安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之從入門到精通入門篇最終修改

范文范例參考/安防基礎(chǔ)知識之—從入門到精通〔入門篇安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之-從入門到精通〔入門篇安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之-從入門到精通〔入門篇主編：研發(fā)中心-產(chǎn)品管理部范文范例參考安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之—從入門到精通〔入門篇資料版本 V1.1日期 20XX5月XX大華技術(shù)股份有限公司版權(quán)所有,保留一切權(quán)利。非經(jīng)本公司書面許可,任何單位和個人不得擅自摘抄、復(fù)制本書的部分或全部,并不得以任何形式傳播。前言XX大華技術(shù)股份有限公司<下簡稱：大華股份>經(jīng)過十年的磨練,向著"行業(yè)領(lǐng)先,產(chǎn)業(yè)報國"的目標不斷創(chuàng)新和發(fā)展壯大。今天的大華公司已經(jīng)是安防監(jiān)控領(lǐng)域里舉足輕重的企業(yè)。大華公司提供視頻監(jiān)控后端存儲、前端采集、通信傳輸、系統(tǒng)管理、解碼上墻的完整解決方案。為了幫助大家更好的理解大華產(chǎn)品,幫助新員工、在職員工熟悉安防專業(yè)知識,了解掌握公司產(chǎn)品,特別編寫了"視頻監(jiān)控技術(shù)與產(chǎn)品入門"基礎(chǔ)資料庫,這套資料庫包括： 行業(yè)基礎(chǔ)知識：《安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之—從入門到精通〔入門篇》《安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之—攝像機技術(shù)》《安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之—DVR技術(shù)》《安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之—ITS技術(shù)》《安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之—軟件技術(shù)》產(chǎn)品基礎(chǔ)知識：《大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識—前端產(chǎn)品》《大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識—后端產(chǎn)品》《大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識—智能交通產(chǎn)品》《大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識—顯示產(chǎn)品》《安防系統(tǒng)方案基礎(chǔ)知識—解決方案基礎(chǔ)》《安防系統(tǒng)方案基礎(chǔ)知識—常見安防解決方案剖析》本套叢書深入簡出的介紹了大華產(chǎn)品的原理、結(jié)構(gòu)、特點和業(yè)務(wù)性能等,嘗試用通俗易懂的語言將復(fù)雜的視頻監(jiān)控產(chǎn)品展現(xiàn)在具備不同知識結(jié)構(gòu)的讀者面前。讀者對象本套叢書適合于以下讀者閱讀：大華公司新員工大華公司非開發(fā)人員大華公司客戶<受控版>范文范例參考目錄第一章安防監(jiān)控概述91.1安全防范基礎(chǔ)知識9安全防范基本概念9安全防范的三種基本防范手段：人防、物防和技防9安全防范技術(shù)與安全技術(shù)防范10安全防范技術(shù)的專業(yè)體系111.2視頻監(jiān)控簡介11基于模擬傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)12?；旌弦曨l監(jiān)控系統(tǒng)12網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)13大規(guī)模數(shù)模混合視頻監(jiān)控系統(tǒng)14第二章前端部分知識162.1攝像機基礎(chǔ)知識16圖像傳感器原理16攝像機硬件方案知識25模擬攝像機27智能球機30IPC攝像機37智能交通高清攝像機〔ITC592.2鏡頭基礎(chǔ)知識65鏡頭分類65鏡頭參數(shù)67常見鏡頭74其他特殊鏡頭782.3報警探測器基礎(chǔ)知識80紅外報警探測器81微波探測器82玻璃破碎探測器83震動探測器84超聲波探測器84開關(guān)式報警器85周界報警探測器85雙技術(shù)與雙鑒報警探測器88商品電子防盜系統(tǒng)892.4云臺基礎(chǔ)知識92云臺的分類92云臺的內(nèi)部結(jié)構(gòu)92通用型云臺的性能指標93特殊用途的云臺952.5防爆設(shè)備知識95防爆原理96防爆等級972.6防護罩基礎(chǔ)知識98通用型防護罩98特殊用途護罩101護罩的安裝和功能集成1032.7紅外燈及其它補光知識103普通照明設(shè)備103紅外燈的原理105紅外燈的種類105紅外燈的選擇與使用107第三章傳輸系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1093.1同軸電纜傳輸方式109同軸電纜109電纜補償器110同軸電纜基帶傳輸易出現(xiàn)干擾1103.2光纖傳輸方式111光纖傳輸?shù)奶攸c111光纖結(jié)構(gòu)與傳輸機理112光纜115光源116光纖傳輸系統(tǒng)119視頻傳輸?shù)南到y(tǒng)120常見的多路傳輸方式121光路建立1213.3雙絞線傳輸122雙絞線傳輸視頻信號的基本原理122雙絞線與雙絞線傳輸圖像的優(yōu)點123遠程供電器1243.4無線傳輸方式125工作原理125系統(tǒng)功能126系