字視頻監(jiān)控，它以流媒體傳輸模式由以太網(wǎng)絡、SDH(同步數(shù)字體系)和HFC（光纖電纜混合）等網(wǎng)絡進行多媒體數(shù)字信號傳輸，廣泛應用在遠程電視、電話會議、教學及醫(yī)療等領域中。（1）圖像攝取

近幾十年來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的迅速發(fā)展，得益于圖像信號的采集（生成）和傳送這兩項關鍵技術的突破。早期的圖像采集由光電導攝像管式的攝像機來實現(xiàn)，體積大而笨重，多應用于寬敞的電視演播室內(nèi)，而以LSIC（大規(guī)模集成電路）技術為基礎的CCD攝像器件適合于大批量生產(chǎn)，宜于質量和成本控制，因而一經(jīng)問世即成為攝像器件的主流。除了人所共知的一些優(yōu)點外，CCD攝像機的低價格和長壽命改變了攝像機和視頻監(jiān)控系統(tǒng)以往那種價格昂貴、難于維修的缺憾，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的普及起到了極大的推動作用。

CCD攝像機目前已處于成熟期，靈敏度、圖像分辨率、圖像還原性等指標均已達到很高的水平。大多數(shù)攝像機都具有電源鎖相、電子快門、背光補償?shù)然竟δ埽滦蛿z像機還大都采用了DSP（數(shù)字信號處理）技術，進一步提高了整體性能。彩色攝像機具有鮮明的色彩，圖像視覺效果良好，而且其分辨率并不比黑白攝像機低，因而在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用率不斷提高。雖然在紅外夜視情況下，彩色攝像機尚不能與黑白攝像機相比，但彩色-黑白日夜兩用型攝像機的問世則彌補了彩色攝像機在這方面的不足。（2）圖像傳輸

由于大多數(shù)視頻接收設備仍采用模擬方式，且模擬信號在近距傳輸時是最具實時性、最經(jīng)濟的，因此，視頻基帶信號仍為傳統(tǒng)的輸出方式；現(xiàn)在生產(chǎn)的彩色攝像機已擁有亮色分離（Y/C）輸出功能；用于桌面視頻會議、可視電話的DSP攝像機也已有并口型/USB出口型，可直接接入計算機的并口/USB接口。雖暫時未規(guī)范輸出接口，但由于DSP技術廣泛應用于攝像機中，由DSP處理的信號完全用某種格式的數(shù)字信號形式輸出，而且廣播/電視設備已經(jīng)用到串行數(shù)字接口和IEEE1394標準接口，所以，擁有數(shù)字視頻輸出接口的視頻監(jiān)控用攝像機將不是夢想。１３９４接口，全稱ＩＥＥＥ１３９４接口，也有稱火線，是一種廣泛應用于計算機，通信以及家庭數(shù)字娛樂的高速低成本的數(shù)字接口。ＩＥＥＥ１３９４接口最早是由美國蘋果公司開發(fā)的用于網(wǎng)絡互聯(lián)，后由ＩＥＥＥ１３９４標準化組織進行標準化而形成現(xiàn)行標準。ＩＥＥＥ１３９４接口具有如下特點：

