數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)培訓(xùn)教材課件

數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)

基礎(chǔ)培訓(xùn)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)

基礎(chǔ)培訓(xùn)1網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控的基本概念隨著全球數(shù)字化建設(shè)的發(fā)展，數(shù)字視頻和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為遠程監(jiān)控提供了解決方案，也把遠程的概念從城域擴展到城際、國際、甚至洲際的范圍。利用IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體服務(wù)就可以構(gòu)成遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這樣的方式在很大程度上改變了安全防范系統(tǒng)的形態(tài)，使之從傳輸介質(zhì)專用到介質(zhì)共用(利用各種公共信息網(wǎng)絡(luò))。從系統(tǒng)的固定設(shè)置到系統(tǒng)自主生成，由封閉的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)到開放的系統(tǒng)模式。視頻監(jiān)控系統(tǒng)將成為一種可以無所不到的、開放的、可以根據(jù)各種具體要求自動生成的系統(tǒng)，安防系統(tǒng)的邊界將變得模糊，也變得更為廣闊，它將成為網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)業(yè)務(wù)的一種。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控的基本概念隨著全球數(shù)字化建設(shè)2傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)3過渡（模轉(zhuǎn)數(shù)）模擬攝像機編碼器解碼器控制中心及存儲過渡（模轉(zhuǎn)數(shù)）模擬攝像機編碼器解碼器控制中心及存儲4數(shù)字系統(tǒng)交換機/APorPoE交換機管理系統(tǒng)服務(wù)器服務(wù)器電腦顯示

網(wǎng)絡(luò)攝像機數(shù)字系統(tǒng)交換機/APorPoE交換機管理系統(tǒng)服務(wù)器服務(wù)5模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)的比較

模擬系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)前端模擬攝像機數(shù)字?jǐn)z像機傳輸同軸電纜網(wǎng)線中心矩陣虛擬矩陣存儲磁帶或硬盤錄像機NVR或磁盤陣列模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)的比較模擬系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)前端模擬攝像機數(shù)字6前端攝像機前端攝像機7什么是網(wǎng)絡(luò)攝像機？網(wǎng)絡(luò)攝像機也稱IP攝像機，是一種攝像機與計算機相合二為一的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)攝像機的主要部件包括鏡頭、圖像傳感器、一個或多個處理器以及存儲器。處理器用于圖像處理、壓縮、視頻分析和網(wǎng)絡(luò)化功能。存儲器用于保存網(wǎng)絡(luò)攝像機固件（計算機程序），支持本地記錄視頻。

與計算機一樣，網(wǎng)絡(luò)攝像機也有自己的IP地址，可以直接連接網(wǎng)絡(luò)，部署在網(wǎng)絡(luò)連接的任意位置。什么是網(wǎng)絡(luò)攝像機？網(wǎng)絡(luò)攝像機也稱IP攝像機8數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)培訓(xùn)教材課件9CCD與CMOSCCD基本概念

中文譯為"電子耦合組件"(ChargedCoupledDevice)，它就像傳統(tǒng)相機的底片一樣，是感應(yīng)光線的電路裝置，你可以將它想象成一顆顆微小的感應(yīng)粒子，鋪滿在光學(xué)鏡頭后方，當(dāng)光線與圖像從鏡頭透過、投射到CCD表面時，CCD就會產(chǎn)生電流，將感應(yīng)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)碼資料儲存起來。CCD像素數(shù)目越多、單一像素尺寸越大，收集到的圖像就會越清晰。

CCD與CMOSCCD基本概念10CCD與CMOSCMOS基本概念

CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor），互補金屬氧化物半導(dǎo)體，電壓控制的一種放大器件。是組成CMOS數(shù)字集成電路的基本原件。CCD與CMOSCMOS基本概念CMOS（Complemen11CCD與CMOS同等像素下的比較

CCDCMOS成像質(zhì)量好一般靈敏度高低電源消耗量高低性價比低高CCD與CMOS同等像素下的比較CCDCMOS成像質(zhì)量好一12百萬像素攝像機與高清攝像機

