安全防范技術(shù)——視頻監(jiān)控技術(shù)綜述模板.doc

1、安全防范技術(shù)視頻監(jiān)控技術(shù)綜述154402145 胡清視頻監(jiān)控技術(shù)， 又稱電視監(jiān)控技術(shù)，以電視攝像技術(shù)為基礎(chǔ)。電視監(jiān)控成為安防系統(tǒng)的核心技術(shù)已經(jīng)是不爭的事實，既是電視技術(shù)自身的進步所致，也是安防系統(tǒng)作用與功能的提升和應(yīng)用領(lǐng)域拓展的必然。電視技術(shù)的飛速發(fā)展一方面使經(jīng)典的系統(tǒng)達到了一個很高的水平，系統(tǒng)模式更加成熟， 產(chǎn)品性能極大地提高、 環(huán)境適應(yīng)性越來越寬、價格卻越來越低，另一方面又產(chǎn)生了許多新的概念、新的系統(tǒng)模式、新的產(chǎn)品和應(yīng)用方式，現(xiàn)代電視監(jiān)控初露端倪。安全技術(shù)防范中，常玉報警技術(shù)、出入口控制技術(shù)等其他安全防范技術(shù)聯(lián)動運行，組成綜合監(jiān)控系統(tǒng)，使防范能力更加強大。一、視頻監(jiān)控技術(shù)的特點（一）信息量

2、大、準確性高視頻技術(shù)本身是一種主動的探測手段、 它不同于一般光強探測的方式（物理量探測），是一種直接對目標(biāo)的探測（目前還不是自動的探測），同時，又是實時動態(tài)監(jiān)控的最佳手段，綜觀全局、一目了然。因此，是實現(xiàn)安防系統(tǒng)三要素（ 探測、系統(tǒng)監(jiān)控、周界和出入管理 ）的主要技術(shù)；（二）它是其它技術(shù)系統(tǒng)有效的輔助手段例如成為防入侵報警系統(tǒng)的復(fù)核手段。 在早期的安防系統(tǒng)中， 電視監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是報警復(fù)核， 由于成本高，只能在高安全要求的部位采用?，F(xiàn)在已是各種技術(shù)系統(tǒng)（報警、特征識別、建筑環(huán)境監(jiān)控等）普遍采用的輔助技術(shù)。它實時、真實、直觀的信息又是指揮系統(tǒng)決策的主要依據(jù)；（三）記錄信息的完整和真實性信息的記錄

3、和存貯是安防系統(tǒng)的基本功能要求， 電視監(jiān)控系統(tǒng)所記錄的信息是安防系統(tǒng)中 最完整和真實 的內(nèi)容，是可以作為證據(jù)和為事后的調(diào)查提供依據(jù)的東西， 這是其它技術(shù)系統(tǒng)作不到的。 它不僅可以記錄事件發(fā)生的狀態(tài)、 時間、還可以記錄事件發(fā)展的過程和處理結(jié)果；（四）可以和安防系統(tǒng)外的技術(shù)系統(tǒng)實現(xiàn)資源共享如消防、樓宇管理等。安防系統(tǒng)中可以與其它建筑自動化系統(tǒng)實現(xiàn)充分資源共享的只有電視監(jiān)控； 出入口管理可以和其它管理系統(tǒng)實現(xiàn)資源共享 ，但由于安全要求上的巨大差別，共享程度有限，而且效果也不太好；（五）電視監(jiān)控是安防系統(tǒng)技術(shù)、功能集成的核心。集成是建筑智能化的基本要求，安防系統(tǒng)也是如此。通常，實現(xiàn)系統(tǒng)集成的最佳途徑是

4、： 以一個子系統(tǒng)為核心進行功能的擴展，實現(xiàn)與其它子系統(tǒng)的功能聯(lián)動、形成統(tǒng)一的控制平臺（操作界面）。當(dāng)前安防系統(tǒng)中最通用、 也是最合理的繼承方式就是：以電視監(jiān)控系統(tǒng)的中心設(shè)備（如視頻矩陣）為核心，實現(xiàn)與其它子系統(tǒng)的功能聯(lián)動（圖像切換、啟動聯(lián)動裝置） ，并建立一個綜合的人機交互界面。以其它系統(tǒng)為核心，也可以實現(xiàn)系統(tǒng)的技術(shù)、功能集成，但圖像處理的開銷使它們都不如前者合理、經(jīng)濟；（六）電視監(jiān)控是對日常業(yè)務(wù)工作影響最小的安全系統(tǒng)。安防系統(tǒng)的運行是正常的業(yè)務(wù)工作交織在一起的， 處理不當(dāng)會互相干擾，如報警系統(tǒng)的布 / 撤防、出入管理的身份識別對日常業(yè)務(wù)的影響。電視監(jiān)控系統(tǒng)由于其工作的特點， 是一種對日常業(yè)務(wù)

