视频监控技术基础知识分析实用教案

1、监控监控(jin kn)(jin kn)系统的发系统的发展历程展历程目录目录(ml)视频视频(shpn)(shpn)监控的基本监控的基本概念概念监控系统的技术展望监控系统的技术展望监控系统的基本架构监控系统的基本架构第1页/共43页第一页，共43页。什么什么(shn me)(shn me)是视频监是视频监控系统控系统 视频监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的且防范能力极强的综合性系统，它可通过遥控摄像机及其辅助设备 （镜头、云台等）直接(zhji)观看被监视场所的一切情况。 另外随着网络的不断发展与视音频处理、存储、智能化等技术的不断提高，其功能也是愈来愈强大，同时还可

2、以与安全技术防范系统中的其它系统（如防盗报警系统）联动运行，使其防范范围与能力也更加强大与智能。第2页/共43页第二页，共43页。监控监控(jin kn)(jin kn)系统的系统的发展历程发展历程目录目录(ml)视频视频(shpn)(shpn)监控的基本监控的基本概念概念监控系统的技术展望监控系统的技术展望监控系统的基本架构监控系统的基本架构第3页/共43页第三页，共43页。视频视频(shpn)(shpn)监控系统的发展监控系统的发展历程历程全数字（网络数字）视频监控系统（基于全数字（网络数字）视频监控系统（基于(jy)嵌入式视频服务器的网络化视频监控）嵌入式视频服务器的网络化视频监控） 网

3、络数字视频监控就是将模拟（数字）视频信号通过嵌入式视频编码器直接转换成网络数字视频监控就是将模拟（数字）视频信号通过嵌入式视频编码器直接转换成IP数字信号数字信号 ，通过计算机网络来传输，通过智能化的计算机软件来处理。通过计算机网络来传输，通过智能化的计算机软件来处理。 1全模拟的视频监控系统全模拟的视频监控系统 （CCTV） 系统的视频、音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式。其核心设备为前端摄像机与音系统的视频、音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式。其核心设备为前端摄像机与音视频切换矩阵视频切换矩阵(j zhn)主机。主机。 半数字化视频监控系统（半数字化视频监控系统（DVR） 系统的视

4、频、音频信号的采集、存储主要为数字形式，质量较高。 DVR （数字硬盘录像机） 是第二代多媒体监控系统的核心产品，有采用PC平台和嵌入式DVR两种流行产品。 23第4页/共43页第四页，共43页。全模拟的视频监控系统全模拟的视频监控系统(xtn(xtng)g)简介简介u传输距离有限，通常只有几百米范围；u模拟信号受干扰程度大，稳定性不够；u系统施工复杂，维护麻烦，扩展性差；u模拟存储信息量巨大，但容量有限，存储不仅(bjn)费时费力，而且成本高。u视频采用(ciyng)同轴电缆线传输；u图像信息传输为模拟方式；u信息存储采用(ciyng)模拟方式（磁带机等）。缺缺 点点特特 点点第5页/共43

5、页第五页，共43页。模拟信号模拟信号 模拟信号（Analog Signal）是指信息参数在给定范围内表现为连续(linx)的信号第6页/共43页第六页，共43页。 模拟信号(xnho)电视机信号(xnho)接收器第7页/共43页第七页，共43页。 信号(xnho)易受干扰，经常出现“雪花”第8页/共43页第八页，共43页。第9页/共43页第九页，共43页。数字信号数字信号 数字信号（Digital signal）是离散时间信号（discrete-time signal）的数字化表示(biosh)，通常可由模拟信号（analog signal）获得。第10页/共43页第十页，共43页。第11页/

6、共43页第十一页，共43页。模拟信号（analog signal）向数字信号（Digital signal）转变(zhunbin) A/D转换第12页/共43页第十二页，共43页。全模拟全模拟(mn)(mn)的视频监控系的视频监控系统简介统简介第13页/共43页第十三页，共43页。半数字化视频监控系统半数字化视频监控系统(xtng)(xtng)简介简介u受传输介质电缆的限制，监控(jin kn)范围仍有限。u扩展性与灵活性不够；u数字化程度不够，远程观看、管理、交流功能有限。u传输方式依旧采用模拟方式，依靠电缆作为传输介质。u以本地存储为主要功能(gngnng)，网络传输功能(gngnng)较