標準的１３９４硬件及元件支持每秒１００兆，２００兆及４００兆的數(shù)據(jù)傳輸速率。

支持熱拔插，用戶可以在接口被激活的狀態(tài)下進行設備的安裝以及移除。

光纖傳輸技術是通信領域劃時代的革命性技術，一經(jīng)出現(xiàn)便很快被應用在視頻傳輸領域中。采用光纖傳送視頻信號，使無中繼傳輸距離從同軸電纜的幾百米提高到幾十千米，還擁有極高的圖像質量，使多路傳輸和雙向傳輸變得十分容易，為擴展視頻監(jiān)控的應用范圍和控制距離起到關鍵作用，也為遠程（網(wǎng)絡教學、高速公路等）、大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)（住宅小區(qū)、大型建筑等）的建設與管理打下堅實的物質基礎。事實上，以恰當方式實現(xiàn)遠程、低失真的視頻信號傳送，是保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本質量、應用范圍的關鍵。一直以來，采用同軸電纜的基帶信號傳輸是基本的應用方式，它具有簡單可靠、附加設備少的特點，但同時又是限制視頻監(jiān)控應用范圍的技術障礙。而模擬方式的傳輸要保證寬帶信號具有高的S/N（信噪比）和低失真是十分困難的，為增加傳輸距離所采取的補償又會引入新的失真（這一點對于寬帶視頻信號尤為突出）。（3）圖像的顯示與記錄設備

由于經(jīng)濟因素，CRT還是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視器的主流，但隨著LCD、PDP等平板顯示器已經(jīng)應用在高檔領域中，數(shù)字圖像記錄設備——數(shù)字硬盤錄像機（DVR）業(yè)已成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主流，而且新一代采用MPEG4、H.246等數(shù)字壓縮標準的數(shù)字硬盤錄像機（DVR）的出現(xiàn)，將使基于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的多畫面實時傳輸與存儲技術逐步成熟。全新概念、全新形式的跨省（市）、跨國界的綜合性多媒體數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的前途將更廣闊，應用會更廣泛。4．視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化進程

由于傳統(tǒng)模擬視頻設備的發(fā)展已進入瓶頸階段，暫無潛力可挖，因此，為滿足更高的要求，系統(tǒng)就必須向數(shù)字化方向發(fā)展。數(shù)字信號具有頻譜效率高、抗干擾能力強、失真少等模擬信號無法比擬的優(yōu)點，同時也存在信號處理數(shù)據(jù)量大、占用頻率資源多的問題，只有對數(shù)字信號實現(xiàn)有效的壓縮，使之在通信方面的開銷與模擬信號基本相同，它的優(yōu)點才能表現(xiàn)出來，并具有實用性。在數(shù)字電視與高清晰度電視市場的拉動下，與數(shù)字電視相關的各種數(shù)字視頻技術得到了迅速發(fā)展，相應的技術標準、算法及專用芯片，數(shù)字圖像信號的攝取、處理、傳輸、記錄等設備也得到廣泛的應用。視頻監(jiān)控的數(shù)字化進程主要表現(xiàn)在以下三個方面。

（1）動態(tài)圖像傳輸?shù)某晒美谜瓗Ы橘|、采用低數(shù)據(jù)率傳輸動態(tài)圖像的可視電話和電視會議是數(shù)字視頻較為成功的實例。盡管其圖像質量（分辨率、幀率）遠低于廣播電視，但其傳送的信息量作為圖像監(jiān)控的目的是足夠的。動態(tài)圖像傳輸是圖像壓縮技術和調制解調技術結合的產(chǎn)物，其圖像壓縮、處理、記錄都是在數(shù)字基礎上進行的。采用Modem將數(shù)據(jù)流通過公用介質傳送，是目前遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術基礎。遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用公共信息網(wǎng)絡的開放性，可實現(xiàn)遠距離的信息傳送和控制。（2）多媒體技術完全融入視頻監(jiān)控系統(tǒng)多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)將傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的所有功能交由計算機來實現(xiàn)，可以處理圖形、圖像、聲音、文本等多種信息資源，并且有多種方式的人機交互界面。圖像系統(tǒng)是最能體現(xiàn)多媒體特點的應用領域，然而其信息量大，在傳輸和存儲時所需開銷很大，數(shù)據(jù)處理速度要求很高。但隨著視頻技術、圖像壓縮技術和計算機技術的發(fā)展、相應標準的完善、各種專用芯片的研制成功，這一問題得到了初步解決。因此，多媒體技術在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，且是今后視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

（3）廣泛使用數(shù)字信號處理技術各種視頻設備普遍采用數(shù)字信號處理技術，如攝像機，圖像拼接、分割、分時記錄和視頻探測等。這些設備的輸入和輸出仍為模擬視頻信號，在機內(nèi)將其轉換為數(shù)字信號進行各種變換和處理。采用DSP和DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器

