視頻監(jiān)控系統(tǒng)介紹文檔

1、視頻監(jiān)控系統(tǒng)介紹文檔1視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展階段概述 視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了二十幾年時(shí)間的發(fā)展，從最早模擬監(jiān)控到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，可以說(shuō)發(fā)生了巨大的變化。從技術(shù)角度出發(fā)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展劃分為第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)，到第二代基于“PC多媒體卡”數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)(基于DVR) ，到第三代網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)（基于DVS）。而目前，智能化監(jiān)控也成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)重要的發(fā)展趨勢(shì)。1.模擬視頻監(jiān)控模擬信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機(jī)等組成，利用視頻傳輸線將來(lái)自攝像機(jī)的視頻連接到監(jiān)視器上，利用視頻矩陣主機(jī)，采用鍵盤(pán)進(jìn)行切換和控制，錄像采用使用磁帶的長(zhǎng)時(shí)間錄像機(jī)；遠(yuǎn)距離圖像傳輸采用模擬

2、光纖，利用光端機(jī)進(jìn)行視頻的傳輸。在20世紀(jì)90年代初以前，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)。圖像信息采用視頻電纜，以模擬方式傳輸，一般傳輸距離不能太遠(yuǎn)，主要應(yīng)用于小范圍內(nèi)的監(jiān)控，監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看。傳統(tǒng)的模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)有很多局限性：（1） 有線模擬視頻信號(hào)的傳輸對(duì)距離十分敏感；（2） 有線模擬視頻監(jiān)控?zé)o法聯(lián)網(wǎng)，只能以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)，并且使得布線工程量極大；（3） 有線模擬視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)會(huì)耗費(fèi)大量的存儲(chǔ)介質(zhì)（如錄像帶），查詢?nèi)∽C時(shí)十分煩瑣。2模擬-數(shù)字” 監(jiān)控系統(tǒng)是以數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)DVR為核心半模擬-半數(shù)字方案，從攝像機(jī)到DVR仍采用同軸

3、纜輸出視頻信號(hào)，通過(guò)DVR同時(shí)支持錄像和回放，并可支持有限IP網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，由于DVR產(chǎn)品五花八門(mén)，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，所以這一代系統(tǒng)是非標(biāo)準(zhǔn)封閉系統(tǒng)，DVR系統(tǒng)仍存在大量局限：(1) “模擬-數(shù)字”方案仍需要在每個(gè)攝像機(jī)上安裝單獨(dú)視頻纜，導(dǎo)致布線復(fù)雜性。(2)DVR典型限制是一次最多只能擴(kuò)展16個(gè)攝像機(jī)。有限可管理性 您需要外部服務(wù)器和管理軟件來(lái)控制多個(gè)DVR或監(jiān)控點(diǎn)。（3）有限遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制能力有限，不能從任意客戶機(jī)訪問(wèn)任意攝像機(jī)。只能通過(guò)DVR間接訪問(wèn)攝像機(jī)。（4）磁盤(pán)發(fā)生故障風(fēng)險(xiǎn)，“模擬-數(shù)字”方案錄像沒(méi)有保護(hù)，容易導(dǎo)致丟失。3.網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控20世紀(jì)90年代末，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，基于嵌

4、入式Web服務(wù)器技術(shù)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)。其主要原理是：視頻服務(wù)器（DVS）內(nèi)置一個(gè)嵌入式Web服務(wù)器，采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。攝像機(jī)等傳感器傳送來(lái)的視頻信息，由高效壓縮芯片壓縮，通過(guò)內(nèi)部總線傳送到內(nèi)置的Web服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務(wù)器上的圖像信息，授權(quán)用戶還可以控制傳感器的圖像獲取方式。這類系統(tǒng)可以直接連入以太網(wǎng)，省掉了各種復(fù)雜的電纜，具有方便靈活、即插即看等特點(diǎn)，同時(shí)，用戶也無(wú)需使用專用軟件，僅用瀏覽器即可。 基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)不需處理模擬視頻信號(hào)的PC，而是把攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)通過(guò)嵌入式視頻編碼器直接轉(zhuǎn)換成IP數(shù)字信號(hào)。嵌