統(tǒng)特點127無線監(jiān)控分類128第四章后端編解碼設(shè)備基礎(chǔ)知識1314.1數(shù)字硬盤錄像機131原理框圖和數(shù)據(jù)流131主要功能132產(chǎn)品分類132典型方案圖1344.2網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器136原理框圖和數(shù)據(jù)流137NVS的構(gòu)成137NVS的特點138NVS同DVR比較138典型方案圖1404.3網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機141原理框圖和數(shù)據(jù)流141主要模塊介紹141產(chǎn)品分類143NVR同DVR比較144典型方案圖1464.4解碼器147視頻解碼器147硬解碼器148軟解碼器148萬能解碼器149第五章監(jiān)控中心矩陣基礎(chǔ)知識1505.1矩陣設(shè)備簡述1505.2模擬視頻矩陣系統(tǒng)工作原理介紹150視頻矩陣各個模塊的作用151控制鍵盤的組成151視頻矩陣切換器的工作原理152矩陣切換器的附加功能1525.3數(shù)字視頻矩陣系統(tǒng)的工作原理及特點153第六章網(wǎng)絡(luò)存儲基礎(chǔ)知識1566.1什么是網(wǎng)絡(luò)存儲1566.2網(wǎng)絡(luò)存儲的分類1566.3網(wǎng)絡(luò)存儲的功能和性能157網(wǎng)絡(luò)存儲的接口157網(wǎng)絡(luò)存儲的功能158網(wǎng)絡(luò)存儲的性能1606.4網(wǎng)絡(luò)存儲的協(xié)議1606.5什么是raid1646.6網(wǎng)絡(luò)存儲的應(yīng)用170配合服務(wù)器〔監(jiān)控平臺使用170配合M60使用171第七章顯示設(shè)備基礎(chǔ)1727.1CRT監(jiān)視器1727.2大屏幕投影設(shè)備1737.3數(shù)字光處理DLP176DLP的工作過程176DLP技術(shù)的優(yōu)點177DLP系統(tǒng)的分類178投影機的主要技術(shù)指標1797.4大屏幕拼接系統(tǒng)1827.5平板顯示器件1837.6圖像的輸入184第八章行業(yè)設(shè)備基礎(chǔ)知識1868.1車載基礎(chǔ)知識186車載DVR和普通DVR的區(qū)別186車載DVR常見術(shù)語186車載關(guān)鍵部件-硬盤189車載配件類使用說明191車載常見問題1928.2ATM基礎(chǔ)知識205ATM使用環(huán)境205ATM監(jiān)控系統(tǒng)作用206ATM機和普通DVR區(qū)別2078.3司法審訊行業(yè)及產(chǎn)品基礎(chǔ)知識208行業(yè)背景208系統(tǒng)組成208審訊指揮數(shù)字化管理應(yīng)用系統(tǒng)2088.4手持監(jiān)控終端基礎(chǔ)知識209應(yīng)用背景209系統(tǒng)組成210典型系統(tǒng)211第九章視頻編碼壓縮技術(shù)2129.1多媒體技術(shù)基礎(chǔ)212圖像的色彩模型212圖像的色彩空間變換214圖像的格式與質(zhì)量215數(shù)據(jù)壓縮方法2169.2靜態(tài)圖像壓縮技術(shù)219色相變換過程2209.3視頻<動態(tài)圖像>編碼壓縮223視頻壓縮的必要性223視頻壓縮的可行性224圖像格式說明225逐行掃描與隔行掃描227幀率、碼流與分辨率227視頻編碼模型228運動補償技術(shù)介紹2299.4主流視頻編碼技術(shù)230MJPEG編碼壓縮231MPEG-4技術(shù)介紹231H.264技術(shù)說明235H.265技術(shù)說明236視頻編解碼技術(shù)應(yīng)用237第十章高清視頻監(jiān)控技術(shù)24010.1模擬監(jiān)控高清240電視制式及分辨率240高清模擬攝像機241高清信號傳輸241高清顯示設(shè)備24110.2數(shù)字時代高清技術(shù)242高清電視〔HDTV標準242高清IP攝像機242高清攝像機的優(yōu)勢243覆蓋范圍243圖像細部特征244數(shù)字云臺功能244視頻校正與處理244360度全景攝像機24410.3高清攝像機的關(guān)鍵技術(shù)24510.4高清監(jiān)控的障礙24710.5高清攝像機的應(yīng)用248需求分析248像素數(shù)量計算248攝像機選型249系統(tǒng)架構(gòu)說明250視頻傳輸與存儲250第十一章HDCVI技術(shù)25111.1HDCVI技術(shù)白皮書251同SDI高清相比253同網(wǎng)絡(luò)高清相比254獨特新亮點：25511.2HDCVI攝像機常見問題與故障排查方法255菜單設(shè)置方法255HDCVI攝像機的圖像異常258圖像質(zhì)量不好或者異常259上電后無反應(yīng)不斷重啟260HDCVI攝像機的施工要點260第十二章硬盤知識簡介26112.1硬盤分類26112.2基本參數(shù)26112.3制造廠商26312.4尺寸26412.5接口26412.6物理結(jié)構(gòu)26612.7數(shù)據(jù)保護26812.8PC硬盤和DVR硬盤的區(qū)別26912.9PC硬盤與DVR專用硬盤含義269普通PC硬盤269DVR專用硬盤269企業(yè)硬盤與DVR專用硬盤不可替代270PC硬盤與DVR專用硬盤具體差別270第十三章術(shù)語272安防監(jiān)控概述安全防范基礎(chǔ)知識安全防范基本概念根據(jù)現(xiàn)在漢語詞典的解釋,所謂安全,就是沒有危險、不受侵害、不出事故；所謂防范,就是防備、戒備,而防備是指作好準備以應(yīng)付攻擊或避免受害,戒備是指防備和保護。綜合上述解釋,是否可以給安全防范下如下定義：做好準備和保護,以應(yīng)付攻擊或者避免受害,從而使被保護對象處于沒有危險、不受侵害、不出現(xiàn)事故的安全狀態(tài)。顯而易見,安全是目的,防范是手段,通過防范的手段達到或?qū)崿F(xiàn)安全的目的,就是安全防范的基本內(nèi)涵。