)對信號進行并行和分時處理，可以方便地分別處理各分量信號，實現(xiàn)多路視頻信號之間的同步，解決掃描變換和開窗采樣等問題，很容易地完成各種圖像的分解、組合及簡單的圖像分析，使各種設備的功能更為完善，性能大為提高。也有許多設備開始采用數(shù)字輸入和數(shù)字輸出方式，如大屏幕顯示的圖像合成、切換、分配設備、遠程監(jiān)控設備等。這表明DSP技術和器件已趨于成熟，其應用也為CPU在視頻設備中的應用提供了更加有利的環(huán)境，使得信號的變換、處理和控制均處在同一個數(shù)字層面上，同時也使視頻設備與計算機的接口更加方便。進入21世紀，由于電視技術、計算機技術、通信網(wǎng)絡及國際互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，人類社會進入了數(shù)字化時代，世界即將成為“數(shù)字家庭”。視頻監(jiān)控系統(tǒng)也將跨越技術安防體系單一的范疇，成為管理智能化樓宇的綜合性多媒體數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)。將來，裝有各種傳感器的房間的溫度、濕度、空氣流速及清潔狀況通過多媒體計算機自動控制，住戶也可通過電話線向監(jiān)控中心發(fā)出視頻點播命令，監(jiān)控中心將住戶點播的節(jié)目通過有線電視網(wǎng)傳輸給住戶；同時住戶也可以利用電話線通過監(jiān)控中心接入因特網(wǎng)，而住戶從網(wǎng)上得到的信息也可以由監(jiān)控中心通過有線電視網(wǎng)改善給住戶；一旦發(fā)生報警，監(jiān)控中心將切斷住戶的所有節(jié)目源，將報警點的各種圖文信息發(fā)送出去，將綜合服務功能結合到多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。1.2各類型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的架構簡介

視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要由前端設備、傳輸系統(tǒng)、后端設備三部分組成，如圖1-1所示。前端設備主要由攝像機、云臺及輔助設備構成。后端設備分為中心控制設備和分控制設備。前、后端設備通過多種形式的傳輸系統(tǒng)連接。

1.2.1樓宇可視對講監(jiān)控系統(tǒng)的架構

現(xiàn)在隨著別墅、低密度花園、洋房等高檔物業(yè)小區(qū)對智能化住宅的迅猛需求，樓宇可視對講監(jiān)控系統(tǒng)得到極大的發(fā)展，它提供住戶、保安人員及來訪者之間的語音和圖像溝通，能夠實現(xiàn)上述三方的相互通話與呼叫。根據(jù)住宅用戶多少的不同，樓宇可視對講監(jiān)控系統(tǒng)可分為按鍵型和數(shù)字編碼型兩大類，按鍵型適用于普通住宅，數(shù)字編碼型主要用在高層住宅樓中。

1．按鍵型樓宇可視對講監(jiān)控系統(tǒng)架構

（1）按鍵型樓宇可視對講監(jiān)控系統(tǒng)的結構6戶按鍵型樓宇可視對講監(jiān)控系統(tǒng)的結構圖。圖中，各室內(nèi)機的視頻、雙向語音和遙控開鎖等接線端子均以總線形式與門口機并接，而各呼叫線單獨與門口機相連，因此，雖然這種類型的監(jiān)控系統(tǒng)有線纜較多的缺點，但無需用編碼器。按鍵型樓宇可視對講監(jiān)控系統(tǒng)在每戶門口機上面安裝多個按鍵，與每一住戶單元相對應，所以該系統(tǒng)的容量比較小，基本上以30個住戶為一個單元系統(tǒng)。如圖1-3所示，為按鍵型樓宇可視對講監(jiān)控系統(tǒng)門口機的外觀。

