视频监控系统PPT[文字可编辑]

1、前一页,休息,安防技术基础,第二章,视频探测与监控技术,前一页,休息,前一页,本章主要内容,视频监视概述,视频摄象子系统,图象传输子系统,视频显示与输出,主要设备的原理和性能,系统安装与调试,前一页,休息,前一页,是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一,种先进的、防范能力极强的综合系统。它可以通过遥控,摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看被监视,场所的情况；可以把被监视场所的图像内容、声音内容,同时传送到监控中心，使被监视场所的情况一目了然,同时，电视监视系统还可以与防盗报警等其它安全技术,防范体系联动运行，使防范能力更加强大,视频探测与监控技术,前一页,休息,视频探测与监控技术,

2、前一页,特别是多媒体技术的发展以及计算机图像文件处理,技术的发展，使电视监控系统在实现自动跟踪、实时处,理等方面更有了长足发展，从而使电视监控系统在整个,安全技术防范体系中具有举足轻重的地位,视频监控系统的另一特点是它可以把被监视场所的,图像及声音全部或部分地记录下来，为日后对某些事件,的处理提供了方便条件及重要依据。视频监控系统已成,为安全技术防范体系中不可或缺的重要组成部分,前一页,休息,前一页,视频监控概述,图视频监控系统原理图,前一页,休息,前一页,摄像部分是电视监控系统的前端部分，是,整个系统的“眼睛”。它布置在被监视场所的,某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的,各个部位,由于摄

3、像部分是系统的最前端，并且被监,视场所的情况是由它变成图像信号传送到控制,中心的监视器上，所以从整个系统来讲，摄像,部分是系统的原始信号源,视频摄象子系统,前一页,休息,前一页,在摄像机安装在电动的,可遥控的,可变,焦距,变倍,镜头，使摄像机所能观察的距离,更远，更清楚；把摄像机安装在电动云台上,通过控制台的控制，可以使云台带动摄像机,进行水平和垂直方向的转动，使摄像机能覆,盖更大的角度、面积,视频摄象子系统,前一页,休息,前一页,传输部分就是系统的图像信号通路。一般来,说，传输部分单指的是传输图像信号,目前视频监控系统多半采用视频基带传输方式,如果在摄像机距离控制中心较远的情况下，也有采,用

4、射频传输方式或光纤传输方式。对以上这些不同,的传输方式，所使用的传输部件及传输线路都有较,大的不同。传输部分的好坏将影响到整个系统的质,量,图象传输子系统,前一页,休息,在视频监控系统中，主要有两种信号，一是电,视信号，二是控制信号。电视信号是从前端的摄像,机流向控制中心；而控制信号则是从控制中心流向,前端的摄像机、云台等受控对象。流向前端的控制,信号，一般是通过设置在前端的解码器解码后再去,控制摄像机和云台等受控对象的,前一页,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,视频基带传输方式,是指从摄像机至控制台之间传输电视图像信号,这些信号完全是视频信号,视频传输方式的优点是传输系统简单；在一定,距

5、离范围内，失真小；信噪比低；不必增加调制器,解调器等附加设备。缺点是传输距离不能太远；一,根电缆只能传送一路电视信号等等。由于电视监控,系统一般摄像机与控制台之间的距离都不是太远,所以是最常用的一种传输方式,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,图象传输子系统,视频基带传输方式,前一页,休息,前一页,视频平衡传输系统,目前，解决远距离视频传输的一种比较好的办,法是采用“视频平衡传输”方式,摄像机输出的视频信号经发射机转换为一正一,负的差分信号，经双绞线传输至监控中心的接收机,再重新合成为标准的全电视信号送入控制台中的视,频切换器等设备。这种传输方式不加中继器时，黑,白电

6、视信号最远可传输,2000m,彩色电视信号最远,可传输,1500m,加中继器时最远可传输,20km,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,视频平衡传输系统,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,远端切换方式,在视频传输方式下，如果在距离监控中心较远,的某个同一方向相对集中较多台摄像机时，也可以,采取“远端切换方式”。所谓“远端切换方式,就是把原来在控制台上进行的切换（视频信号切换,及控制信号切换）移到远端摄像机群附近的地方进,行。可以大大减少传输线路的数量,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,远端切换方式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,