安全防范的三種基本防范手段：人防、物防和技防安全防范是社會公共安全的一部分,安全防范行業(yè)是社會公共安全行業(yè)的一個分支。就防范手段而言,安全防范包括人力防范、實體〔物防范和技術(shù)防范三個范疇。其中人力防范和實體防范是古已有之的傳統(tǒng)防范手段,它們是安全防范的基礎(chǔ),隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,這些傳統(tǒng)的防范手段也不斷融入新科技的內(nèi)容。技術(shù)防范的概念是在近代科學(xué)技術(shù)〔最初是電子報警技術(shù)用于安全防范領(lǐng)域并逐漸形成的一種獨立防范手段的過程中所產(chǎn)生的一種新的防范概念。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及應(yīng)用,"技術(shù)防范"的概念也越來越普及,越來越為警察執(zhí)法部門和社會公眾所認可和接受,以致成為使用頻率很高的一個新詞匯,技術(shù)防范的內(nèi)容也隨著科學(xué)技術(shù)的進步而不斷更新。在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)今時代,可以說幾乎所有的高新技術(shù)都將或遲或早的移植、應(yīng)用于安全防范工作中。因此,"技術(shù)防范"在安全防范技術(shù)中的地位和作用將越來越重要,它已經(jīng)帶來了安全防范的一次新的革命。安全防范的三個基本要素是：探測、延遲與反應(yīng)。探測〔Detection是指感知顯形和隱性風(fēng)險事件的發(fā)生并發(fā)出報警；延遲〔Delay是指延長和推延風(fēng)險事件發(fā)生的進程；反應(yīng)〔Response是指組織力量為制止風(fēng)險事件的發(fā)生所采取的快速行動。在安全防范的三種基本手段中,要實現(xiàn)防范的最終目的,都要圍繞探測、延遲、反應(yīng)這三個基本防范要素開展工作、采取措施,以預(yù)防和阻止風(fēng)險事件的發(fā)生。當(dāng)然,三種防范手段在實施防范的過程中,所起的作用有所不同。基礎(chǔ)的人力防范手段〔人防是利用人們自身的傳感器〔眼、耳等進行探測,發(fā)現(xiàn)妨害或破壞安全的目標,作出反應(yīng)；用聲音警告、恐嚇、設(shè)障、武器還擊等手段來延遲或阻止危險的發(fā)生,在自身力量不足時還要發(fā)出求援信號,以期待做出進一步的反應(yīng),制止危險的發(fā)生或處理已發(fā)生的危險。實體防范〔物防的主要作用在于推遲危險的發(fā)生,為"反應(yīng)"提供足夠的時間?，F(xiàn)代的實體防范,已不是單純物質(zhì)屏障的被動防范,而是越來越多地采用高科技地手段,一方面使實體屏障被破壞地可能性變小,增大延遲時間；另一方面也使實體屏障本身增加探測和反應(yīng)的功能。技術(shù)防范手段可以說是人力防范手段和實體防范手段的功能延伸和加強,是對人力防范和實體防范在技術(shù)手段上的補充和加強。它要融入人力防范和實體防范之中,使人力防范和實體防范在探測、延遲、反應(yīng)三個基本要素中間不斷地增加高科技含量,不斷提高探測能力、延遲能力和反應(yīng)能力,使防范手段真正起到作用,達到預(yù)期的目的。探測、延遲和反應(yīng)三個基本要素之間是相互聯(lián)系、缺一不可的關(guān)系。一方面,探測要準確無誤、延遲時間長短要合適,反應(yīng)要迅速；另一方面,反應(yīng)的總時間應(yīng)小于〔至多等于探測加延遲的總時間。安全防范技術(shù)與安全技術(shù)防范安全防范技術(shù)是用于安全防范的專門技術(shù),在國外,安全防范技術(shù)通常分為三類：物理技術(shù)防范〔PhysicalProtection、電子防范技術(shù)〔ElectronicProtection、生物統(tǒng)計學(xué)防范技術(shù)〔BiometricProtection。這里的物理防范技術(shù)主要指實體防范技術(shù),如建筑物和實體屏障以及與其匹配的各種實物設(shè)施、設(shè)備和產(chǎn)品〔如門、窗、柜、鎖等；電子防范技術(shù)主要是指應(yīng)用于安全防范的電子、通信、計算機與信息處理及其相關(guān)技術(shù),如：電子報警技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、出入口控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其相關(guān)的各種軟件、系統(tǒng)工程等。生物統(tǒng)計學(xué)防范技術(shù)是法庭科學(xué)的物證鑒定技術(shù)和安全防范技術(shù)中的模式識別相結(jié)合的產(chǎn)物,他主要是指利用人體的生物學(xué)特征進行安全技術(shù)防范的一種特殊技術(shù)門類,現(xiàn)在應(yīng)用較廣的有指紋、掌紋、眼紋、聲紋等識別控制技術(shù)。安全技術(shù)防范是以安全防范技術(shù)為先導(dǎo),以人力防范為基礎(chǔ),以技術(shù)防范和實體防范為手段,所建立的一種具有探測、延遲、反應(yīng)有序結(jié)合的安全防范服務(wù)保障體系。他是以預(yù)防損失和預(yù)防犯罪為目的的一項公安業(yè)務(wù)和社會公共事業(yè)。對于警察執(zhí)法部門而言,安全技術(shù)防范就是利用安全防范技術(shù)開展安全防范工作的一項公安業(yè)務(wù)；而對于社會經(jīng)濟部門來說,安全技術(shù)防范就是利用安全防范技術(shù)為社會公眾提供一種安全服務(wù)的產(chǎn)業(yè)。既然是一種產(chǎn)業(yè),就要有產(chǎn)品的研制與開發(fā),就要有系統(tǒng)的設(shè)計與工程的施工、服務(wù)和管理。安全防范技術(shù)的專業(yè)體系安全技術(shù)防范作為社會公共安全科學(xué)技術(shù)的一個分支,具有其相對獨立的技術(shù)內(nèi)容和專業(yè)體系。