7、弱。u图像显示为模拟视频或无损压缩视频，较清晰。u图像存储为数字化存储，存储能力增强，管理手段较为丰富。u多采用MJPEG、MPEG-1、MPEG-2压缩方式。缺缺 点点特特 点点第14页/共43页第十四页，共43页。半数字化视频监控系统半数字化视频监控系统(xt(xtng)ng)简介简介第15页/共43页第十五页，共43页。全数字（网络全数字（网络(wnglu)(wnglu)）数字视频监控）数字视频监控系统简介系统简介u领先的技术：采用嵌入式系统设计与先进的领先的技术：采用嵌入式系统设计与先进的Mpeg4/H.264编解码方式。编解码方式。u多样化传输：完全突破地域空间多样化传输：完全突破地

8、域空间(kngjin)限制，支持有线、无线、限制，支持有线、无线、3G等。等。u数字化存储：存储量大且存储方式灵活，支持前端存储与服务器存储。数字化存储：存储量大且存储方式灵活，支持前端存储与服务器存储。u智能化监控：全数字化音视频信息，并支持智能分析与智能处理。智能化监控：全数字化音视频信息，并支持智能分析与智能处理。u综合性平台：统一平台、分散监控、集中管理、组网灵活，安全可靠。综合性平台：统一平台、分散监控、集中管理、组网灵活，安全可靠。u利用现有网络资源，无需新建系统和增加设备便可实现高效的远程监控。u系统扩展能力(nngl)强，只要增加监控点设备便可扩展新的监控点。u前端设备即插即用

9、、系统维护成本极低。u系统功能强大、易安装、易维护。u网络中的任何一台计算机装上软件并赋予权限后就可成为监控工作站点。特特 点点优优 点点第16页/共43页第十六页，共43页。全数字（网络全数字（网络(wnglu)(wnglu)）数字视频监控）数字视频监控系统简介系统简介第17页/共43页第十七页，共43页。监控监控(jin kn)(jin kn)系统的发系统的发展历程展历程目录目录(ml)视频视频(shpn)(shpn)监控的基监控的基本概念本概念监控系统的技术展望监控系统的技术展望监控系统的基本架构监控系统的基本架构第18页/共43页第十八页，共43页。视频视频(shpn)(shpn)监控

10、系统的基本架监控系统的基本架构构1、摄像部分、摄像部分(b fen)：即产生图像的摄像机或成像：即产生图像的摄像机或成像装置。装置。2、传输部分、传输部分(b fen)：系统的图像与音频信号通路。：系统的图像与音频信号通路。3、控制部分、控制部分(b fen)：各类控制设备与系统程序。：各类控制设备与系统程序。4、显示部分、显示部分(b fen)：即监视器（如监控显示器、：即监视器（如监控显示器、电视等）电视等）第一种组成(z chn)方式第二种组成方式1 1、表现层：、表现层：它展现了整个系统的品质，其设备有电视墙、监视器、高音报警喇叭与自动驳接电话等。2 2、控制层：、控制层：是整个系统的

11、核心，通常有模拟控制和数字控制两种方式。3 3、处理层：、处理层：或称为音视频处理层，其设备有音视频分配器、放大器、切换器与视频分割器等。4 4、传输层：、传输层：相当于视频监控系统的血脉，即各类传输介质。5 5、执行层：、执行层：是我们控制指令的命令对象，如控制云台、镜头、解码器。智能球等。6 6、支撑层：、支撑层：用于后端设备的支撑，保护和支撑采集层、执行层设备。如摄像机支架、防护罩等。7 7、采集层：采集层：是整个系统品质好坏的关键，它包括镜头、监控摄像机、报警传感器等等。 第19页/共43页第十九页，共43页。1、摄像部分：即产生图像的摄像机或成像装置。、摄像部分：即产生图像的摄像机或

12、成像装置。2、传输、传输(chun sh)部分：系统的图像与音频信号通路。部分：系统的图像与音频信号通路。3、控制部分：各类控制设备与系统程序。、控制部分：各类控制设备与系统程序。4、显示部分：即监视器（如监控显示器、电视等）、显示部分：即监视器（如监控显示器、电视等）第一种组成(z chn)方式第20页/共43页第二十页，共43页。监控系统的发展监控系统的发展(fzhn)(fzhn)历程历程目录目录(ml)视频视频(shpn)(shpn)监控的基本监控的基本概念概念监控系统的技术展望监控系统的技术展望监控系统的基本架构监控系统的基本架构第21页/共43页第二十一页，共43页。监控系统监控系统

