淺談視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特點及其應用_圖文

1、-7-視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全技術(shù)防范體系中一個重要的組成部分,是一種先進的、防范能力極強的綜合系統(tǒng)。它可以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;可以把被監(jiān)視場所的圖像內(nèi)容、聲音內(nèi)容同時傳送到監(jiān)控中心,使被監(jiān)控場所的情況一目了然。同時,視頻監(jiān)控設(shè)備還可以與防盜報警等其他安全技術(shù)防范體系聯(lián)動運行,使防范能力更加強大。特別近幾年來,多媒體技術(shù)及計算機圖像文件處理技術(shù)的發(fā)展,使視頻監(jiān)控設(shè)備在實現(xiàn)自動跟蹤、實時處理等方面更有了長足發(fā)展,從而使視頻監(jiān)控設(shè)備在整個安全技術(shù)防范體系中具有舉足輕重的地位。視頻監(jiān)控系統(tǒng)按視頻信號的傳輸處理方式主要分為模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。模擬

2、視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種局域性視頻監(jiān)控系統(tǒng)。前端部分有攝像機、高速智能球機、一體化攝像機等;傳輸部分有銅纜、視頻放大器和光纖、光端機等傳輸設(shè)備;控制部分可分為主控中心和分控中心,常見的設(shè)備有視頻分配器、畫面分割器、視頻矩陣控制系統(tǒng)、控制鍵盤、監(jiān)視器(墻等;考慮到需要對重要場合的情況進行記錄,可配備有錄像機。典型的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)見圖1:當黑白攝像機、黑白電視機出現(xiàn)時,初期的黑白圖像電視監(jiān)控系統(tǒng)也誕生了。當時的監(jiān)控系統(tǒng)大多采用模擬方式傳輸,最簡單的是將圖像基帶信息直接送入視頻傳輸電纜進行傳送。每一監(jiān)控點的視頻信息都通過一條電纜線直接連接到中心控制室的多路切換控制臺上,通過手動切換的方式選擇控制點圖像使

3、之顯示在電視上。對于要求比較復雜的多進多出,即有多路視頻信號進入和多路視頻信號輸出監(jiān)視,通過模擬矩陣來實現(xiàn),存儲通過多路分時方式記錄在磁帶上。數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)的日益成熟,微機的普及化,為基于PC的多媒體監(jiān)控創(chuàng)造了條件。數(shù)字信號控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為基于微處理器的視頻切換控制加PC機的多媒體管理和基于PC 機實現(xiàn)對矩陣主機的一、模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)1、本地模擬監(jiān)控系統(tǒng)2、數(shù)字信號控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)淺談視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特點及其應用楊璐江西公安?？茖W校,南昌,330002【摘要】【關(guān)鍵詞】視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為各行業(yè)安全防范系統(tǒng)的重要組成部分,它是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。本文分別介紹了模擬

4、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng),對這兩類視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成、技術(shù)特點和關(guān)鍵技術(shù)做了詳細論述。最后介紹了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用。視頻監(jiān)控模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用圖1切換控制及對系統(tǒng)的多媒體管理兩類。1基于微處理器的視頻切換控制加PC 機的多媒體管理系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用微處理器固件發(fā)展的矩陣切換器,將原來分散的全硬件視頻監(jiān)控系統(tǒng)微型集中化,可將視頻切換、對前端的控制等功能集合在一起,一機處理。帶微處理器的矩陣主機可實現(xiàn)以下功能:對單一節(jié)點之中的視頻監(jiān)控、出入口控制、內(nèi)部通訊、報警等進行綜合全面控制;任意一節(jié)點可通過網(wǎng)絡(luò)控制其它節(jié)點所連接的矩陣主機、報警設(shè)備,完成視頻切換、云臺、鏡頭控制及報