根據(jù)我國安全防范行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展,我們可以將安全防范技術(shù)按照學(xué)科專業(yè)、產(chǎn)品屬性和應(yīng)用領(lǐng)域的不同進行如下分類：入侵探測與防盜報警技術(shù)視頻監(jiān)控技術(shù)出入口目標識別與控制技術(shù)報警信息傳輸技術(shù)移動目標反劫、防盜報警技術(shù)社區(qū)安防與社會救助應(yīng)急報警技術(shù)實體防護技術(shù)防爆安檢技術(shù)安全防范網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)集成技術(shù)安全防范工程設(shè)計與施工技術(shù)由于安全防范技術(shù)是正在發(fā)展中的新興技術(shù)領(lǐng)域,因此上述專業(yè)的劃分只具有相對意義。實際上上述各項專業(yè)技術(shù)本身,都涉及諸多不同的自然科學(xué)和技術(shù)的門類,它們之間又互相交叉和相互滲透,專業(yè)的界限會變得越來越不明顯,同一技術(shù)同時應(yīng)用于不同專業(yè)的情況也會越來越多。我公司主要涉及的是視頻監(jiān)控技術(shù),但目前的視頻監(jiān)控技術(shù)也不是單一的,也涉及到與入侵探測、防盜報警系統(tǒng)相結(jié)合的一些聯(lián)動報警技術(shù)。視頻監(jiān)控簡介本文介紹的視頻監(jiān)控系統(tǒng),主要指的是閉路電視監(jiān)控系統(tǒng),因為這個系統(tǒng)的視頻信號是非公開傳輸?shù)?只能提供給特定的使用者觀看,因此稱為閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。英文縮寫是：CCTV<closed-circuittelevision>,閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是一個跨行業(yè)的綜合性保安系統(tǒng),該系統(tǒng)運用了世界上最先進的傳感技術(shù)、監(jiān)控攝像技術(shù)、通訊技術(shù)和計算機技術(shù),組成一個多功能全方位監(jiān)控的高智能化的處理系統(tǒng)。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)因其能給人最直接的視覺、聽覺感受,以及對被監(jiān)控對象的可視性、實時性及客觀性的記錄,因而已成為當(dāng)前安全防范領(lǐng)域的主要手段,被廣泛應(yīng)用。 視頻監(jiān)控系統(tǒng)一直是監(jiān)控領(lǐng)域中的熱點,它以直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而在各個行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與電子、通信的發(fā)展息息相關(guān),就其發(fā)展的階段看,主要經(jīng)歷了以下階段?；谀M傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)在20世紀90年代初及其以前,主要是以模擬設(shè)備為主的閉路監(jiān)控系統(tǒng),稱為第一代視頻監(jiān)控系統(tǒng),即模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這種基于模擬圖像的視頻監(jiān)控系統(tǒng)從電視機、攝像機誕生的那天,就已經(jīng)誕生。其視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像機、視頻切換矩陣、監(jiān)視器、錄像機等組成,通過視頻線、控制線連接,主要用于安保、生產(chǎn)管理場合。其特點是模擬視頻信號傳輸,使用串口控制,傳輸距離有限,遠距離傳輸需要光傳輸設(shè)備,監(jiān)控方式單一,智能化,集成度不高。?；旌弦曨l監(jiān)控系統(tǒng)20世紀90年代中期,隨著計算機處理能力的提高和數(shù)字視頻技術(shù)、嵌入式技術(shù)的發(fā)展,人們利用計算機以及專用大規(guī)模集成電路的高速數(shù)據(jù)處理能力進行視頻的采集和處理,從而大大提高了圖像質(zhì)量,增強了視頻監(jiān)控的功能。整個系統(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,但是視頻信號的傳輸和現(xiàn)實,基本還是模擬信號。DVR〔數(shù)字硬盤錄像機是第二代多媒體監(jiān)控系統(tǒng)的核心產(chǎn)品,有采用PC平臺〔已經(jīng)趨于淘汰和嵌入式DVR兩種流行產(chǎn)品。在較大型的項目中,仍然會使用視頻矩陣,使圖像能夠分配給任意的監(jiān)視器使用。整個系統(tǒng)數(shù)字視頻信號和模擬視頻信號處理并存。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)到了20世紀90年代末特別是近5年；隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬、計算機處理能力和存儲容量的迅速提高,以及各種實用視頻信息處理技術(shù)的出現(xiàn),視頻監(jiān)控進入了全新的網(wǎng)絡(luò)時代,稱為第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為依托,以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心,以智能實用的圖像分析為特色,引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術(shù)革命。第三代視頻監(jiān)控領(lǐng)域,集中了多媒體技術(shù)、數(shù)字圖像處理及遠程網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)茸钚录夹g(shù)。