13、(xtng)(xtng)的技术展的技术展望望321视频监控系统的技术发展视频监控系统的技术发展(fzhn)过程过程第22页/共43页第二十二页，共43页。数字化、网络化基于IPV6、3G、4G的数字化、网络化的大监控系统。集成化智能化预防分析：系统由目视解释转变为自动解释是视频监控技术的飞跃，是安防技术发展的必然。智能化视频监控技术正在向着数字化、网络化、智能化的方向发展，网络化、智能化的基础是数字化。而智能化是“三化”的最高境界。未来主流未来主流系统系统(xtng)(xtng)应用发应用发展趋势展趋势第23页/共43页第二十三页，共43页。需要有网络化的应用体系，需要有网络化的应用体系，这样

14、才能够构建起大规模的这样才能够构建起大规模的网络数字视频系统，提供安网络数字视频系统，提供安全方便的服务；全方便的服务；需要有最优化的压缩算法需要有最优化的压缩算法支持高质量数字视频的应支持高质量数字视频的应用用需要对不同用户和行业提需要对不同用户和行业提供个性化的产品和服务，供个性化的产品和服务，这样才能够进一步满足市这样才能够进一步满足市场不断发展的需要。场不断发展的需要。需要有完整的系统体系，需要有完整的系统体系，与各系统更好的兼容，以与各系统更好的兼容，以及各智能化功能一体化。及各智能化功能一体化。第24页/共43页第二十四页，共43页。监控系统监控系统(xtng)(xtng)之摄之摄

15、像部分像部分第25页/共43页第二十五页，共43页。视频视频(shpn)(shpn)监控摄像机分监控摄像机分类类u 按摄像机形状分：枪机、球机、针孔机u 按感光(gn gung)芯片分：CCD摄像机、CMOS摄像机u 按输出图像信号格式划分:模拟摄像机、数字摄像机u 按成像色彩划分：彩色、黑白u 按分辨率划分：330TVL、420TVL、480TVL、540TVL、650TVLu 按感光(gn gung)元件靶面大小划分：1inch、2/3inch、1/2inch、1/3inch、1/4inch第26页/共43页第二十六页，共43页。视频监控视频监控(jin kn)(jin kn)摄像机摄像机

16、简介简介u 在监控系统中，摄像机又称摄像头，严格来说，摄像机应该是摄像头和镜头的总称(zn chn)。u 摄像机一般安装在现场，它包括摄像头、镜头、防护罩、支架和电动云台。它的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。u 摄像机主要由两大部份组成：CCD/CMOSDSP（即：图像传感器数字信号处理）。第27页/共43页第二十七页，共43页。CCD/CMOSCCD/CMOS简介简介(jin ji)(jin ji)CCD与CMOS相比：其主要(zhyo)优势在于灵敏度高、分辨率优、噪声比低；CMOS与CCD相比：则有成本低、功耗小等特点。 CCD与CMOS是当前被普遍采用的两种图像传感器，其都是

17、将图像转换为数字数据信号,其主要(zhyo)的差异是数字数据传送方式不同。 CMOS，即“互补金属氧化物半导体”互补性氧化金属半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor )，传感器中每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。电荷耦合器件(Charge Coupled Device )，传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出。CCDCCD简介：简介：CMOSCMOS简介：简介：第28页/共43页第二十八页，共43页。CCDCCD与与CMOS

18、CMOS比较比较(bjio)(bjio)分辨率分辨率灵敏度灵敏度信噪比信噪比集成度集成度功耗功耗成本成本CCD优优优优优优CMOS优优优优优优CCD/CMOSCCD/CMOS简介简介(jin ji)(jin ji)第29页/共43页第二十九页，共43页。SONY CCDSHARP CCD松下松下(sn xi) CCDCCDCCD辨识辨识(bin sh)(bin sh)第30页/共43页第三十页，共43页。DSPDSP简介简介(jin ji)(jin ji) DSP，即数字信号处理(Digital Signal Processing)，其主要是通过专用的集成电路芯片，利用(lyng)数字信号处理