（2）按鍵型樓宇對講系統(tǒng)的原理

圖1-2中，門口機上有6個按鍵，每一個按鍵分別對應一個住戶單元的房門號，當來訪者按動欲訪問住戶房門的按鍵時，該住戶便可在自己的室內(nèi)機監(jiān)視器上觀察到來訪者的情況，與此同時，還能夠用對講器和來訪者進行對話，在確認其身份后按下開鎖按鍵，便打開樓宇大門的電磁鎖。需要說明的是，此門口機是多戶公用型，故住戶每次的使用時間受到限定，標準限時為30s。圖1-2中的S1~S6分別是各室內(nèi)機內(nèi)部的繼電器觸點開關，當來訪者在門口機上按下某一住戶的房門號按鍵時（假設302對應6號室內(nèi)機），即可通過對應的呼叫線傳到相應的6號室內(nèi)機，使該室內(nèi)機上的門鈴放出音樂聲，同時室內(nèi)機的繼電器吸合，開關S6將6號機的各視/音頻線及控制線接到系統(tǒng)總線上。門口機上設定了按鍵延時功能，在某房門號鍵按下后的30s時間內(nèi)，系統(tǒng)對其他按鍵是不會響應的，因此，在此期間，其他各室內(nèi)機均不能與系統(tǒng)總線連接，用以保證該住戶與來訪者進行單獨可視通話。當該住戶掛機或者延時30s后，6號機內(nèi)的繼電器自動釋放，與系統(tǒng)總線斷開。

2．數(shù)字編碼型樓宇可視對講系統(tǒng)架構

（1）數(shù)字編碼型樓宇可視對講系統(tǒng)的功能由于數(shù)字編碼型樓宇可視對講系統(tǒng)多用在高層住宅樓，故住戶比較多，無法采用直接將每一住戶的房門號對應于門口機的一個按鍵的方式，所以數(shù)字編碼系統(tǒng)對各住戶的房門號采用數(shù)字編碼的方式，即在其門口機上安裝一個由10位數(shù)字鍵及“#”和“*”鍵組成的撥號鍵盤。當來訪者需要訪問某住戶時，可以像撥電話號碼那樣撥通該住戶的房門號，門口機對輸入的4位房門號碼譯碼后，確定該住戶的地址，把該住戶的室內(nèi)機接入系統(tǒng)總線，這時，住戶可用其室內(nèi)機的對講器和來訪者進行雙向通話，同時門口攝像機攝取的圖像在室內(nèi)機的監(jiān)視器上同步顯示，住戶經(jīng)確認后即可通過開鎖按鍵打開大門的電磁鎖。（2）數(shù)字編碼型可視對講系統(tǒng)的結構①其整體結構與功能主要由門口機、室內(nèi)機、管理中心總機、樓層機、電磁鎖控制器、數(shù)字控制器和電源供給器等7部分構成。需要說明的是，樓層機可選擇安裝在樓層內(nèi)的小型門口機中，能夠直接和住戶室內(nèi)機相連，具備呼叫、雙向通話及可視功能。圖1-4中的管理中心總機有8路輸出，其中每路輸出為7芯電纜，含一對RS—485通信線，可外接8個信號控制器，每個控制器能帶一路圖像門口機及32個數(shù)字控制器（由7芯電纜、2芯電源線和一根同軸電纜連接），故該系統(tǒng)最多能夠管理8個樓門口。因為每個數(shù)字控制器還可以帶4套室內(nèi)機，所以其最大容量為1024（8×32×4）戶。②

通信系統(tǒng)架構該系統(tǒng)的通信方式采用RS—485通信，每個數(shù)字控制器上都有一個8位撥碼開關，其中前3位用于設定樓門號，擁有8（23）種狀態(tài)，分別對應于管理中心總機上的每一路輸出；后5位用于設定數(shù)字控制器自身的編碼（相當于樓層號），共有32（25）種狀態(tài)；再加上數(shù)字控制器內(nèi)部與4套室內(nèi)機連接的4個接線端子，使整個系統(tǒng)擁有1024個獨立地址，分別對應1024個室內(nèi)機。③管理中心主機架構