不僅僅可以解決圖像傳輸、遠程控制、現(xiàn)場信號采集等監(jiān)控功能,還可提供高質(zhì)量的監(jiān)控圖像和便捷的監(jiān)控方式。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般基于TCP/IP架構(gòu),符合通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢。系統(tǒng)所有硬件軟件全都采用專業(yè)設(shè)計、具備專業(yè)的制造工藝。在編解碼方面,采用專用的高速DSP處理芯片,系統(tǒng)軟件采用穩(wěn)定性最高的實時專用操作系統(tǒng),因此具有功能強大、可靠性高、功耗小、環(huán)境適應(yīng)能力強、軟件的擴展升級方便等優(yōu)點,具有非常廣泛而靈活的應(yīng)用。示意圖如下：大規(guī)模數(shù)模混合視頻監(jiān)控系統(tǒng)近幾年,平安城市、智慧城市概念以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)從早期的僅僅提供清晰的,可控制的圖像到目前的越來越多的面向用戶實戰(zhàn)需求、面向各種業(yè)務(wù)處理以及智能化應(yīng)用發(fā)展。用戶的需求也由早期的需要機器設(shè)備提供清晰可用的視頻信號發(fā)展到了需要機器設(shè)備在原始視頻信號的基礎(chǔ)上提供更多的實戰(zhàn)應(yīng)用；面對越來越海量的設(shè)備和信息,用戶越來越多的需要通過智能化應(yīng)用,用機器代替人力協(xié)助處理信息,人工智能可以對信息進行識別、統(tǒng)計、歸納、挖掘等處理,輔助使用者進行決策,擺脫過去諸如人工視頻巡檢、監(jiān)看、設(shè)備維護等這種繁重的體力勞動。軟件在視頻監(jiān)控中的作用越來越大,同時TCP/IP技術(shù)由于其自生的一些問題,還是不能完全取代模擬以及非IP數(shù)字信號技術(shù)。因此,面對復(fù)雜的應(yīng)用,在一些大型項目中,會涉及到大規(guī)模、多技術(shù)混合應(yīng)用的的情況,同時,監(jiān)控設(shè)備也開始向多業(yè)務(wù)處理,模數(shù)混合發(fā)展,以實現(xiàn)綜合應(yīng)用為目的。前端部分知識攝像機基礎(chǔ)知識圖像傳感器原理現(xiàn)代安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開圖像傳感器技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。而在圖像傳感器中,日商所獨占的CCD傳感器與百家爭鳴的CMOS傳感器都在盡力克服自身的缺點,希望成為市場上的主流技術(shù)。CCD/CMOS傳感器技術(shù)簡介技術(shù)簡介CCD/CMOS圖像傳感器是當(dāng)前主流的兩種器件,其實物如下圖所示。從外觀上看它們并沒有實質(zhì)的差異。CCDCCDCMOS傳感器實物CCD〔ChargeCoupledDevice是電荷耦合器件的英文簡寫。它由美國貝爾實驗室于1969年發(fā)明。CMOS〔ComplementaryMetalOxideSemiconductor,是互補金屬氧化物半導(dǎo)體的英文簡寫。它本意是一種半導(dǎo)體制造工藝,當(dāng)標識圖像傳感器時特制采用CMOS工藝制造的器件。成像原理無論是CCD還是CMOS,它們都采用感光元件作為影像捕獲的基本手段,CCD/CMOS感光元件單元的核心都是一個感光二極管,該二極管在接受光線照射之后能夠產(chǎn)生輸出電流或電壓,而電流的強度則與光照的強度對應(yīng)。輸出的電壓或電流經(jīng)過放大器放大,A/D轉(zhuǎn)換后就成為可以被計算機其他數(shù)字器件處理的圖像數(shù)據(jù)?；竟ぷ髁鞒倘缦聢D：AAMMA/DISP基本工作流程由于每個像素單元是一樣的,所以對光線的反應(yīng)也近似,這樣是沒有辦法區(qū)分出色彩的,因此在彩色成像時,按照一定的規(guī)律在每個像素前放置一個微小的顏色透鏡,這樣就可以使不同的像素單元僅對某一色彩的光線產(chǎn)生光敏特性。根據(jù)建立在大量統(tǒng)計規(guī)律的基礎(chǔ)上所體現(xiàn)的人的視覺特性,目前多采用RGB〔red,green,blue三原色矩陣來對顏色進行分離如同圖所示。這樣每個像素單元對光的反應(yīng)就表示一種顏色的光強,在該像素點上的其他顏色就依據(jù)周圍像素的顏色強度通過差值來得到,這個差值過程通常也稱為解馬賽克。其過程如下圖所示。通過這種方式雖然降低了圖像顏色的分辨率,但用一片傳感器就可以獲得彩色圖像數(shù)據(jù),同是減少了要存貯的數(shù)據(jù)量。利用GRB矩陣采集彩色圖像原始馬賽原始馬賽克圖像插值插值插值組合RGB輸出圖像1/4紅像素1/2綠像素1/4藍像素彩色還原原理CCD/CMOS傳感器主要區(qū)別CCD和CMOS固態(tài)圖像傳感器在光檢測方面都利用了硅的光電效應(yīng)原理,其根本不同點在于像素光生成電荷的讀出方式。造成這種差異的原因在于：CCD的特殊工藝可保證數(shù)據(jù)在傳送時不會失真,因此各個象素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進行放大處理；而CMOS工藝的數(shù)據(jù)在傳送距離較長時會產(chǎn)生噪聲,因此,必須先放大再整合各個象素的數(shù)據(jù)。對于CMOS傳感器,每一個感光元件都直接整合了放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換邏輯,當(dāng)感光二極管接受光照、產(chǎn)生模擬的電信號之后,電信號首先被該感光元件中的放大器放大,然后直接轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號。換句話說,在CMOS傳感器中,每一個感光元件都可產(chǎn)生最終的數(shù)字輸出。CMOS圖像傳感器芯片的結(jié)構(gòu)如圖所示。