5、入式視頻編碼器具備視頻編碼處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等強(qiáng)大功能，直接支持網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理，使得監(jiān)控范圍達(dá)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(wù)器等獨(dú)立的硬件模塊，它們可單獨(dú)安裝，不同廠家設(shè)備可實(shí)現(xiàn)互連。（1） 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)）上傳輸圖像數(shù)據(jù)，基本上不受距離限制，信號(hào)不易受干擾，可大幅度提高圖像品質(zhì)和穩(wěn)定性；（2）網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控可利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)帶寬可復(fù)用，無(wú)須重復(fù)布線；（3） 數(shù)字化存儲(chǔ)成為可能，經(jīng)過(guò)壓縮的視頻數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在磁盤(pán)陣列中或保存在光盤(pán)中，查詢十分簡(jiǎn)便快捷。（4）堅(jiān)固冗余存儲(chǔ)器可同時(shí)利用SCSI、RAID以及磁帶備份存

6、儲(chǔ)技術(shù)永久保護(hù)監(jiān)視圖像不受硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器故障影響。2視頻監(jiān)控核心產(chǎn)品與主要技術(shù)概述主要技術(shù)核心產(chǎn)品模擬監(jiān)控電視、電子技術(shù)攝像機(jī)、矩陣主機(jī)數(shù)字監(jiān)控視頻編解碼技術(shù)數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)（DVR）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控IT技術(shù)視頻服務(wù)器(DVS)軟件平臺(tái)視頻監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)階段核心產(chǎn)品與主要技術(shù)如下表所示 2.1 攝像機(jī)攝像機(jī)作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備來(lái)攝取視頻信號(hào)，然后通過(guò)傳輸系統(tǒng)（可以是有線傳輸方式、無(wú)線傳輸方式、微波傳輸方式、光纖傳輸方式、雙絞線平衡傳輸方式和電話線傳輸?shù)榷喾N傳輸系統(tǒng)方式）將信號(hào)傳輸至主控設(shè)備。攝像機(jī)一般可包括攝像機(jī)鏡頭、攝像機(jī)防護(hù)罩、旋轉(zhuǎn)云臺(tái)、解碼器和安裝支架等組件。其基本參數(shù)有;成像器件（目前基本采用C

7、CD固定成像元件）、電源種類（220V AC，24V AC，12V DC等）、信號(hào)種類（彩色/黑白）、最低照度（LUX），是否帶逆光補(bǔ)償、分辨率、靶面尺寸、鏡頭接口（ C/CS）等。鏡頭：鏡頭是將觀察目標(biāo)的光像聚焦于CCD成像器件上的元件，根據(jù)作用不同可分為常用鏡頭、特殊鏡頭（廣角鏡頭、針孔鏡頭等）兩類。其基本參數(shù)有：焦距、光圈（自動(dòng)、手動(dòng)）、視場(chǎng)角、鏡頭安裝接口（C/CS）、景深等。云臺(tái):云臺(tái)是控制現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)的設(shè)備，其控制的主要功能有攝像機(jī)的上、下、左、右旋轉(zhuǎn)、鏡頭的變焦、接收?qǐng)?bào)警輸入、產(chǎn)生報(bào)警輸出等。攝像機(jī)按照性能的不同可分為四類： 普通攝像機(jī)：適用于室內(nèi)正常照明情況或室外白天； 暗光攝像

8、機(jī)：適用于室內(nèi)無(wú)正常照明情況； 微光攝像機(jī)：適用于室外月光或星光下； 紅光攝相機(jī)：適用于室內(nèi)外無(wú)照明燈場(chǎng)。若按照結(jié)構(gòu)組成的不同則可分為四類： 固定攝相機(jī)：用于監(jiān)控哦哦那個(gè)固定目標(biāo)； 可旋轉(zhuǎn)式：帶旋轉(zhuǎn)云臺(tái)攝相機(jī)； 球形攝像機(jī)：三百六十度水平旋轉(zhuǎn)，九十度垂直旋轉(zhuǎn)； 半球形攝像機(jī)：吸頂安裝。攝相機(jī)性能指標(biāo)： 清晰度：一般多給出水平清晰度。電視監(jiān)控系統(tǒng)使用的攝像機(jī)，要求彩色攝像機(jī)水平清晰度在300線以上，黑白攝像機(jī)在350線以上。 照度：是衡量攝像機(jī)在什么光照強(qiáng)度的情況下，可以輸出正常圖像信號(hào)的一個(gè)指標(biāo)。一般是給出“正常照度”和“最低照度”兩個(gè)指標(biāo)。照度一般用“勒克斯”（Lux）表示。 信噪比：也是攝