百萬像素攝像機：任何攝像機，當(dāng)其像素數(shù)達到100萬時，即可稱之為百萬像素攝像機。高清攝像機：其分辨率為720p或1080p。720和1080這兩個數(shù)字，代表其縱向分辨率。因此，720p高清攝像機提供的分辨率是1280x720(921600像素，不是百萬像素)，1080p高清攝像機提供的分辨率是1920x1080。高清視頻的格式也采用了16：9的縱橫比(相對的，還有5：4和4：3)，并且其視頻幀率也是標(biāo)準(zhǔn)的60fps、50fps、30fps、或25fps(取自電視標(biāo)準(zhǔn))。百萬像素攝像機不一定是高清攝像機高清攝像機一定是百萬像素攝像機。CMOS鏡頭由于性價比高，大量在高清攝像機中得到應(yīng)用。百萬像素攝像機與高清攝像機百萬像素攝像機：13視頻圖像質(zhì)量625行768列25幀模擬監(jiān)控系統(tǒng)圖像電視線:在水平或垂直方向可以辨別的掃描線數(shù)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)圖像像素:是組成數(shù)字圖像的最小單元,根據(jù)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器所提供數(shù)值的大小來還原圖像的色彩和亮度視頻圖像質(zhì)量625行768列25幀模擬監(jiān)控系統(tǒng)圖像數(shù)字監(jiān)控系14視頻圖像質(zhì)量100753550320240640480CIF：352*2884CIF：704*576D1：720*576視頻圖像質(zhì)量100753550320240640480CIF15模擬

正常CIF（352x288）4CIF=（704×576）相當(dāng)于40萬像素網(wǎng)絡(luò)正常D1（720×576）720P(1280×720)

相當(dāng)于100萬像素1080P(1920×1080)相當(dāng)于200萬像素模擬網(wǎng)絡(luò)16H.264編碼格式

H.264是一種高性能的視頻編解碼技術(shù)。目前國際上制定視頻編解碼技術(shù)的組織有兩個，一個是“國際電聯(lián)（ITU-T）”，它制定的標(biāo)準(zhǔn)有H.261、H.263、H.263+等，另一個是“國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）”它制定的標(biāo)準(zhǔn)有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。而H.264則是由兩個組織聯(lián)合組建的聯(lián)合視頻組（JVT）共同制定的新數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn).H.264比MPEG-4降低41%比H.263降低52%比MPEG-2降低67%H.264編碼格式H.264是一種高性能的視頻編解碼17傳輸傳輸18比較的內(nèi)容數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)供電提供POE和電源線兩種模式傳統(tǒng)電源線視頻傳輸網(wǎng)線和光纖同軸電纜和光纖系統(tǒng)組網(wǎng)局域網(wǎng)/城域網(wǎng)/Internet。光纖專線比較的內(nèi)容數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)供電提供POE和電源線兩種19POE供電任何一臺攝像機都需要供電才能讓它有效的工作。網(wǎng)絡(luò)攝像機除了傳統(tǒng)的電源線供電外，還提供了POE的功能，POE的意思是網(wǎng)絡(luò)供電，它的電源是通過網(wǎng)線同步提供的。傳統(tǒng)的模擬攝像機需要獨立的電源線進行供電，而網(wǎng)絡(luò)攝像機的功耗比較小，通過網(wǎng)線既能實現(xiàn)視頻傳輸，又能同時實現(xiàn)供電功能，降低用戶布線的成本，從而降低了整個工程的總造價POE供電任何一臺攝像機都需要供電才能讓它20POE供電優(yōu)勢：

1、節(jié)省電源安裝成本

2、增強網(wǎng)絡(luò)可靠性

3、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容性好

4、安全性好

5、易于安裝POE供電優(yōu)勢：

1、節(jié)省電源安裝成本

2、增強網(wǎng)絡(luò)可靠性

21管理中心管理中心22模擬監(jiān)控管理中心——矩陣模擬監(jiān)控管理中心——矩陣23模擬監(jiān)控管理中心——矩陣優(yōu)點：操作簡單、成本低、容量大、實時性缺點：不能實施網(wǎng)絡(luò)化管理及遠程監(jiān)控模擬監(jiān)控管理中心——矩陣優(yōu)點：24數(shù)字管理中心——虛擬矩陣軟件服務(wù)器數(shù)字管理中心——虛擬矩陣軟件服務(wù)器25數(shù)字管理中心——虛擬矩陣優(yōu)點：可以完全用軟件實現(xiàn)、可以任意擴容、靈活配置、可以實現(xiàn)設(shè)備分布式設(shè)計和布局，以便更好的利用好網(wǎng)絡(luò)資源。

對圖像進行智能分析缺點：成本較高、實時性不如模擬矩陣、傳輸?shù)男ЧQ于編碼模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊數(shù)字管理中心——虛擬矩陣優(yōu)點：26智能分析智能分析27（1）周界警戒及入侵檢測：在復(fù)雜的天氣環(huán)境中（例如雨雪、大霧、大風(fēng)等）精確的偵測和識別單個物體或多個物體的運動情況并進行運動軌跡跟蹤，包括運動方向、運動特征等；