典型的CMOS像素單元主要由感光區(qū)和采樣電容及放大器構(gòu)成,多個單元構(gòu)成一個像素陣列〔二維可編址傳感器陣列,傳感器的每一列與一個位線相連,行允許、線允許所選擇的行內(nèi)每一個敏感單元輸出信號送入它所對應(yīng)的位線上,位線末端是多路選擇器,按照各列獨立的列編址進行選擇,輸出相應(yīng)像素信號。行選擇邏輯行選擇邏輯多路復(fù)用行選擇邏輯控制邏輯行選擇邏輯感光區(qū)放大器采樣電容CMOS傳感器結(jié)構(gòu)示意圖而在CCD傳感器中,每一個感光元件都不對輸出的電流作進一步的處理,而是將它直接輸出到感光元件的存儲單元,由于感光元件生成的電信號實在太微弱了,無法直接進行模數(shù)轉(zhuǎn)換工作,因此這些輸出數(shù)據(jù)必須做統(tǒng)一的放大處理,這項任務(wù)是由CCD傳感器中的放大器專門負責(zé),經(jīng)放大器處理之后,每個像點的電信號強度都獲得同樣幅度的增大；但由于CCD本身無法將模擬信號直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,因此還需要一個專門的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進行處理。但在周邊組成上,CCD的感光元件與CMOS的感光元件也不相同,如下圖所示,CCD的感光元件除了感光二極管之外,包括一個用于控制相鄰電荷的存儲單元,感光二極管占據(jù)了絕大多數(shù)面積,不像CMOS那樣,每個感光元件還集成了采樣電容、放大器、A/D裝換等器件。因此在相同面積下,CCD的感光區(qū)域占據(jù)了較多的面積,而CMOS由于其復(fù)雜結(jié)構(gòu),感光面積比CCD降低了約20%甚至更多。水平時鐘串行時鐘行選擇邏輯水平時鐘串行時鐘行選擇邏輯QV輸出寄存器ADC感光區(qū)電荷存儲區(qū)電荷通道正是由于CCD與CMOS的結(jié)構(gòu)工藝的不同,導(dǎo)致了他們在物理特性上的很多差異,主要有以下幾方面：靈敏度差異 由于CMOS的采樣及放大電路與感光區(qū)集成在一起,所以CMOS的有效感光面積就比CCD小了很多,表現(xiàn)就是在相同像素面積的情況下,CMOS的靈敏度比CCD低很多。分辨率差異如上所述,CMOS每個像素的構(gòu)成相對復(fù)雜,因此像素尺寸通常不容易做的更小,所以在相同尺寸〔感光面積的情況下,CMOS集成的像素數(shù)一般情況下比CCD要少,導(dǎo)致相同尺寸的分辨率較低。噪聲差異由于CMOS傳感器的每個感光二極管都需搭配一個放大器,而放大器屬于模擬電路,很難讓每個放大器所得到的結(jié)果保持一致,因此與只有一個放大器放在芯片邊緣的CCD傳感器相比,CMOS傳感器的噪聲就會增加很多,影響圖像品質(zhì)。功耗差異CMOS傳感器的圖像采集方式為主動式,感光二極管所產(chǎn)生的電荷會直接由晶體管放大輸出,但CCD傳感器為被動式采集,需外加電壓讓每個象素中的電荷移動,而此外加電壓通常需要達到12~18V；因此,CCD傳感器除了在電源管理電路設(shè)計上的難度更高之外,高驅(qū)動電壓更使其功耗遠高于CMOS傳感器的水平。實際應(yīng)用中,CCD的發(fā)熱量也要比CMOS高出很多,甚至需要對散熱進行額外的設(shè)計。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度差異 由于CMOS每個像素都集成了放大器、采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路,因此,信號的處理可并行進行,而CCD各個象素的數(shù)據(jù)匯聚至邊緣再統(tǒng)一進行放大處理,只能采用串行處理的方式；因而數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度要遠低于CMOS。高速的CMOS圖像采集幀率每秒可達到3000甚至5000幀。雖然CCD可采取分多區(qū)域多通道同時輸出等手段,但幀率也很難達到100幀,并同時會涉及圖像拼接技術(shù),導(dǎo)致增加系統(tǒng)復(fù)雜度,影響圖像質(zhì)量。成本差異 由于CMOS傳感器采用一般半導(dǎo)體電路最常用的CMOS工藝,可以輕易地將周邊電路<如AGC、CDS、Timinggenerator等>集成到傳感器芯片中,因此可以節(jié)省外圍芯片的成本；除此之外,由于CCD采用電荷傳遞的方式傳送數(shù)據(jù),只要其中有一個象素不能運行,就會導(dǎo)致一整排的數(shù)據(jù)不能傳送,因此控制CCD傳感器的成品率比CMOS傳感器困難許多,即使有經(jīng)驗的廠商也很難在產(chǎn)品問世的半年內(nèi)突破50%的水平,因此,CCD傳感器的成本會高于CMOS傳感器。 不過,隨著CCD與CMOS傳感器技術(shù)的進步,兩者的差異有逐漸縮小的態(tài)勢,例如,CCD傳感器一直在功耗上作改進,以應(yīng)用于移動通信市場；CMOS傳感器則在改善分辨率與靈敏度方面的不足,以應(yīng)用于更高端的圖像產(chǎn)品。CCD/CMOS傳感器存在的主要問題以目前的技術(shù)情形來看,CCD和CMOS都還不是完美無缺的,在某些情況下都有可能產(chǎn)生一些畫面的問題,如開花模糊現(xiàn)象〔Bloom；還有一些現(xiàn)象是某種傳感器特有的現(xiàn)象,如CCD可能會出現(xiàn)一種叫做Smear<遇強光產(chǎn)生光條>的現(xiàn)象,俗稱漏光；而CMOS則有Skew/Wobble/PartialExposure<歪斜/抖動/部分曝光>的問題,俗稱果凍現(xiàn)象。Bloom現(xiàn)象Bloom現(xiàn)象是指畫面中有太陽或者照明燈等因為物體的光過于明亮,超出了圖像傳感器處理的容量限制而發(fā)生的一種亮物體周圍被光暈包圍的現(xiàn)象。如下圖所示。Bloom現(xiàn)象這種現(xiàn)象的主要成因可以用下圖形象的表示。傳感器感光單元依靠勢阱來儲存光電效應(yīng)生成的電子,就像一個個的小容器,它們的容量是有一定限制的,當(dāng)某些容器裝滿后,如果繼續(xù)有電子注入的話,它們就會向周圍的容器溢出,離已裝滿容器越近的所受影響越大,越遠的越小,在圖像上直觀的表現(xiàn)就是光暈。圖表Bloom成因示意圖Smear現(xiàn)象Smear現(xiàn)象是CCD傳感器特有的現(xiàn)象。它是指在CCD在拍攝高亮或強反光物體時,畫面出現(xiàn)垂直亮線的現(xiàn)象,如下圖所示。它的根本原因和Bloom現(xiàn)象相似,也是由于能量太大,導(dǎo)致CCD感光器件中電子勢阱的電子溢出,但由于CCD傳感器的特殊結(jié)構(gòu),造成溢出的電子上下流動而形成了圖像上的亮條。smear現(xiàn)象目前,CCD可以用行間轉(zhuǎn)移<ILT>的方式smear問題的。在這種模式下,每個像素被分為感光區(qū)和電荷轉(zhuǎn)移區(qū),電荷轉(zhuǎn)移區(qū)不感