9、像機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。信噪比的是指攝像機(jī)的圖像信號(hào)與它的噪聲信號(hào)之比。常用用S/N表示。信噪比一般用分貝（dB）表示，一般要求其信噪比高于46dB。2.2矩陣主機(jī)矩陣主機(jī)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)多路視/音頻信號(hào)的選擇切換（輸出到指定的監(jiān)視器或錄像機(jī)），并通過(guò)通信線對(duì)指定地址的前端設(shè)備（云臺(tái)、電動(dòng)鏡頭、雨刷、照明燈或攝像機(jī)電源等）進(jìn)行各種控制。2.3數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)（DVR）它是一套進(jìn)行圖像存儲(chǔ)處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有對(duì)圖像/語(yǔ)音進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間錄像、錄音、遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制的功能，DVR集合了錄像機(jī)、畫(huà)面分割器、云臺(tái)鏡頭控制、報(bào)警控制、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)任宸N功能于一身，用一臺(tái)設(shè)備就能取代模擬監(jiān)控系統(tǒng)一大堆設(shè)備的功能，而

10、且在價(jià)格上也逐漸占有優(yōu)勢(shì)。硬件組成：DVR系統(tǒng)的硬件主要由CPU，內(nèi)存，主板，顯卡，視頻采集卡，機(jī)箱，電源，硬盤(pán)，連接線纜等構(gòu)成，讓我們從系統(tǒng)學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，來(lái)分析這些部件的穩(wěn)定性和可靠性。 傳統(tǒng)DVR視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：2.4網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（DVS）DVS(digital video server)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、又叫數(shù)字視頻編碼器，是一種壓縮、處理音視頻數(shù)據(jù)的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，由音視頻壓縮編解碼器芯片、輸入輸出通道、網(wǎng)絡(luò)接口、音視頻接口、RS485串行接口控制、協(xié)議接口控制、系統(tǒng)軟件管理等構(gòu)成，主要是提供視頻壓縮或解壓功能，完成圖象數(shù)據(jù)的采集或復(fù)原等,目前比較流行的基于MPEG-4或H.264

11、的圖像數(shù)據(jù)壓縮通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)的處理。它是一種實(shí)現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸處理的專用設(shè)備，它由音視頻編碼器、網(wǎng)絡(luò)接口、音視頻接口RS422/RS485串行接口、RS232串行接口等構(gòu)成。 音視頻壓縮編碼器：由于模擬視頻數(shù)據(jù)量非常大，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)化后，數(shù)據(jù)量也很大，故要利用成熟的編碼技術(shù)，將視頻數(shù)據(jù)在滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸要求的技術(shù)指標(biāo)下進(jìn)行高壓縮比的編碼，以滿足傳輸要求。以前的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器一般采用MJPEG等編碼器，用戶無(wú)法實(shí)現(xiàn)更高的壓縮碼率，以適合于各種不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，只能通過(guò)減低幀率實(shí)現(xiàn)效果一般的網(wǎng)絡(luò)傳輸效果。目前各公司都已經(jīng)推出了MPEG4的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器以更能視頻網(wǎng)絡(luò)

12、傳輸?shù)囊蟆?網(wǎng)絡(luò)接口：由于以前的模擬產(chǎn)品的組網(wǎng)都主要通過(guò)建立昂貴的獨(dú)立光纖實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的以太網(wǎng)接口可以方便地實(shí)現(xiàn)IP組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器主要采用TCP/IP等協(xié)議實(shí)現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢測(cè)信息等數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳送。 音視頻接口：網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器帶有標(biāo)準(zhǔn)模擬音視頻輸入接口，方便監(jiān)視各通道的視頻信號(hào)。NVS900采用Dynamic Stream Control技術(shù)保證雙向音頻實(shí)時(shí)傳輸，視頻幀率根據(jù)帶寬自動(dòng)調(diào)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)中斷后自動(dòng)連接技術(shù)。 RS422/RS485串行接口：網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器帶有RS422/RS485串行通訊接口，可通過(guò)通訊線外接如云臺(tái)、快球等各種外設(shè)。基于