5、影響最小的系統(tǒng)。采集圖像信息及被動的工作方式?jīng)Q定了電視監(jiān)控技術(shù)的上述特點。也決定了電視監(jiān)控技術(shù)在安防系統(tǒng)的重要地位。二、視頻監(jiān)控的基本模式視頻監(jiān)控將分布廣泛、 數(shù)量巨大的圖像集中起來 （到監(jiān)控中心），進行觀察、記錄的處理是主要的工作方式。按系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，視頻監(jiān)控的基本模式分 集總式和分布式兩種。（一）集總式系統(tǒng) -最經(jīng)典又最常用的系統(tǒng)模式1、基本特征是 ：所有的圖像信號都傳送到一個中心點，連接到一個中心設(shè)備上（典型的是視頻矩陣控制器） 。通過它對圖像信號切換和分配，實現(xiàn)各種顯示方式， 并將圖像信號傳送至其它需要共享圖像資源的地點，它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是標(biāo)準的星形結(jié)構(gòu)。目前，大多數(shù)電視監(jiān)控系統(tǒng)采用這種

6、模式， 無論系統(tǒng)規(guī)模的大小(大至千路、小至幾路 )。系統(tǒng)中的信息流是基帶視頻信號，所以人們認為它是模擬系統(tǒng)的代表方式。 其實現(xiàn)以視頻服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻矩陣為中心，也可以構(gòu)成數(shù)字化的集總式系統(tǒng)， 但這種方式表現(xiàn)不出數(shù)字視頻的特點和優(yōu)勢。多級星形結(jié)構(gòu)也是集總式系統(tǒng)的一種形式，使用于分級管理的場合， 這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)系統(tǒng)圖像資源的充分共享比較困難。2、主要特點是：（ 1）系統(tǒng)（監(jiān)控中心）擁有最完整的資源。 它不僅可同時獲得系統(tǒng)的全部圖像信號， 而且擁有系統(tǒng)最大的帶寬 （等于總路數(shù)乘上每路德視頻帶寬），所以，可以充分地實現(xiàn)系統(tǒng)和設(shè)備的技術(shù)能力，得到較高的技術(shù)指標(biāo)；（ 2）最佳的觀察效果 。系統(tǒng)可以實時的

7、選擇任何圖像來觀看，以現(xiàn)行電視制式顯示圖像都是符合人們的觀看習(xí)慣的。 目前，系統(tǒng)顯示圖像的效果數(shù)字系統(tǒng)還達不到；（ 3）最小的系統(tǒng)開銷。 遠距離傳輸和傳輸過程中的干擾使模擬系統(tǒng)的弱勢之處，一是帶寬的限制，二是干擾引起的圖像劣化的不可修復(fù)。但是對許多局域性的系統(tǒng)， 這兩個問題對圖像質(zhì)量的影響不大， 模擬的集總式系統(tǒng)仍是獲得高質(zhì)量圖像開銷最低的方式；（ 4）技術(shù)成熟、產(chǎn)品配套完整，相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準齊備，用戶可有多種選擇。中心控制設(shè)備是集總式系統(tǒng)的核心， 也是系統(tǒng)可靠性的要點，出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致全系統(tǒng)失效，系統(tǒng)的可擴展性差也是它的不足之處。（二）分布式系統(tǒng) -系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向它的基本特征是： 系統(tǒng)圖像

8、資源的分布管理和統(tǒng)一調(diào)用（資源共享）。在模擬條件下，采用圖像與控制、數(shù)據(jù)雙網(wǎng)，可以構(gòu)成分布式系統(tǒng)，但這種方式比之集總式系統(tǒng)并沒有優(yōu)勢而言。 以數(shù)字視頻和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)成的分布式系統(tǒng)最能顯示出效率 （節(jié)省資源）、靈活、易擴展、充分資源共享及高圖像質(zhì)量方面的優(yōu)勢，前端控制（節(jié)點）設(shè)備是分布式的核心， 它既是區(qū)域內(nèi)前端設(shè)備的控制和管理設(shè)備， 又是構(gòu)成 LAN 或 INTRANET 的節(jié)點設(shè)備。這個網(wǎng)絡(luò)上的任一節(jié)點 （前端控制設(shè)備和中心監(jiān)控室） 都可以得到系統(tǒng)的全部圖像信息， 對其他節(jié)點（區(qū)域內(nèi)）的前端設(shè)備進行功能遙控。分布式電視監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)點設(shè)備有視頻服務(wù)器、 視頻網(wǎng)關(guān)和數(shù)字錄像設(shè)備（ DVR ）