5、警聯(lián)動等;可通過軟件實現(xiàn)對眾多矩陣主機和報警接口軟件模塊的控制。2基于PC 機實現(xiàn)對矩陣主機的切換、控制和對系統(tǒng)的多媒體管理系統(tǒng)基于PC 機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用軟件設(shè)計,實現(xiàn)攝像機到監(jiān)視器的視頻矩陣切換,云臺和鏡頭的控制,通過串口連接報警設(shè)備的報警信息,并通過程序編程自動完成視頻切換、云臺控制、報警聯(lián)動、報警錄像等各項控制功能。系統(tǒng)能充分利用PC 機的資源,使視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨電腦技術(shù)的發(fā)展而不斷進步,同時其開放性的結(jié)構(gòu)特性更可使之與其它多種系統(tǒng)如與消防報警系統(tǒng)、出入口管理系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)等實現(xiàn)互動集成。隨著微處理器、微機功能、性能的增強和提高,系統(tǒng)在性能、功能、結(jié)構(gòu)方式、可靠性等方面都發(fā)生了很大

6、的變化,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便靈活、人機交互界面更為友好,與其它技術(shù)系統(tǒng)的接口趨于規(guī)范。但由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中信息流的形態(tài)為模擬的視頻信號,系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是一種單向、單功能、匯總方式的信息采集網(wǎng)絡(luò),具有傳輸介質(zhì)專用的特點,因此系統(tǒng)盡管已發(fā)展到很高的水平,進一步挖潛有限,依然存在許多局限性。模擬監(jiān)控系統(tǒng)的主要缺點有:系統(tǒng)的擴展能力差。對于已經(jīng)建好的系統(tǒng),如要增加新的監(jiān)控點,往往是牽一發(fā)而動全身,新的設(shè)備也很難添加到原有的系統(tǒng)之中;無法形成有效的報警聯(lián)動。而且,由于各部分獨立運作,相互之間的控制很難互通,聯(lián)動只能在有限的范圍內(nèi)進行。隨著多媒體技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字視

7、頻監(jiān)控系統(tǒng)迅速崛起。它是融合了數(shù)字電視技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。它的系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。傳輸利用了網(wǎng)絡(luò),前端終端等在位置上區(qū)分不再明顯;攝像機部分采用IP攝像機和IP高速智能球,由服務器對系統(tǒng)中設(shè)備進行管理,利用客戶端對設(shè)備進行控制監(jiān)視,采用數(shù)字視頻錄像機進行數(shù)據(jù)記錄。目前有兩種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)類型,一種是以數(shù)字錄像設(shè)備為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng),另一種是以嵌入式視頻Web 服務器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)通常分為兩類:一類是基于PC 插卡的多媒體數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng);另一類是嵌入式數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)。1基于PC 插卡的多媒體數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)的日益成熟、微機的普及化

8、,為基于PC 的多媒體監(jiān)控創(chuàng)造了條件?；赑C 機的多媒體圖像監(jiān)控系統(tǒng)由PC 機插視頻卡構(gòu)成。在監(jiān)控現(xiàn)場,有若干個攝像機以及各種檢測、報警探頭與數(shù)據(jù)設(shè)備,通過各自的傳輸線路,匯接到監(jiān)控終端機上。該終端可以是一臺PC 機,也可以是專用的工業(yè)機箱組成的多媒體監(jiān)控終端?；赑C 的視頻監(jiān)控系統(tǒng)終端功能較強,便于現(xiàn)場操作;由于采用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù),數(shù)字多媒體遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控不受距離限制;由于采用大容量磁盤陣列存盤器或光盤存儲器,可以節(jié)省大量的磁帶介質(zhì),同時有利于系統(tǒng)實現(xiàn)多媒體信息查詢。這類監(jiān)控系統(tǒng)功能性較強,便于現(xiàn)場操作;但穩(wěn)定性不夠好,結(jié)構(gòu)復雜,視頻前端較為復雜,可靠性不高;功耗和費用較高,需要多人值守;