（2）物品被盜或移動檢測；當(dāng)監(jiān)控場景中的物體被盜和移動，算法將自動檢測這種動作，常用于貴重物品和關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)控。

（3）遺留、遺棄物品檢測：當(dāng)一個物體（如箱子、包裹、車輛、人物等）在敏感區(qū)域停留的時間過長，或超過了預(yù)定義的時間長度就產(chǎn)生報警。典型應(yīng)用場景包括機場、火車站、地鐵站等。

（4）流量統(tǒng)計：統(tǒng)計穿越入口或指定區(qū)域的人或物體的數(shù)量。例如為業(yè)主計算某天光顧其店鋪的顧客數(shù)量；

（5）擁擠檢測；識別人群的整體運動特征，包括速度、方向等等，用以避免形成擁塞，或者及時發(fā)現(xiàn)異常情況。典型的應(yīng)用場景包括超級市場、火車站等人員聚集的地方；

智能分析的應(yīng)用（1）周界警戒及入侵檢測：在復(fù)雜的天氣環(huán)境中（例如雨雪、大霧28

（6）PTZ跟蹤；偵測到移動物體之后，根據(jù)物體的運動情況，自動發(fā)送PTZ控制指令，使攝像機能夠自動跟蹤物體，在物體超出該攝像機監(jiān)控范圍之后，自動通知物體所在區(qū)域的攝像機繼續(xù)進行追蹤；

（7）焰火檢測：根據(jù)發(fā)生火情過程中煙火表現(xiàn)出的時-空特征進行煙火的實時檢測；

（8）人體行為分析：在目標(biāo)檢測分類的基礎(chǔ)上，利用人體的各種行為特征對其所進行各種行為的描述和分析，提取哪些危險和有潛在危險的行為，如打斗、搶奪和突然倒地等行為；

（9）人臉識別：自動檢測和識別人物的臉部特征，并通過與數(shù)據(jù)庫檔案進行比較來識別或驗證人物的身份；

（10）車輛識別：識別車輛的形狀、顏色、車牌號碼等特征，并反饋給監(jiān)控者。此類應(yīng)用可以用在被盜車輛追蹤等場景中。智能分析的應(yīng)用

（6）PTZ跟蹤；偵測到移動物體之后，根據(jù)物體的運動情況，29車輛統(tǒng)計：在停車場進出口車牌專用攝像機上設(shè)置通過計數(shù)功能，可對每天進出停車場的車輛數(shù)量進行統(tǒng)計

靜止停車

方向管制車輛統(tǒng)計：在停車場進出口車牌專用攝像機上設(shè)置通過計數(shù)功能，可30非法入侵管制：系統(tǒng)可實現(xiàn)對周界區(qū)域劃分虛擬警戒線，當(dāng)可疑人員非法跨越警戒線時，系統(tǒng)自動報警通知相關(guān)值班監(jiān)控人員。可疑人員報警:對于停留在停車場超過指定時間的人員進行報警并提示，通過這一功能，當(dāng)有人長時間停留在車輛旁邊時可以及時通知監(jiān)控人員，前去察看避免偷車，破壞車輛的事件發(fā)生

非法入侵管制：系統(tǒng)可實現(xiàn)對周界區(qū)域劃分虛擬警戒線，當(dāng)可疑人員31移動物體：識別指定區(qū)域內(nèi)被移動的目標(biāo)，背景改變識別移動物體：識別指定區(qū)域內(nèi)被移動的目標(biāo)，背景改變識別32存儲存儲33碼流的概念

碼流是指視頻文件在單位時間內(nèi)使用的數(shù)據(jù)流量，也叫碼率，是視頻編碼中畫面質(zhì)量控制中最重要的部分。同樣分辨率下，視頻文件的碼流越大，壓縮比就越小，畫面質(zhì)量就越高。

碼流的概念

碼流是指視頻文件在單位時間34雙碼流的概念

一般情況下，視頻分辨率越大，視頻碼率也越大，圖像也越清晰，但與此成正比的，視頻碼流在網(wǎng)絡(luò)傳輸中所占用的帶寬也越大，視頻解碼顯示時占用的系統(tǒng)資源也越多。因此在視頻監(jiān)控所采用的視頻分辨率的越來越高時，現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)很難承載碼率過大的視頻流，現(xiàn)有的計算機對高分辨率的視頻進行多路解碼時也有性能的瓶頸。為了解決這一難題，“雙碼流”的概念應(yīng)運而生。雙碼流，顧名思義，將同一視頻源編出兩路碼流，這兩路碼流可以是同一分辨率的，也可以是不同分辨率的。