光,這樣在曝光結(jié)束時先將電荷一次性轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移區(qū),再讀出,這樣讀出過程就沒有電荷積分,就不會產(chǎn)生因電子運動而引起的Smear現(xiàn)象。但顯然ILT方式減

少了像素的感光面積,降低了靈敏度。Skew/Wobble/PartialExposure現(xiàn)象CMOS因為工作方式不同,不會有Smear的問題,但卻有Skew/Wobble/PartialExposure的問題,這是因為目前多數(shù)CMOS相機的制造廠商采用的是卷簾式快門<rollingshutter>,而不是全局式快門<globalshutter>設(shè)計的關(guān)系。Rolling

shutter通常采用的結(jié)構(gòu),每次僅對一行像素進行曝光控制,即一行曝光后再對下一行進行曝光,這樣如果目標物體是運動的或相機與物體有相對運動時就會出現(xiàn)如下圖所示的情形,相對運動越劇烈,現(xiàn)象越明顯；如果相機和物體相對水平方向晃動的話,甚至?xí)霈F(xiàn)物體成波浪樣扭曲的情況。Skew/Wobble/PartialExposure現(xiàn)象要解決卷簾快門帶來的果凍現(xiàn)象,可采用全局快門〔global

shutter,但全局快門要采用更多的晶體管,同樣減小了感光面積,對靈敏度有較大的影響。CCD/CMOS發(fā)展趨勢盡管CCD在影像品質(zhì)等各方面均優(yōu)于CMOS,但不可否認的CMOS具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。CMOS的低成本和穩(wěn)定供貨,成為廠商的最愛,也因此其制造技術(shù)不斷地改良更新,使得CCD與CMOS兩者的差異逐漸縮小。新一代的CCD以耗電量減少作為改進目標,CMOS系列,則開始朝向大尺寸面積與高速影像處理芯片集成,借助后續(xù)的影像處理修正噪點以提高畫質(zhì)表現(xiàn),目前高速影像處理芯片已經(jīng)可以勝任高像素CMOS所產(chǎn)生的影像。除此之外,還有背照式CMOS技術(shù)的問世,可大大提高CMOS的靈敏度水平,CMOS未來跨足高階的影像市場產(chǎn)品,前景可期。相較于CMOS的急起直追,CCD廠商也加快步伐進行新技術(shù)開發(fā),不斷進行耗電量的改善,甚至有廠商宣稱其CCD傳感器組件的耗電量只有35mW,單就耗電量而言,該CCD已經(jīng)超越CMOS平均40~80mW的水平。值得一提的是國內(nèi)CCD圖像傳感器的研制工作也在穩(wěn)步地進行。目前在實驗室已做出了從32×32到756×581、800×800等多種CCD圖像傳感器器件,基本上形成了系列化產(chǎn)品。由于受經(jīng)費、設(shè)備等因素影響,國內(nèi)CCD圖像傳感器的研究進展尚不夠迅速,目前還沒有生產(chǎn)能力,與國際先進水平相比差距很大。據(jù)悉,信息產(chǎn)業(yè)部下屬研究所目前已從美國和俄羅斯引進可見光和紅外CCD芯片生產(chǎn)線并開展試驗工作,這將大大促進我國CCD芯片的產(chǎn)業(yè)化進程。總之,圖像傳感器的發(fā)展趨勢就是：更大的面積,更高的分辨率,更高的感光度或靈敏度,更寬的動態(tài)范圍,更高的集成度,更低的功耗,以適應(yīng)更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域及更靈活的應(yīng)用方式。攝像機硬件方案知識從事安防行業(yè),首先我們來了解攝像機方案,攝像機方案簡單說就是指DSP和CCD/CMOS的搭配〔根據(jù)DSP的型號和高解或低解的CCD搭配。攝像機方案目前都弄得神神秘秘的,資料也不多見,相信大家一聽說攝像方案就覺得頭大,是高手才能掌握的知識,市場也魚目混珠?，F(xiàn)在先弄清楚攝像機的結(jié)構(gòu),如下圖：圖中的每個部分就是一個零器件,組合起來就是一個整體,一個可用的"機器",也就是一個"方案"。下面解析各個部分的功能：

CCD：相當(dāng)與人的眼睛,它的主要工作就是把光影像轉(zhuǎn)成電子信號。CCD上有感光點,每一點就像一顆太陽能電池,被光照到后會產(chǎn)生電能,依照光的照度不同,會產(chǎn)生不同的電能。V-Driver：CCD里頭每一點被光照到產(chǎn)生電能,那如何取出來?就是靠這顆V-DRIVER,它會產(chǎn)生不同的脈波,把CCD每點的訊號"打"出來。我們通常說是CCD的驅(qū)動。CDS/AGC：CCD出來的訊號,在這顆晶片內(nèi)做處理后,送進DSP〔數(shù)字信號處理器。DSP：DigitalSignalProcessor〔數(shù)字信號處理器,主要針對算法運算而產(chǎn)生的一種MCU,不只是在攝像機設(shè)計中用到DSP,現(xiàn)在好多行業(yè)都用到DSP,特別是在算法方面,DSP的應(yīng)用是相當(dāng)廣的,是比較流行的MCU。從DS/AGC出來的模擬信號傳送到DSP進行處理,順便說一下,DSP是數(shù)字信號處理器,怎么能處理模擬信號呢？因為DSP內(nèi)部有一個A/DConverter〔模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字后再進行運算,在攝像機中主要是進行顏色,亮度,白平衡等運算。