9、同時,軟件開放性不好,傳輸距離受限。2嵌入式數(shù)字監(jiān)控錄像監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心,軟硬件可裁減的,適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積等綜合性要求嚴格的專用計算機系統(tǒng),亦即為監(jiān)控系統(tǒng)量體裁衣的專用計算機系統(tǒng)。3、模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點1、數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)二、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)-8-圖2網(wǎng)絡(luò)模塊IP攝像機網(wǎng)絡(luò)視頻錄相機網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器電視墻或屏幕服務器客戶端LAN /WAN嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應用軟件系統(tǒng)等組成,它是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”。嵌入式操作系統(tǒng)是一種實時的,支持嵌入式系統(tǒng)應用的操作系統(tǒng)軟件,它是嵌入式系統(tǒng)極為重要的組成部分,通

10、常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等,嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依靠性、軟件固態(tài)化及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。這類系統(tǒng)為專用系統(tǒng),所以系統(tǒng)小,指令精簡,處理速度快;系統(tǒng)數(shù)據(jù)置于ROMPFLASH MEMORY(只讀存儲器/閃存中,調(diào)用速度快,不會被改變,穩(wěn)定性好;系統(tǒng)處理實時性好,性能穩(wěn)定;文件管理系統(tǒng)更適合于大量的視頻數(shù)據(jù)。但該類系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)功能、音視頻同步等方面很難令人滿意?；谇度胧絎eb服務器技術(shù)的遠程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控主要的原理是:視頻服務器內(nèi)含一個嵌入式Web服務器,采用嵌入式實時操作系統(tǒng)。攝像機傳送來的視頻

11、信號數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮,通過內(nèi)部總線傳送到內(nèi)含的Web服務器。網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接用瀏覽器(如IE或Netscape等觀看Web服務器上的攝像機圖像,授權(quán)用戶還可以控制攝像機云臺鏡頭的動作或?qū)ο到y(tǒng)配置進行操作?；谇度爰夹g(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)不需處理模擬視頻信號的PC機,而是把攝像機輸出的模擬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。遠程網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng),其關(guān)鍵設(shè)備內(nèi)置嵌入式Web服務器的視頻服務器。它廣泛結(jié)合多媒體、圖像處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù),使視頻監(jiān)控基本滿足了人們對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求。嵌入式視頻編碼器具備視頻編碼處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制等強大功能,直接支持網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸和網(wǎng)絡(luò)管

12、理,使得監(jiān)控范圍達到前所未有的廣度。除了編碼器外,還有嵌入式解碼器、控制器、錄像服務器等獨立的硬件模塊,它們可單獨安裝,不同廠家設(shè)備可實現(xiàn)互連?；谇度胧皆O(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)的特點是:由于這種系統(tǒng)的處理器和操作系統(tǒng)捆綁較為緊密、功能專一,是專門設(shè)計的獨立設(shè)備,不像插卡系統(tǒng)那樣受通用計算機系統(tǒng)中其他軟、硬件的影響,因此性能上更穩(wěn)定,且便于安裝,易于實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計,便于管理、維護。嵌入式視頻服務器可達到無論用戶在何時何地,只要在瀏覽器上鍵入嵌入式Web視頻服務器的IP地址,即可監(jiān)控現(xiàn)場。用戶端無需安裝任何專用軟件,只需有IE或Netscape等瀏覽器即可。全數(shù)字技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)徹底打破“閉路電視

13、系統(tǒng)”模擬方式的結(jié)構(gòu)從根本上改變了視頻監(jiān)控系統(tǒng)從信息采集、傳輸處理、系統(tǒng)控制的方式和結(jié)構(gòu)形式。主要體現(xiàn)在如下幾點:前端一體化監(jiān)控系統(tǒng)的前端如攝像頭,以往輸出的是模擬信號,現(xiàn)在的攝像頭可直接輸出打成IP包的視頻信號。這種一體化意味著多種技術(shù)的整合、嵌入式構(gòu)架、適用和適應性更強,為整個系統(tǒng)的集成化奠定了基礎(chǔ)。傳輸網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)化意味著系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將由集總式向集散式系統(tǒng)發(fā)展,集散式系統(tǒng)可采用多層分級的結(jié)構(gòu)形式,將整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件和軟件資源以及任務和負載得以共享,這也是系統(tǒng)集成與整合的重要基礎(chǔ)。處理數(shù)字化數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)由于全部采用數(shù)字技術(shù),即信息處理的數(shù)字化,這意味著信息流