雙碼流的概念

一般情況下，視頻分辨率越大，35雙碼流的概念

IP低碼流IP存儲陣列電視墻視頻編碼器模擬攝像機高碼流雙碼流的概念

IP低碼流IP存儲陣列電視墻視頻編碼器模擬攝像36存儲容量的計算

存儲容量的計算

37傳統(tǒng)模擬監(jiān)控存儲設(shè)備硬盤錄像機

通過視頻分配器，將模擬信號一分為二，一路進矩陣，一路進硬盤錄像機進行存儲。傳統(tǒng)模擬監(jiān)控存儲設(shè)備硬盤錄像機38數(shù)字監(jiān)控存儲設(shè)備直連式存儲(DAS)

是直接將DAS存儲設(shè)備連接到服務(wù)器后端，用于擴展應(yīng)用服務(wù)器的存儲容量。其擴展成本最低、物理連接簡單，但是也存在存儲資源歸屬于某一臺或幾臺服務(wù)器、資源利用率低、后續(xù)擴展性差等問題。DAS較適用于存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單且相對固定的應(yīng)用場景，比如某一存儲空間要求穩(wěn)定的服務(wù)器擴展其存儲空間。數(shù)字監(jiān)控存儲設(shè)備直連式存儲(DAS)39視頻存儲架構(gòu)DAS結(jié)構(gòu)（SCSI連接方式）視頻存儲架構(gòu)DAS結(jié)構(gòu)（SCSI連接方式）40存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)

是一種通過網(wǎng)絡(luò)方式連接存儲設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器的存儲構(gòu)架，這個網(wǎng)絡(luò)專用于主機(如監(jiān)控系統(tǒng)中的編碼設(shè)備或錄像管理服務(wù)器)和存儲設(shè)備之間的訪問。當(dāng)有數(shù)據(jù)存取需求時，數(shù)據(jù)可以通過存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在主機和后臺存儲設(shè)備之間高速傳輸。其具有存儲資源集中管理、擴展便利、數(shù)據(jù)塊級傳輸效率高、兼容性高等特點。由于SAN系統(tǒng)將存儲設(shè)備的存儲空間當(dāng)成物理硬盤交由主機管理，存儲傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性程度、主機文件系統(tǒng)的不同，對存儲系統(tǒng)的可靠性影響極大。SAN存儲方案，由于其技術(shù)領(lǐng)先特性，適用于構(gòu)建大型的存儲系統(tǒng)，為大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲、應(yīng)用服務(wù)。存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)41視頻存儲架構(gòu)IPSAN視頻存儲架構(gòu)IPSAN42視頻存儲架構(gòu)iSCSI直連技術(shù)視頻存儲架構(gòu)iSCSI直連技術(shù)43ONVIF協(xié)議

ONVIF協(xié)議

44

ONVIF，全稱OpenNetworkVideoInterfaceForum，即開放性網(wǎng)絡(luò)視頻接口論壇，由Axis、Bosch和Sony三家企業(yè)聯(lián)合推出，是全球影響力最大的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織，其目的是以公開、開放的原則共同制定開放性網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2008年11月，該組織正式發(fā)布了ONVIF第一版規(guī)范——ONVIF核心規(guī)范1.0。這一標(biāo)準(zhǔn)將為網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備之間的信息交換定義通用協(xié)議（諸如裝置搜尋、實時視頻、音頻、元數(shù)據(jù)和控制信息）。

PSIA：（PhysicalSecurityInteroperabilityAlliance）實體安防互通聯(lián)盟，成立于2008年8月。該聯(lián)盟的目標(biāo)是為實體安防系統(tǒng)的硬件和軟件平臺創(chuàng)立一種標(biāo)準(zhǔn)化的接口。該聯(lián)盟致力于使基于IP網(wǎng)絡(luò)的不同安防系統(tǒng)具有兼容性。PSIA內(nèi)也不乏Cisco思科、GE通用電器、Honeywell霍尼韋爾與Panasonic松下等大品牌，后者成員在IP攝像機市場的占有率稍顯遜色。

ONVIF，全稱OpenNetwork45Internal|STCN/PRM|2009|?RobertBoschGmbH2009.Allrightsreserved,alsoregardinganydisposal,exploitation,r