7、射频传输方式,在视频监控系统中，当传输距离很远又同时传送多,路图像信号时，有时也采用射频传输方式，也就是将视,频图像信号经调制器调制到某一射频频道上进行传送,主要优点是：传输距离远；传输过程中产生的微分,增益和微分相位较小，因而失真小；一条传输线可以同,时传送多路射频图像信号,缺点是：需增加调制器、混合器、线路宽带放大器,解调器等传输部件，而这些传输部件会带来不同程度的,信号失真，并且会产生交扰调制与相互调制等干扰信号,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,图象传输子系统,射频调制方式,前一页,休息,前一页,光缆传输方式,用光缆代替同轴电缆进行电视信号的传轴，给,视频监

8、控系统增加了高质量、远距离传输的有利条,件，其传输特性和多功能是同轴电缆线所无法比拟,的。先进的传输手段，稳定的性能、高的可靠性和,多功能的信息交换网络还可为以后的“城市报警与,监控系统”奠定良好的基础,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,光缆传输方式,传输容量大,通过一根光纤可传输几十路以上的电,视信号,传输质量高,光纤传输需要相当多的中继放大器,因而没有噪声和非线性失真迭加,保密性能好,适合保密系统使用。同时，光纤传输,不受电磁干扰，适合应用于有强电磁干扰和电磁辐,射的环境中,敷设方便,光缆具有细而轻、拐弯半径小、抗腐蚀,不怕潮、温度系数小、不怕雷击等优点，为光缆

9、的,敷设工程带来了很大的方便,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,光缆传输方式,调频,FM,光缆传输,它可传输多频道高质量,信号，传输距离远,数字光缆传输,这种系统无中继噪声积累，无,任何交互调失真，在极长的距离上有很好的图,像质量。但一根光纤只能传输,68,路电视信号,多路调幅,AM,光缆传输,它是一种残留边带,调幅光缆传输系统。一般,AM,光纤可传输,40,个频,道，且性能,价格比高，发展很快，目前已广泛,应用于有线电视系统中,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,光缆的结构,光缆是由石英纤芯、石英包层和尼龙覆盖层组,成,纤芯与包层的光折射

10、率不同。光几乎以与纤芯,和包层界面相平行的角度射入，经界面全反射，沿,纤芯传播，在多次反射中，光的损失很少。衡量光,纤的重要性能指标有损耗和带宽特性。光纤的损耗,主要来自端面反射和界面反射产生的损耗、结构缺,陷损耗和材料本身的损耗,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,光源与调制,用于光缆的光源，目前以发光二极管和激光二,极管为主,发光二极管是用半导体结把电信号转换成,光信号的注入型场致发光器件,激光二极管也是由结构成的半导体器件,其平行侧面沿晶体的天然晶面被抛光，在正向偏置,下，注入电流超过阈值后就从一侧解理面发射具有,相干性的激光,信,号,传,输,方,式,图象传输子

11、系统,前一页,休息,前一页,光接收器,接收光缆传输的信号有直接检测和外差检测两,种方式,直接检测是用检光器件把光信号转换成电信号,进而解出原始信号。现已广泛应用于光缆传输的接,收系统中。目前广泛应用的光接收器件是,PIN,光电,二极管,外差检测是将光信号与机内激光混频，取出差,频信号经放大、解调来恢复原始信号。这种方式目,前还缺乏实用化技术,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,光缆传输的工作原理,光纤传输系统主要由光发射机、传输光缆和光,接收机组成。光发射机的核心器件是激光二极管,由前端来的射频信号对激光管的发光强度直接进行,调制,光发射机一般采用分布反馈式,DFB,

12、激光器,这是一种单模工作激光器，具有良好的噪声性能,线性和互调性能，可用多频道,AM,组合信号直接调,制,光接收机一般采用光电二极管,PIN-PD,作为,光转换器件,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,光缆传输的工作原理,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,光缆模拟射频多路电视信号,该技术是利用射频多频道电视信号直接调制,单模激光器。不加中继放大、均衡等处理，经低,损耗一根单模光纤长距离传送到光检波器。然后,经检波器直接恢复多频道电视射频信号，再经对,应各射频信号的解调器解调出视频全电视信号,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,电话电缆传输