14、可以采用業(yè)內(nèi)標準的數(shù)字化技術(shù)、編碼壓縮方式、開放式的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議以及具有微內(nèi)核技術(shù)的實時多任務、多用戶,分布式操作系統(tǒng),以實現(xiàn)搶先任務調(diào)度算法的快速響應。在軟硬件設(shè)計上可以采用標準化、模塊化和系列化的設(shè)計,系統(tǒng)設(shè)備的配置更具有通用性、開放性、系統(tǒng)的組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、人機界面友好以及系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維修簡單化等優(yōu)點。系統(tǒng)運行也可以互為熱備份和具備容錯功能等。系統(tǒng)集成化系統(tǒng)集成化正是由于構(gòu)建系統(tǒng)的各子系統(tǒng)均可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化,特別是使視頻監(jiān)控系統(tǒng)與弱電系統(tǒng)中其他各子系統(tǒng)間可以實現(xiàn)無縫連接,從而實現(xiàn)了在統(tǒng)一的操作平臺上進行統(tǒng)一管理和統(tǒng)一控制。近年來,視頻監(jiān)控在各行業(yè)得到了廣泛的

15、應用。生活中有小區(qū)安全監(jiān)控,電訊行業(yè)有機站監(jiān)控,銀行系統(tǒng)有柜員制監(jiān)控,林業(yè)部門有火情監(jiān)控,交通方面有違章和流量監(jiān)控等等。從功能上講視頻監(jiān)控可用于安全防范、信息獲取和指揮調(diào)度等方面。2、基于嵌入式Web技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)3、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點三、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用-9-初期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用的是模擬式,近年來數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)以獨特的技術(shù)優(yōu)勢占領(lǐng)了越來越大的監(jiān)控市場,廣泛應用在電信、電力、交通、銀行、水利、智能大廈等領(lǐng)域。在電信局無人值守機房、電力無人值守變電站、水文站、銀行營業(yè)所等場所,通常具有以下特點:有重大經(jīng)濟價值,安全防范要求高,在地理位置上分布較廠或位置較偏僻。利用數(shù)字視頻遠程監(jiān)

16、控技術(shù)可在本系統(tǒng)內(nèi)建立監(jiān)控調(diào)度中心、對遠端現(xiàn)場的圖像聲音及其他敏感數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控以便對敏感事件進行快速反應。具體實現(xiàn)的方式是:利用各種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)如DDN、ISDN、El、xDSL,把經(jīng)過數(shù)字化壓縮、編碼的視頻、音頻、報警感應數(shù)據(jù)傳輸置監(jiān)控中心,中心的計算機對各種數(shù)據(jù)進行解壓縮、解編碼同時回放視頻、音頻,對報警事件進行告警處理?！緟⒖嘉墨I】(3添加kernel中對GPIO口通用操作的支持(4修改有關(guān)內(nèi)存分配的內(nèi)容ez-ipupdate程序用于實現(xiàn)動態(tài)域名解析(DDNS的功能,移植自uClinux-dist中的ez-ipupdate包。使用此模塊的DDNS功能,系統(tǒng)開機運行即自動登記已注冊的動態(tài)域名。ez-ipupdate基本實現(xiàn)了DDNS的規(guī)范流程,但它直接讀取端口的IP地址,這對于直接使用公網(wǎng)IP的用戶是可以的。而有些計算機可能并不是直接連接公網(wǎng),直接獲取端口IP不合適,需要適當修改程序。應用服務模塊iplay是運行在嵌入式系統(tǒng)上用來控制系統(tǒng)硬件,同時完成與客戶端軟件交互過程的程序。系統(tǒng)啟動時會自動運行這個程序,視頻音頻壓縮處理芯片IME6410只有通過這個程序才能正常工作。其工作模式是一個多線程的工作組合模式。主控程序首先對系統(tǒng)初始化,在完成了必要的初始化過程以后創(chuàng)建與其他模塊對應的工作線程