管理中心主機一般安裝在大樓的管理中心。各功能鍵分別是查詢、清除、呼叫、對講、免提、三方通話、開鎖、監(jiān)視、號碼儲存。其作用是使住戶、管理中心及來訪者三方之間實現(xiàn)相互聯(lián)通。在樓宇可視對講系統(tǒng)中加入管理中心總機，相當于增強了系統(tǒng)的安全防護等級，管理中心主機能夠接收各室內(nèi)機的報警呼叫信息，識別報警區(qū)域，發(fā)出報警信號的住戶房門號，監(jiān)視來訪者的情況，還能夠向各住戶發(fā)出呼叫，與來訪者可視及遙控開鎖等。管理中心總機內(nèi)存有編碼器，具備編碼功能，可將住戶房門號編為數(shù)字碼，送到各數(shù)字控制器上。編碼器對門口機上傳來的4位按鍵信息進行編碼后送到系統(tǒng)總線，各室內(nèi)機再對總線上的數(shù)字碼進行譯碼，只有地址碼相同的室內(nèi)機才被系統(tǒng)選定，把視頻、音頻和控制線端接到系統(tǒng)總線上；而當住戶發(fā)出呼叫時，室內(nèi)機將數(shù)字碼經(jīng)數(shù)字控制器發(fā)往系統(tǒng)總線，管理中心總機內(nèi)存的編碼器對數(shù)字控制器傳來的數(shù)字碼進行解碼后，便顯示該住戶的房門號。

1.2.2中小型視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般的視頻監(jiān)視系統(tǒng)規(guī)模不大，功能也相對簡單，但其適用的范圍非常廣，所監(jiān)視的對象也不僅僅限于一般的人、商品、貨物、車輛，有些系統(tǒng)還需監(jiān)視天然氣罐、加油站的油罐等危險物品，還有些系統(tǒng)則需要對工廠的煙囪及排污管道進行監(jiān)視。視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以自成體系，也可以與防盜報警系統(tǒng)或出/入口控制系統(tǒng)組合，構成綜合保安監(jiān)控系統(tǒng)。一般來說，由于經(jīng)費和需求方面的因素，中小型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像監(jiān)視點低于32點。

1．定點監(jiān)控系統(tǒng)架構

定點監(jiān)控系統(tǒng)，就是在監(jiān)視現(xiàn)場安置配接定焦鏡頭的定點攝像機，再由同軸電纜將視頻信號傳送到監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)視器的系統(tǒng)。幾種常見的定點監(jiān)控系統(tǒng)。（1）圖為某工廠的簡單定點監(jiān)控系統(tǒng)。其結構是在大門口安置一臺攝像機，并用同軸電纜將視頻信號傳送到廠辦公室的監(jiān)視器上，管理人員即可觀察工廠的生產(chǎn)、管理過程。若再裝備一臺錄像機，還可以把監(jiān)視的畫面記錄下來，作為管理的重要依據(jù)。

（2）含數(shù)量較多的攝像機的定點監(jiān)控系統(tǒng)，還應該采用多路切換器、畫面分割器與系統(tǒng)主機進行監(jiān)視。①如圖1-7所示，為裝備在大樓中的安保型定點監(jiān)控系統(tǒng)，以監(jiān)視盜竊現(xiàn)象的發(fā)生。除在各樓層的12個出口處安裝定點攝像機外，還設置了3臺四畫面分割器和24h實時錄像機。圖為裝備于旅館的定點監(jiān)控系統(tǒng)。其中，1~6層客房通道的兩端各安裝一臺定點黑白攝像機，加上大門口、門廳、后門、停車場等4個監(jiān)視點的攝像機，共計16臺攝像機，再配置16畫面分割器、普通大屏幕彩電和長時效錄像機。（3）隨著監(jiān)視點數(shù)的增加，系統(tǒng)規(guī)模會變大，若無其他附加設備與要求時，此監(jiān)控系統(tǒng)仍屬于簡易定點系統(tǒng)。