9、等，系統(tǒng)地拓撲結(jié)構(gòu)可以使星形或環(huán)形。采用網(wǎng)絡(luò)（ WEB ）攝像機可以構(gòu)成分布式監(jiān)控系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)式監(jiān)控系統(tǒng)，這時每個前端攝像機都是一個獨立的節(jié)點。顯然，把兩種基本模式結(jié)合起來，這就是所謂的數(shù) /?；旌戏绞剑媚M方式的實時性、 高分辨率和局域范圍內(nèi)的低開銷， 結(jié)合數(shù)字在圖像記錄、遠程傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理方面的優(yōu)勢。針對具體環(huán)境條件，可以更靈活的構(gòu)筑電視監(jiān)控系統(tǒng)。三、視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成視頻監(jiān)控設(shè)備 包含光端機，光纜終端盒，云臺，云臺解碼器，視頻矩陣，硬盤錄像機，監(jiān)控攝像機,鏡頭 ,支架。視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成部分包括監(jiān)控前端、管理中心、監(jiān)控中心、 PC 客戶端及無線網(wǎng)橋。各組成部分的說明如下：（一）監(jiān)控前端用于

10、采集被監(jiān)控點的監(jiān)控信息，并可以配備報警設(shè)備。 普通攝像頭 +視頻服務(wù)器。 普通攝像頭可以是模擬攝像頭，也可以是數(shù)字攝像頭。原始視頻信號傳到視頻服務(wù)器， 經(jīng)視頻服務(wù)器編碼后，以 TCP/IP協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)傳至其他設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)攝像頭。 網(wǎng)絡(luò)攝像頭是融攝像、視頻編碼、 Web 服務(wù)于一體的高級攝像設(shè)備， 內(nèi)嵌了 TCP/IP 協(xié)議棧?？梢灾苯舆B接到網(wǎng)絡(luò)。（二）管理中心承擔(dān)所有前端設(shè)備的 管理、控制、報警處理、錄像、錄像回放、 PC 機回放、用戶管理等工作。 各部分功能分別由專門的服務(wù)器各司其職。（三）監(jiān)控中心用于集中對所轄區(qū)域進行監(jiān)控 ，包括電視墻、監(jiān)控客戶終端群組成。系統(tǒng)中可以有一個或多個監(jiān)控中心。（

11、四） PC 客戶端在監(jiān)控中心之外，也可以由PC 機接到網(wǎng)絡(luò)上進行 遠程監(jiān)控 。（五）無線網(wǎng)橋無線網(wǎng)橋用于 接入無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并訪問互聯(lián)網(wǎng) 。通過無線網(wǎng)橋，可以將 IP 網(wǎng)上的監(jiān)控信息傳至無線終端，也可以將無線終端的控制指令傳給 IP 網(wǎng)上的視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。 常用的無線網(wǎng)絡(luò)為CDMA 網(wǎng)絡(luò)。四、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計整個系統(tǒng)中，前端設(shè)備以攝像機為核心，實現(xiàn)圖像信息的采集，它決定系統(tǒng)的基本圖像質(zhì)量和觀察效果。 建立一個中心控制室是安防系統(tǒng)通用的，已被大家接受的工作方式，無論采用什么系統(tǒng)模式。中心控制室設(shè)備主要完成圖像顯示、 記錄和系統(tǒng)控制， 它的選擇取決于系統(tǒng)模式，也決定了系統(tǒng)的傳輸方式或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

12、 電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計就是圍繞這三個環(huán)節(jié)，按一下幾個層面進行。（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計的第一步：確定系統(tǒng)模式，選擇系統(tǒng)控制設(shè)備、前端控制設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備） ；確定系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、線纜及傳輸設(shè)備；完成電視監(jiān)控系統(tǒng)的基本構(gòu)架。（二）系統(tǒng)的集成方式與其它系統(tǒng)地關(guān)系根據(jù)電視監(jiān)控在安防系統(tǒng)中的作用和功能要求， 確定與其它子系統(tǒng)的集成方式；明確圖像與其它信息（報警等）的相互關(guān)系（自動切換、記錄）和聯(lián)動機構(gòu)的觸發(fā)方式； 確定各子系統(tǒng)間接口方式和設(shè)備，確定與其它系統(tǒng)（建筑環(huán)境管理等）的關(guān)系和接口；確定安防系統(tǒng)的統(tǒng)一管理、操作（人機交互）界面。完成這一步驟的標(biāo)志是畫出系統(tǒng)圖和設(shè)備連接圖。（三）設(shè)備目標(biāo)根據(jù)防護功能的