13、方式,是利用平衡电缆对的传送方式。在这方面的研究,我国已有多年历史，已经生产出了这样的设备。但,就其技术水平及应用领域都还未形成具有竞争力的,传输方式，并且还限制在单位内部的电视信号传输,上。早在上世纪,70,年代国外某些国家就已经商品化,了,由于这种传输方式在远距离、低成本方面具有优,越性，已被广泛地应用于高速公路的交通监视系统,以各大宾馆、饭店之间的视频服务网中,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,电话电缆传输的优越性,传送距离最远可达,60km,这是目前连光缆也,难以轻易达到的水平,由于线路是对称平衡的，不易受到低频杂波的,干扰,利用现有的电话电缆，并根据时分法

14、对电缆进,行多路复用，提高电缆的使用效率，降低运行,费用,信,号,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,在视频监控系统中，特别是在远距,离传输信号的情况下，由于传输方式的,不同，往往在系统中要采用一些不同的,传输部件,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,这种情况下传输部件有两类：视频放大器,幅频和相频补偿器,视频放大器有两种安装方式：一种是安装,在摄像机输出端之后、传输线之前。另一种是,安装在传输线中间，用于放大已衰减了的视频,信号，这种情况下还应加装相位补偿器，以补,偿由于传输所造成的信号的相位失真,远,距,离,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,幅频和相

15、频补偿器。这种补偿器一般装在,总控制台上的视频信号输入端口，以补偿传输,过来的视频信号由于传输而造成的高频信号幅,度的衰减和整个信号的相移失真,如果是传输黑白电视信号，即使传输距离,较远，一般也不必进行相位补偿，但如果是远,距离传输彩色电视信号（视频传输），则必须,加装幅频和相频补偿器，否则会产生严重的信,号失真，特别是色调失真,远,距,离,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,目前，在远距离视频传送的方式下，还可,以采用平衡式视频传输方式。在摄像机的输出,端加装,发射机,装置，将视频信号变为正,负对称平衡式信号，经传输线传输至监控中心,的控制台后，再经过,接收机”的装置加以还

16、,原，成为标准的视频信号,这种传输方式的优点是可以用双绞线进行,传送，如果在线路中间加放大补偿器后，传输,的距离可以很远。黑白电视信号可传送,20,公里,彩色信号可传送,2,公里,远,距,离,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,射频传送方式下的传输部件有调制器、射,频放大器、解调器等等，这些器件与有线电视,网用的传输部件基本相同,射,频,传,送,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,光纤传送方式使用的传输部件有光调制器,光放大器、光解调器等，与有线电视采用光纤,传输时所用的部件基本相同。光调制器与光解,调器在工程应用上常称作光发送端机与光接收,端机,光,纤,传,送,方

17、,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,电话电缆平衡传输方式下的传输部件中,有些部件的电路组成还是比较复杂的，如发送,中继器、地沟中继器、接收中继器等，此外平,衡中继器的电路组成更为复杂。除了这些部件,外，还有视频变压器，信号检测传感器等,电,话,电,缆,平,衡,传,输,方,式,图象传输子系统,前一页,休息,前一页,显示部分由多台监视器组成。它的功能是将传,送来的图像显示出来,在电视监控系统中，一般都不是一台监视器对,应一台摄像机进行显示，而是用一台监视器轮流切,换显示。因为被监视场所的情况不可能同时都发生,意外情况，所以平时只要隔一定的时间显示一下即,可,系,统,基,本,组,成,视频显示

18、与输出,前一页,休息,前一页,当某个被监视的场所发生情况时，可以将这一,路信号切换到某一台监视器上一直显示，并通过控,制台对其遥控跟踪记录,在一般的系统中通常都采用四比一、八比一,甚至十六比一的摄像机对监视器的比例数设置监视,器的数量,可采用“画面分割器,把几台摄像机送来的图,像信号同时显示在一台监视器上。可以大大节省监,视器，并且操作人员观看起来也比较方便,系,统,基,本,组,成,视频显示与输出,前一页,休息,摄象机与镜头,云台与防护罩,视频切换器,视频分配放大器,主控制台,副控制台,终端解码箱（解码控制器,画面分割器,硬盘录像机,传输部件,前一页,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页