圖為某商場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該商場的營業(yè)面積總計約9000m2，一共安裝48臺定點黑白攝像機，并分為3組，用同軸電纜與各自對應的16畫面分割器、黑白監(jiān)視器、24h錄像機連接。2．全方位監(jiān)控系統(tǒng)架構所謂全方位監(jiān)控系統(tǒng)，是將前述定點監(jiān)控系統(tǒng)中的定焦鏡頭換成電動變焦鏡頭，并增加可上下、左右運動的全方位云臺（云臺內(nèi)部有兩個電動機），使每個監(jiān)視點的攝像機可以進行上下、左右的掃視，其所配鏡頭的焦距也可在一定范圍內(nèi)變化（監(jiān)視場景可拉遠或推進）。很顯然，云臺及電動鏡頭的動作需要由控制器或與系統(tǒng)主機配合的解碼器來控制。

與定點監(jiān)控系統(tǒng)相比，全方位監(jiān)控系統(tǒng)的前端增加一個全方位云臺及電動變焦鏡頭，其控制室增加一臺控制器。另外，從前端到控制室還需多布設一條多芯（12芯）控制電纜。例如，某小企業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)，其生產(chǎn)車間安裝兩臺全方位攝像機，廠長辦公室配置一臺普通電視機、一臺切換器和兩臺控制器。當廠長需要了解車間情況時，只需通過切換器選定某一臺攝像機的畫面，操作控制器使攝像機全面觀察整個監(jiān)控現(xiàn)場即可，也可以對某個局部進行定點監(jiān)視。

當然，實際應用中并不完全是每一個監(jiān)視點都按全方位配置，通常僅在整個監(jiān)控系統(tǒng)中的幾個特殊的監(jiān)視點才配備全方位設備。例如，在前述的某旅館的定點監(jiān)控系統(tǒng)中，也可在監(jiān)視停車場情況的定點攝像機基礎上，通過更換電動變焦鏡頭、增加全方位云臺的方法，升級為全方位攝像機；再在控制室內(nèi)增加一臺控制器，這樣就擴大了對停車場的監(jiān)視范圍。既可以對整個停車場進行掃視，也可以監(jiān)視某個局部，當推近鏡頭時，還可以看清車牌號碼。如圖1-10所示，為在定點監(jiān)控系統(tǒng)中增加一個全方位監(jiān)視點的系統(tǒng)結構。

3．典型視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構當監(jiān)控各級的全方位攝像機數(shù)量達到3~4臺以上時，雖用一臺4/6路控制器也能實現(xiàn)對全方位攝像機的控制，但所需控制線纜很多，每一路至少需要一根10芯電纜，且由于電纜過長，會導致云臺及電動鏡頭動作遲緩甚至無響應，整個系統(tǒng)將顯得零亂。這時，就應該考慮使用小型系統(tǒng)主機。一般情況下，整個系統(tǒng)的造價會隨著使用系統(tǒng)主機而上浮，因為系統(tǒng)主機的造價比普通切換器高，與之配套的前端解碼器的價格也比普通單路控制器高一些。但從布線考慮，各解碼器與系統(tǒng)主機之間是總線方式連接，因此，系統(tǒng)中的線纜只需要一根兩芯通信電纜連接。另外，集成式的系統(tǒng)主機大都有報警探測器接口，可方便地將防盜報警系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)整合于一體。當有探測器報警時，該主機還可自動地將主監(jiān)視器畫面切換到發(fā)生警情的現(xiàn)場攝像機所拍攝的畫面，如圖1-11所示。由于此系統(tǒng)比較完整地包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)的標準配置，因此，形象地稱它為典型視頻率監(jiān)控系統(tǒng)。1.2.3大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構

由于需要監(jiān)控的范圍和內(nèi)容增加，大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視點的數(shù)量也會相應地增加，除包含有大量的全方位監(jiān)視點外，還常常與防盜報警系統(tǒng)集成為一體。因為匯集在中心控制室的視/音頻信號增多，所以需要多種視/音頻設備進行組合，很多系統(tǒng)還需要多個分控制中心（或分控點），因此，系統(tǒng)相對龐大。