19、理论,在芯片上运行目标程序,从而实现对信号的某种处理。SONY：SS-1, SS-11,SS-11X,SS-HQ1, SS-2；SHARP：D4,D5松下以D5为主；日立(某台资(ti z)大厂用的)；台湾A-NOVA ；韩国NEXTCHIP 。主要品牌：主要品牌：第31页/共43页第三十一页，共43页。常见常见(chn jin)DSP(chn jin)DSP方案方案nSONYSONY方案：方案：n SS-1 SS-1（21632163）: :n SS-11 SS-11（3141/23141/2）: : n SS-HQ1 SS-HQ1（31723172）: :n SS-11X SS-11X（4

20、1034103）: :nSHARPSHARP方案：方案：D4D4（3860338603）、）、D5D5n松下松下(sn xi)(sn xi)：D5D5（673276673276）n其它厂家：其它厂家：NextchipNextchip、A-NOVAA-NOVA第32页/共43页第三十二页，共43页。视频监控视频监控(jin kn)(jin kn)摄像机的主要摄像机的主要技术指标技术指标分辨率一般线数来表示(biosh)，代表清晰度。像素(xin s)构成影像最小单位（Pixel）。最低照度测量摄像感光度的一种方法（Lux）。信噪比信号电压与噪声电压的比值（dB），越高越好。扫描制式有PAL制和N

21、TSC制之分。电源交流有220V、110V、24V，直流为12V 或9V。镜头连接方式有C和CS方式，其主要在于感光距离不同。第33页/共43页第三十三页，共43页。视频监控视频监控(jin kn)(jin kn)摄像机的主要功摄像机的主要功能指标能指标AWB自动(zdng)白平衡AGC自动增益。ELC电子光圈控制(kngzh)，即电子快门。ALC自动光圈控制。BLC背光补偿。MIRROR镜像功能。第34页/共43页第三十四页，共43页。 镜头是摄像机中必不可少的部件，镜头与CCD配合，可以(ky)将远距离目标成像在摄像机的CCD靶面上。按焦距按焦距(jioj)可分为可分为短焦距(jioj)镜

22、头；中焦距(jioj)镜头；长焦距(jioj)镜头；变焦距(jioj)镜头 。按视场大小可分为按视场大小可分为以结构可分为以结构可分为广角镜头；标准镜头；远摄镜头。固定光圈定焦镜头；手动光圈定焦镜头；自动光圈定焦镜头；手动变焦镜头；自动光圈电动变焦镜头；电动三可变镜头。视频监控摄像机镜头简介视频监控摄像机镜头简介补充知识：补充知识： 所有CCD-芯片都属于模拟元件，但当图像数据进入计算机时却是数字信号。如果数据是在摄像头、采集卡两部分完成数字化的，这个摄像头就是模拟摄像头。而数字摄像头则是在摄像头内部完成数字化的，这样可以减少图像的噪音。第35页/共43页第三十五页，共43页。与镜头相关与镜头

23、相关(xinggun)(xinggun)的几个术的几个术语语焦距(jioj)/变焦焦距指镜头中心到焦点(jiodin)的距离（mm）/焦距可调 长焦镜头光学变焦能力较强的镜头，一般都在10倍以上。视场/视场角成像范围/视场边缘与镜头后节点所形成的夹角。光圈/快门控制曝光大小的装置（f）/控制曝光时间的装置。光圈系数好比控制曝光量的尺度，f值越小则通光量越大。 第36页/共43页第三十六页，共43页。视频监控视频监控(jin kn)(jin kn)摄像机云台摄像机云台简介简介根据根据(gnj)(gnj)回转特点可分为：回转特点可分为：水平旋转云台：水平水平旋转云台：水平0 0350350度，度，

24、全方位旋转云台：水平全方位旋转云台：水平0 0350350度，垂直度，垂直3535度度/ /4545度度/ /7575度。度。根据根据(gnj)(gnj)旋转速度可分为：旋转速度可分为：恒速云台：水平转速恒速云台：水平转速3 31010度度/s/s，垂直转速，垂直转速4 4度度/s/s。变速云台：水平转速变速云台：水平转速0 03232度度/s/s，垂直转速，垂直转速0 01616度度/s/s。高速云台：水平转速高速云台：水平转速200200度度/s/s以上，垂直转速以上，垂直转速120120度度/s/s。根据根据(gnj)(gnj)使用环境可分为：使用环境可分为：室内用云台与室外用云台。室内