19、,摄像机是拾取图像信号的设备，即被监视场,所的画面是由摄像机将其光信号（画面）变为电,信号（图像信号,目前，无论是彩色摄像机还是黑白摄像机，其,光电转换的器件均采用了,CCD,器件，即“电耦合,器件。摄像机通过它的镜头把被监视场所的画面,成像在,CCD,片子（靶面）上。通过,CCD,本身的电,子扫描，把成像的光信号变为电信号，再通过放,大、整形等一系列信号处理，最后变为标准的电,视信号输出,摄,象,机,与,镜,头,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,CCD,摄像机特点是：体积小、灵敏度高,寿命长。理论上,CCD,器件本身寿命相当长,而不会老化。这也是它对比以前的摄像管,式摄像机具有的最

20、大优点,摄,象,机,与,镜,头,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,清晰度,一般多给出水平清晰度。电视监控系统使,用的摄像机，要求彩色摄像机水平清晰度在,300,线,以上，黑白摄像机在,350,线以上,照度,是衡量摄像机在什么光照强度的情况下，可,以输出正常图像信号的一个指标。一般是给出“正,常照度”和“最低照度”两个指标。照度一般用,勒克斯”,Lux,表示,信噪比,也是摄像机的一个重要技术指标。信噪比,的是指摄像机的图像信号与它的噪声信号之比。常,用用,S/N,表示。信噪比一般用分贝,dB,表示，一,般要求其信噪比高于,46dB,摄,象,机,与,镜,头,主要设备的原理和性能,前一页,

21、休息,前一页,定焦距镜头,这种镜头的焦距是不可变的，可变,的只有光圈的大小。它适合于摄取焦距相对固定,的目标,自动光圈、电动变焦距镜头,是目前常用的一种,镜头。由摄像机输出的电信号自动控制光圈的大,小，所以适于光照度经常变化的场所。常用的电,动变焦镜头有,6,倍,8,倍,10,倍几种,自动光圈、自动聚焦、电动变焦镜头,这种镜头,除具有自动光圈及电动变焦功能外，还有自动聚,焦功能。也就是说，当通过云台和电动变焦改变,摄取方向及目标时，可以自动聚焦,摄,象,机,与,镜,头,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,云台是承载摄像机进行水平和垂直两个方向,转动的装置。云台内装两个电动机。一个负责水

22、,平方向的转动，另一个负责垂直方向的转动。水,平转动的角度一般为,350,垂直转动则在,45,35,75,等等。水平及垂直转动的角度大小可通,过限位开关进行调整,云,台,与,防,护,罩,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,室内及室外云台,室内云台承重小，没有防雨装,置。室外云台承重大，有防雨装置。有些高档的,室外云台除有防雨装置外，还有防冻加温装置,承重,为适应安装不同的摄像机及防护罩，云台,的承重应是不同的。应根据选用的摄像机及防护,罩的总重量来选用合适承重的云台,控制方式,一般的云台均属于有线控制的电动云,台。控制线的输入端有五个，其中一个为电源的,公共端，另外四个分为上、下、左、

23、右控制端,云,台,与,防,护,罩,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,防护罩是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温,等情况下正常使用的防护装置,室内用防护罩价格便宜，其主要功能是防止,止摄像机落灰并有一定的安全防护作用，如防盗,防破坏等,室外防护罩一般为全天候防护罩，即无论刮,风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能,使安装在所护罩内的摄像机正常工作。为了在雨,雪天气仍能使摄像机正常摄取图像，可在全天候,防护罩上安装可控制的雨刷,云,台,与,防,护,罩,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,云,台,与,防,护,罩,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,一,体,化,摄,象,机,一