13、要求， 具體提出電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。 它是可以實際操作（測量）的量化指標(biāo)，從系統(tǒng)采集、記錄圖像信息的完整性和有效性。系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)主要有：1、圖像完整性： 從空間和時間兩個角度評價，反映攝像機視場對監(jiān)控部位和過程的覆蓋。2、圖像的鑒別等級： 表示圖像的信息量和實用價值。這兩個設(shè)計目標(biāo)反映系統(tǒng)在安全防護方面的實際效果， 主要與系統(tǒng)攝像機的部局、選型、鏡頭的匹配等有關(guān)。（四）中心監(jiān)控室圖像的顯示和記錄是系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的要點，與安防系統(tǒng)的運行和管理方式有關(guān)，直接影響電視監(jiān)控系統(tǒng)的實際效果。 顯示方式有： 重點部位的固定監(jiān)視、一般部位的組合監(jiān)視（多畫面、時序）和報警聯(lián)動的切換顯示。記錄方式主要有：

14、 集中記錄和分布記錄方式和全部圖像、 重點圖像連續(xù)的實時記錄、由報警出發(fā)的圖像記錄（包括報警前的紀錄）及多畫面的組合記錄（拼接、貞切換等） 。（五）設(shè)備匹配主要是前端設(shè)備 （攝像機和配套設(shè)備）的選擇和匹配，以適應(yīng)現(xiàn)場的環(huán)境（氣候、照度、供電、干擾及建筑基礎(chǔ)） ，并且最合理、最經(jīng)濟的實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。五、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的評價量化角度評價技術(shù)，包括相關(guān)的標(biāo)準和科學(xué)的評價方法， 是規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計和控制工程質(zhì)量的基礎(chǔ)條件之一， 核心是建立一個全面、 客觀的指標(biāo)體系。電視監(jiān)控系統(tǒng)的評價是多方面的，如系統(tǒng)的功能、適用性、環(huán)境適應(yīng)性、經(jīng)濟性等。系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)是評價的主要依據(jù)，但對系統(tǒng)圖像質(zhì)量的基本評價也十分重

15、要。由于數(shù)字視頻技術(shù)和設(shè)備的出現(xiàn)，導(dǎo)致了許多基本概念的差異和改變， 也導(dǎo)致了評價方法和評價結(jié)果的差異，這是必須搞清的。下面對幾個主要的概念予以說明：（一）顯示器制式現(xiàn)行電視的制式是由掃描方式和彩色信息的疊加方式來描述的。掃描是對圖像的分解，用行頻、貞（場）頻來表示，它基本上決定了圖像的垂直分辨率； 而水平分辨率是由圖像水平方向上可以分辨的黑白相間條子的數(shù)量（ TVL ）來表示，與圖像器件的像素量、信道的帶寬及掃描的聚集性能有關(guān)。數(shù)字視頻則不然，它是由圖像格式（像素的點陣）和亮度、 色度信號的取樣比來表示，圖像格式基本上決定了圖像的（水平、垂直）分辨能力。（二）圖像連續(xù)性模擬電視的連續(xù)性是由他的

16、制式（貞頻）決定的，從信源一直到顯示是不變的。有些監(jiān)視器的所謂 50/100 貞的方式，只是通過插值來改善視覺效果， 信息量并無增加。 而數(shù)字視頻的連續(xù)性是由其貞率來決定的，由于設(shè)備的數(shù)據(jù)處理速度或傳輸信道的數(shù)據(jù)率的限制， 它是會改變的，通常是不會優(yōu)于模擬系統(tǒng)的。（三）視頻帶寬與數(shù)據(jù)率視頻信號的帶寬 （頻率范圍）反映圖像描述細節(jié)的程度，而視頻信道的通頻帶是信道的基本特性之一， 是限制了圖像水平分辨率的主要因素。數(shù)字視頻表示圖像細節(jié)的能力與每貞圖像的數(shù)據(jù)量有關(guān)， 傳輸鏈路的數(shù)據(jù)率（有時也用帶寬）是表示鏈路特性的主要指標(biāo)，它限制圖像的貞率，影響圖像的連續(xù)性。（四）信噪比模擬電視信號的信噪比是圖像信號 （峰值）與噪聲信號（有效值）的比，噪聲是由光電器件的量子效應(yīng)、 電子器件的熱噪聲和傳輸過程中外來的干擾所致。數(shù)字視頻有一個相類似的指標(biāo)- 峰值信噪比（ PSRN），它是反映系統(tǒng)在量化和編碼過程造成圖像信號能量分布的變化。（五）主觀評價圖像技術(shù)最基本的評價方法，模擬系統(tǒng)的主觀測試是 VIDEO 到 VIDEO 的比