25、用云台与室外用云台。水平及垂直转动角度的大小可通过限位开关进行调整。水平及垂直转动角度的大小可通过限位开关进行调整。 云台是承载摄像机进行水平和垂直转动的装置。其内装有两个电动机，一个(y )负责水平方向的转动，另一个(y )负责垂直方向的转动。目前常见有交流24V和220V两种。 摄像机云台摄像机云台第37页/共43页第三十七页，共43页。视频监控视频监控(jin kn)(jin kn)摄像机摄像机防护罩简介防护罩简介 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。其一般分可为两类：1、通用型防护罩： 按安装环境可分为室内用防护罩与室外用防护罩。 按行政可分为枪式、球形、

26、坡形防护罩等。2、特殊用途防护罩： 一般为全天候防护罩，具有高安全度、高防尘、防爆等功能。有些还安装有可控制的雨刷。还有些甚至有降温(jing wn)、加温功能（内有安装半导体元件，可自动加温与降温(jing wn)，并且功耗较小）。 第38页/共43页第三十八页，共43页。视频监控摄像机支架视频监控摄像机支架(zhji)(zhji)与云与云台支架台支架(zhji)(zhji) 由于承重要求高，所以云台支架一般均为金属结构，且尺寸也比摄像机支架大。考虑到云台自身已具有方向调节功能(gngnng)，因此，云台支架一般不再有方向调节的功能(gngnng)。 摄像机支架是用于固定摄像机的部件，根据应

27、用环境的不同，其形状(xngzhun)也各异。 摄像机支架一般均为小型支架，一般有注塑型及金属型，可直接固定摄像机，也可通过防护罩固定摄像机，所有的摄像机支架都具有万向调节功能，这样便可以将摄像机的镜头准确地对向被摄现场。 摄像机摄像机支架支架云台云台支架支架第39页/共43页第三十九页，共43页。视频监控视频监控(jin kn)(jin kn)摄像机摄像机高速球高速球什么是高速球？什么是高速球？ 高速球是摄像机的一个类别之一，它是集成镜头、云台高速球是摄像机的一个类别之一，它是集成镜头、云台(yn ti)(yn ti)、普通摄像机等功能、普通摄像机等功能的一体化摄像机，其外形类似球形，而且转

28、动速度比较快，故称之为高速球或快球。的一体化摄像机，其外形类似球形，而且转动速度比较快，故称之为高速球或快球。 高速球是一种智能化摄像机，全名叫高速智能化球型摄像机，是监控系统最复杂和综合高速球是一种智能化摄像机，全名叫高速智能化球型摄像机，是监控系统最复杂和综合表现效果最好的表现效果最好的, ,其制造复杂、价格昂贵其制造复杂、价格昂贵, ,能够适应高密度、最复杂的监控场合。能够适应高密度、最复杂的监控场合。 高速球的分类：高速球的分类： 根据根据(gnj)外径尺寸可分为：外径尺寸可分为：7寸球、寸球、9寸球等；寸球等； 根据根据(gnj)机芯类别可分为：变速球、恒速球（匀速球）；机芯类别可分

29、为：变速球、恒速球（匀速球）； 根据根据(gnj)电机转速可分为：高速球、中速球、低速球；电机转速可分为：高速球、中速球、低速球； 根据根据(gnj)安装方式可分为：壁挂式、吊顶式、室内吸顶式；安装方式可分为：壁挂式、吊顶式、室内吸顶式； 根据根据(gnj)使用环境可分为：室内、室外。使用环境可分为：室内、室外。 根据根据(gnj)监控方式可分为：普通球机和智能跟踪球机。监控方式可分为：普通球机和智能跟踪球机。补充知识：一体化摄像机补充知识：一体化摄像机 对于一体化摄像机，一直以来都有几种不同的理解，有指半球型一体机、快速球型一体机、结合云台的一体化摄像机和镜头内建的一体机。严格说，快速球型、半球型摄像机与一般的一体机不是一个概念，但所用摄像机技术是一样的，因而一般也会将其归为一体化的范畴。现在通常所说的一体化摄像机应专指镜头内建、可自动聚焦的一体化摄像机。 第40页/共43页第四十页，共43页。视频视频(shpn)(shpn)监控摄像机监控摄像机智能跟踪智能跟踪高速球高速球什么是智能跟踪高速球？什么是智能跟踪高速球？ 智能自动跟踪球机就是利用高速智能自动跟踪球机就是利用高速-DSP-DSP芯片对图象进行差分计算