24、体化摄象机是将摄象机、镜头、云,台等器件复合在一个透明的防护罩当中,成为一个产品，使得摄象机、镜头、云台,的参数匹配，形成一个统一的系统，便于,安装、调试和维护，同时还降低了成本,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,一体化摄象机,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,视频切换器是选择视频图像信号的设备。如,果将几路视频信号加在它的输入端，通过对它的,控制，可以选择任何一路视频信号输出，而其它,信号则不输出,是组成控制中心中主控制台上的一个关键设备,例如用一台监视器轮流显示四台摄像机信号的,四选一”方式,目前所使用的视频切换器，一般都做成矩阵,切换形式以及积木式。可根据系统中摄像机

25、与监,视器的比例，来选用视频切换器的输入输出路数,及任意组成切换比例,主要设备的原理和性能,视,频,切,换,器,前一页,休息,前一页,主要设备的原理和性能,视,频,切,换,器,前一页,休息,前一页,切换比例,指切换器的输入路数及切换后输出的,路数。如果是矩阵形式的视频切换器，可通过编,码任意选择切换比例。如果切换比例是固定的,一般常用的有“四选一”、“八选一”等等,隔离度,是衡量多路视频信号输入到切换器上时,各路视频信号之间以及它们与切换后输出的信号,之间隔离的程度。一般用分贝,dB,表示，越,高越好。目前可做到,80dB,以上,视,频,切,换,器,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,

26、微分增益,DG,微分相位,DP,微分增益是指被切,换后输出的视频信号与切换前的信号在幅度上的,失真程度。此指标值越小失真越小。微分相位是,指被切换后输出的视频信号与切换前的信号在相,位上的失真。一般要求,DG,8,DP,8,输入电平与输出电平,一些视频切换器还给出输,入电平（或输入电压）和输出电平（或输出电压,的技术指标。输入电平是指视频切换器输入端对,输入视频信号电压幅度的要求,视,频,切,换,器,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,视频分配放大器的功能和作用有两个：一是对,视频信号进行分配（即将同一个视频信号分成几,路,二是对视频信号进行放大,在实际中是先放大后分配。这里的放大概念

27、,虽然通常是指在电压幅度上及功率上均进行放大,一般说来，主要用于分配目的的视频分配放大器,应侧重于功率放大，而对于远距离视频基带传输,时视频信号的发送端所用的视频分配放大器，则,应侧重于电压幅度的放大,视,频,分,配,放,大,器,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,视,频,分,配,放,大,器,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,主控制台是电视监控系统的核心设备，对系,统内各设备的控制均是从这里发出和控制的,控制台本身是由各种具体设备组合而成的,主要有：视频分配放大器、视频切换器、控制键,盘、时间地址符合发生器、录像机、电源等等,由于实质上主控制台是多种设备的组合，而这,种组合又

28、是根据系统的功能要求来设定的，所以,主控制台虽然在总体上功能是相似的，但具体上,又有很大的差别,主,控,台,副,控,台,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,主要设备的原理和性能,控制键盘,前一页,休息,前一页,根据系统中摄像机的台数，选择视频切换器的最,大输入路数。视频切换器最大输入路数一般应大,于摄像机的台数，以便为今后扩展时留有余地,根据系统所防范区域的风险等级及区域中要害地,点的数目选择录像机的台数。需要连续录像的情,况下，应选择“长延时录像机,当整个系统中摄像机的台数很多时，可考虑选用,多画面分割器”。“多画面分割器”有四分割,九分割、十六分割等等,组,成,控,制,台,的,原,则,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,根据系统控制的要求，考虑在总控制台之外是否,要设分控制台,根据整个系统供电的要求，考虑电源的设定,当系统有多路远距离信号传输时，应根据远距离,信号传送的方式，考虑在控制台中增设解调装置,补偿装置、还原装置以及远端切换控制装置等等,时间及地址符合发生器的设置。时间是可以随时,设定的，而地址则是根据系统的要求，事先固化,在集成块中的。如果选用时间及地址符号发生器,的话，应由供应厂商事先固化地址,组,成,控,制,台,的,原,则,主要设备的原理和性能,前一页,休息,前一页,副控制台实际上是一个操作