1．大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的概念按基本的原理，大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)與中小型視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一樣的，這里所謂的“大型”有兩個意義，如下所述。（1）系統(tǒng)的規(guī)模大由于需求所至，一般前端攝像機與中心控制端設備的數(shù)量都很多，中心控制端的場面也很龐大，而且還要求擁有巨大的監(jiān)視墻，以同時顯示出大小不等的幾十個實時監(jiān)控現(xiàn)場圖像。此外，還設有很多相關分控系統(tǒng)，甚至聯(lián)動消防噴淋、防盜報警、門禁刷卡及公共廣播（背景音樂）等設備，所以其造價一般都為幾百甚至上千萬元左右。（2）系統(tǒng)施工作業(yè)難度大由于該系統(tǒng)的結構非常復雜，因此工程難度高，作業(yè)難度大，傳輸條件與環(huán)境條件惡劣，僅僅十幾個點的監(jiān)控系統(tǒng)比超市、寫字樓的幾十甚至上百個點的監(jiān)控系統(tǒng)的作業(yè)難度還大，有的系統(tǒng)還要求為將來的網(wǎng)絡多媒體系統(tǒng)預留接口，或者要求采用綜合布線方式對其傳輸部分進行施工。這就進一步增加了系統(tǒng)的施工作業(yè)難度。2.多主機、多級視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本上采用單臺主機，即使是大型系統(tǒng)，也不過增加攝像機與分控系統(tǒng)的數(shù)量。但對于某些特殊應用場合，單臺主機加若干臺分控器的實現(xiàn)方法無法滿足需求。某大型綜合學校的監(jiān)控系統(tǒng)，在每一個相對獨立的教學區(qū)（教學樓）都安裝了一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，各教學區(qū)內(nèi)有獨立的監(jiān)控室，管理人員可以對本系統(tǒng)進行任意操作控制。而整個學校還建立了一個大型監(jiān)控系統(tǒng)，將各教學區(qū)的子系統(tǒng)組合在一起，并設立大型視頻監(jiān)控中心，在該中心可以任意調看某一教學區(qū)中某一個攝像機的圖像，并對該攝像機的云臺及電動變焦鏡頭進行控制，即由各教學區(qū)的多臺主機共同組成大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)。如圖1-12所示，為多主機、多級視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用實例。圖中，各主機的內(nèi)部結構和工作原理相同，故相對于普通的矩陣主機而言，此種多主機系統(tǒng)的各個主機都增加了地址標識碼，以供應上一級主機選調，各攝像機攝取的圖像則由二級及二級以上切換，再選調到主控制中心的監(jiān)視器上。3．視/音頻監(jiān)控系統(tǒng)架構某些視頻監(jiān)控系統(tǒng)（如收費站與銀行的監(jiān)控系統(tǒng)），需對現(xiàn)場聲音進行監(jiān)聽。這樣整個系統(tǒng)的結構，實際上是由圖像和聲音兩部分構成。由于增加了聲音信號的采集子系統(tǒng)，所以系統(tǒng)的規(guī)模相當于比純定點圖像監(jiān)控系統(tǒng)增加一倍，且在運行中還需實現(xiàn)視/音頻信號同步。雖然對于攝像機、錄像機、監(jiān)視器的一對一結構而言，僅需增加監(jiān)聽頭與音頻線，即實現(xiàn)視/音頻信號的同步顯示、監(jiān)聽和記錄，然而對于帶切換監(jiān)控的系統(tǒng)來講，多路聲音同時輸出時，人耳是無法分辨的。在實際中，有以下兩種方法可解決這個問題。