運算后又把信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出,也就是視頻輸出了。T.G：控制整個處理過程快慢用的,一般都包含在DSP里的,就不多說了。以上部分再加上鏡頭,就是整個攝像機了。了解了攝像機結(jié)構(gòu)后,現(xiàn)在來講攝像機的方案,方案主要是針對DSP來說的,把DSP和CCD搭配起來就是我們所說的方案了,目前攝像機市場上應(yīng)用比較多,占主流地位的是SONY和SHARP生產(chǎn)的DSP。SONY主要有以下幾種方案：SS-1；CXD2163BRSONY公司推出這顆DSP之前已推出了CXD2163,當(dāng)初把CXD2163這個方案叫做SS-1,用CXD2163做出來的機子一直有問題,所以不久就推出CXD2163BR,用來代替CXD2163,方案人們也一直叫做SS-1。SS-1可接高解CCD〔ICX408AK/超低照度ICX258AK〔NTSC和ICX409AK/超低照度ICX259AK〔PAL,還可以接低解CCD〔ICX404AK〔NTSC和ICX405AK〔PAL〔注意：以上CCD尺寸是1/3,還有好多型號的CCD沒有列出,可參考有關(guān)方面的書籍這顆DSP能夠做到電源同步〔電源同步——也稱之為線性鎖定或行鎖定,是利用攝像機的交流電源來完成垂直推動同步,即攝像機和電源零線同步。所以現(xiàn)在好多廠家都在用來做高解的機子。

SS-11；CXD3141或CXD3142這顆DSP是1999年推出的,這款DSP只能接低解的CCD,3142比3141多了鏡像功能,如果SS-11也做到電源同步,就會產(chǎn)生很大的噪訊。所以目前還沒做成電源同步,SONY目前420線的機子幾乎就是這個方案。SS-HQ1；CXD3172AR這顆DSP是SONY20XX推出的,就是520線機子用的DSP,3172目前的技術(shù)還不是特別成熟,存在許多問題,其中發(fā)熱太大,發(fā)熱量比其他DSP大好多,致使一些工程師并不喜歡用。SS-HQ1能接高低解的CCD,而且電源也能做到同步,總體上還是比SS-1好,就是發(fā)熱問題還沒解決。SS-11X；CXD4103R。這顆DSP是20XX推出的,是SONY目前最新的DSP,它解決了SS-HQ1的發(fā)熱問題,但是電源同步時噪訊大。可接高低解的CCD。SHARP低解CCD被業(yè)內(nèi)人士作為低檔機使用,最近又出了D5〔38627。聽說效果可以跟SONY媲美,除了SONY,SHARP外,還有松下,韓國的NEXTCHIP,XX的A-NOVAADPXXXX等,其中韓國NEXTCHIP公司推出的DSP,主要接SHARP低解或SONY低解的CCD。模擬攝像機模擬攝像頭可以將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,進而將其儲存在計算機里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式,并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計算機上運用。攝像機構(gòu)成模擬攝像機主要由三部分組成：鏡頭,傳感器,處理器。1鏡頭：將景物成像在傳感器的感光面上；2圖像傳感器〔CCD：將光信號轉(zhuǎn)化成電信號；3處理器〔DSP：進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,圖像處理,實現(xiàn)各種功能,輸出CVBS信號。攝像機的基本參數(shù)圖像傳感器監(jiān)控類攝像機使用的圖像傳感器分兩種：1CCD—目前占主流的市場份額2COMS—后起之秀,未來的發(fā)展趨勢傳感器的尺寸圖像傳感器的尺寸基本決定了攝像機的檔次。最低照度最低照度是用來衡量攝像機在黑暗的環(huán)境下能看清物體的一個指標,該數(shù)字越低,說明攝像機靈敏度越高,性能越好。國家標準對彩色攝像機亮度靈敏度的特性說明為："攝像機產(chǎn)生的亮度輸出電平為額定電平的一半時,物體的最小照度。"動態(tài)范圍寬動態(tài)就是為了使場景中特別亮的部位和特別暗的部位同時都能看得特別清楚而應(yīng)用的技術(shù)。動態(tài)范圍表示圖像中所包含的從"最暗"至"最亮"的范圍。動態(tài)范圍越大,所能表現(xiàn)的層次越豐富,所包含的色彩空間也越廣。當(dāng)在強光源照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對亮度較低的區(qū)域在圖像中同時存在時,攝像機輸出的圖像會出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度而成白色,而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色,嚴重影響圖像質(zhì)量。背光補償普通攝像機當(dāng)所拍攝物體后面有強光時,會使主體畫面發(fā)黑,從而只能顯出輪廓。而背光補償技術(shù)則可使攝像機能夠在任何環(huán)境中拍攝時自動進行背光補足,使用戶獲得最清晰和最亮麗的圖像。強光抑制當(dāng)強光〔如車燈進入監(jiān)控范圍時,攝像機開啟PLC〔強光抑制功能,可以降低自動光圈對強光的敏感度,避免光圈快速的閉合,而使得畫面快速變暗,達到強光抑制的效果。隱私遮擋在設(shè)備監(jiān)控的范圍內(nèi),可以遮蔽一些區(qū)域以保護隱私。譬如在ATM取款機的監(jiān)控區(qū)域里,用戶輸入密碼的地方則需要隱私遮蔽。白平衡所謂白平衡,就是攝像機對白色物體的還原,它可以校正室內(nèi)和室外環(huán)境的色溫。不管是在室內(nèi)還是室外環(huán)境,人眼看見白色仍是白色,這是因為人眼能適應(yīng)色溫的改變。攝像機并不能同樣的適應(yīng),所以光線發(fā)生改變后拍出來的白色就會變色。白平衡技術(shù)可以糾正這個問題。電子快門電子快門設(shè)置越高,拍攝移動中的物體的邊緣會清晰,但低照效果會差；日夜切換1電子式日夜切換：采用雙通濾光片,攝像機內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)彩色轉(zhuǎn)黑白功能2機