13、DVS的視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：2.5視頻編碼技術(shù)所謂視頻編碼方式就是指通過(guò)特定的壓縮技術(shù)，將某個(gè)視頻格式的文件轉(zhuǎn)換成另一種視頻格式文件的方式。目前視頻流傳輸中最為重要的編解碼標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)際電聯(lián)的H.261、H.263，運(yùn)動(dòng)靜止圖像專家組的M-JPEG和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織運(yùn)動(dòng)圖像專家組的MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)，此外在互聯(lián)網(wǎng)上被廣泛應(yīng)用的還有Real-Networks的RealVideo、微軟公司的WMT以及Apple公司的QuickTime等。國(guó)際音視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程： 1. JPEG JPEG的壓縮倍數(shù)為2080倍，適合靜態(tài)畫(huà)面的壓縮，分辨率沒(méi)有選擇的余地。以往的JPEG壓縮技術(shù)是直接處理整個(gè)畫(huà)面，所以要等到

14、整個(gè)壓縮檔案?jìng)鬏斖瓿刹砰_(kāi)始進(jìn)行解壓縮成影像畫(huà)面，而這樣的方式造成傳輸一個(gè)高解析畫(huà)面時(shí)須耗時(shí)數(shù)十秒甚至數(shù)分鐘。而新一代的JPEG是采取漸層式技術(shù)，先傳輸?shù)徒馕龅膱D檔，然后再補(bǔ)送細(xì)部之資料，使畫(huà)面品質(zhì)改善。這種方式所需的時(shí)間雖然與原先的方式一樣，但由于可以先看到畫(huà)面，所以使用者會(huì)覺(jué)得這種方式較好。 2. MPEG1及MPEG2 而MPEG1、MPEG2在影像移動(dòng)不大的情況下其壓縮倍數(shù)約為100倍(一般VCD、DVD約為35倍)，若從VCD、DVD的規(guī)格來(lái)看，MPEG1的分辨率為320 240(或以下)，MPEG2則通常為720 480。MPEG1、MPEG2是傳送一張張不同動(dòng)作的局部畫(huà)面。 3.

15、MPEG4 至于壓縮倍數(shù)為450倍靜態(tài)圖像可達(dá)800倍，分辨率輸入可從320 240到1280 1024的MPEG4，則是專為移動(dòng)通信設(shè)備例如移動(dòng)電話在英特網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸音/視頻訊號(hào)而制定的最新MPEG標(biāo)準(zhǔn)。MPEG4和MPEG以往的版本相比，最大不同之處在于MPEG4使用圖層layer方式，能夠智能化選擇影像的不同之處，在壓縮下個(gè)別編輯畫(huà)面，使圖文件容量大幅縮減，而加速音/視頻的傳輸。有人認(rèn)為MPEG4的出現(xiàn)，對(duì)于DVR廠商而言無(wú)疑是一大福音，然而也有廠商認(rèn)為，MPEG4規(guī)格雖已定出，但實(shí)際應(yīng)用于視頻監(jiān)控技術(shù)上卻尚未成熟，現(xiàn)階段無(wú)論以軟、硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)都有待突破。 H.264H.264是一種高性能的

16、視頻編解碼技術(shù)。目前國(guó)際上制定視頻編解碼技術(shù)的組織有兩個(gè)，一個(gè)是“國(guó)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(gè)是“國(guó)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(gè)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)，所以它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4高級(jí)視頻編碼（Advanced Video Coding，AVC），而且它將成為MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第10部分。因此，不論是MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10，還是ISO/IEC 14496-10，都是指H.264。 H.264最大的優(yōu)勢(shì)是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質(zhì)量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.52倍。舉個(gè)例子，原始文件的大小如果為88GB，采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后變成3.5GB，壓縮比為251，而采用H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后變?yōu)?79MB，從88GB到879MB，H.264的壓縮比達(dá)到驚人的1021。