（1）多路圖像信號共用一路聲音對收費站的監(jiān)控系統(tǒng)而言，以4路圖像信號進入四畫面分割器，其輸出接至錄像機及監(jiān)視器，再用一個高靈敏監(jiān)聽頭同時拾取4個柜臺的聲音信號，不經(jīng)四畫面分割器而直接進入錄像機及監(jiān)視器，如圖1-13所示。這種方法的特點是簡單、成本低（用的是普通四畫面分割器），但由于監(jiān)聽頭距4個收費柜臺的距離并不相同，對各柜臺聲音的拾取強度也不相同，因而不論觀察哪路圖像，會同時聽到4個柜臺發(fā)出的聲音（且每個柜臺的聲音有高有低），僅能通過圖像來辨識該路圖像所對應的聲音。為了解決這個問題，需在每個柜臺都安裝監(jiān)聽頭，再將其輸出的信號混合起來作一路信號用。但實際應用中，4個柜臺并不全都在交易過程中同時發(fā)出同樣的聲音，且也有男/女聲、粗/細聲的多種不同聲紋特征，因此多路聲音是比較容易辨識的。（2）采用4路聲音功能場切換器為滿足銀行柜員制監(jiān)控系統(tǒng)的需求，有的公司研制生產(chǎn)了4路聲音功能場切換器，它具有4路聲音接入功能，所以可把其看成一種可同時監(jiān)視并記錄4路圖像/聲音的方法。然而，4路聲音功能場切換器并不能單獨處理并輸出4路聲音，而將輸入的第1、2路聲音混合以L（左）聲道輸出；將第3、4路聲音混合以R（右）聲道輸出。因此，相對于前一種方法，只是將輸入的4路聲音兩兩混合，而且，還必須在記錄時用擁有立體聲記錄功能的錄像機；在監(jiān)視/錄像回放時，也必須使用具有立體聲接口的監(jiān)視器，不然的話，輸出的L/R聲道聲音信號，為方便使用單聲道監(jiān)視器/錄像機的監(jiān)視與記錄，將被迫再一次混合為一路。在實際應用中，調節(jié)FS38上的各聲音輸入電位器，可有選擇地監(jiān)聽某路選定的聲音，若將其輸出記錄在磁帶中，回放時便只能通過左、右聲道的“二選一”功能去監(jiān)聽1、2路或3、4路的混合聲音。如果是以混合方式將其記錄在普通磁帶上，回放時只能同時聽到4路混合的聲音了。現(xiàn)在，數(shù)字硬盤錄像機（DVR）的出現(xiàn)，能夠將多路圖像、聲音信號同時記錄在同一硬盤中，這是靠畫面分割器與切換器無法解決的難題。因此，我們可采用嵌入式硬盤錄像技術來改造傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有關的實例詳見第7章。

1.2.4基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)在，伴隨著計算機的普及，網(wǎng)絡通信技術步入實用化階段，并隨著DSP圖像壓縮處理、傳輸技術及MPEG4數(shù)字標準的應用，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也進入了嶄新的數(shù)字化時代，出現(xiàn)了基于網(wǎng)絡技術的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。基于網(wǎng)絡技術的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)大體分為兩種：一種是基于局域網(wǎng)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)；另外一種是基于廣域網(wǎng)的遠程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

1.基于局域網(wǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構

從系統(tǒng)的物理結構看，同一區(qū)域內(nèi)或不同區(qū)域間的不同類型的網(wǎng)絡終端設備，都已通過不同種類、不同規(guī)模的網(wǎng)絡實現(xiàn)了物理連接；這也是基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的物理基礎。各獨立的視頻監(jiān)控設備通過嵌入式網(wǎng)絡接入設備，也可以通過聯(lián)網(wǎng)的計算機接入網(wǎng)絡，監(jiān)控攝像機的圖像則可以通過網(wǎng)絡、以數(shù)字流媒體的形式傳輸?shù)娇刂浦行幕蚱渌跈嗟姆挚赜嬎銠C，而從控制中心或分控計算機發(fā)出的控制指令也可以通過網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控前端的各受控設備?；诰钟蚓W(wǎng)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)如圖，在任一監(jiān)控站點上，各路攝像機、監(jiān)聽頭、報警控頭、解碼器等前端設備都連接到