第四章网络视频监控系统的组成-课件

1、网络视频监控系统的原理和组成制作人：*第四章网络视频监控系统的原理和组成制作人：*第四章单元前言网络视频监控系统的概述以及运营级网络视频监控系统的简介组成与工作原理单元前言4.1监控系统的发展演变视频监控以直观、方便、信息内容丰富而应用于各个行业视频监控经历了三个阶段： 模拟视频监控、 数字视频监控、 网络视频监控 下一步将向运营级规模化视频监控的方向发展书页p41有关于介绍这三种监控的特点4.1监控系统的发展演变视频监控以直观、方便、信息内容丰富而4.11 模拟视频监控系统20世纪九十年代以前的监控以模拟设备为主的闭路监控系统，其为一代监控视频主要用于安保、生产管理的场合。模拟视频监控主要由

2、：摄像机、视频切换矩阵、监视器、录像机等组成。第一代系统中音视频信号的采集、传输、存储均为模拟模式。其优点是：图像质量最高 、技术成熟、系统功能完善。 缺点是：对点使用、系统扩展能力差、维护工作繁琐、监控仅限于监控中心、传输距离短、难以进行远程访问、录像资料可靠性差、管理性差、录像质量随时间推移下降。4.11 模拟视频监控系统20世纪九十年代以前的监控以模拟设CCTV 监控系统CCTV 监控系统4.2 数字视频监控系统20世纪九十年代中期因计算机处理能力的提高和视频技术的发展，计算机的数据处理能力提高从而提高了图像质量，增强了视频监控功能。出现的以DVR为代表的视频监视系统的应用称为第二代监控

3、系统数字视频监控系统主要由：模拟摄像机、各类采集设备、PC/工控机、采集卡、视频压缩卡、通信接口卡、PC监控设备、录像机（模拟或数码）等组成依赖于通信网络以计算机最为硬件平台，Windows操作系统+应用软件方式来实现。优点：功能较强、便于现场操作缺点：采用pc的前端处理较为复杂、成本高、布线复杂、可靠性不够高、环境适应能力差。4.2 数字视频监控系统20世纪九十年代中期因计算机处理能力数字监控系统图数字监控系统图4.1.3 网络视频监控系统进入21世纪后，出现了网络视频监控系统这就是第三代视频监控系统，最早出生于2001年。网络视频监控系统的优点：可以实现图像传输、远程控制、现场信号采集、功

4、能强大、可靠性高、功耗小、环境适应能力强、软件扩展升级方便等。4.1.3 网络视频监控系统进入21世纪后，出现了网络视频监网络视频监控系统图网络视频监控系统图4.1.4 运营级网络监控系统网络监控系统的分类：企业级网络监控系统、运营级网络监控系统其用户群体为：专网用户、公网大客户、普通个人用户4.1.4 运营级网络监控系统网络监控系统的分类：企业级网络优点大容量特性可运营特性可扩展特性可互通特性安全特性优点大容量特性缺点系统的稳定性差、可靠性较差系统的灵活性和开放性较差网管能力较弱缺点系统的稳定性差、可靠性较差4.4 运营级监控中心管理平台构架和工作流程4.4.1平台构架本节以中国电信“全球眼

5、”系统为例，详细介绍中心管理平台的构架。平台由固网侧网元和移动侧网元组成。固网侧网元包括中心管理服务单元（Central Manage Service,CMS）、媒体分发服务单元（Video Transfer Dispatch Unit,VTDU）、存储服务单元（Network Record Unit NRU）、AAA服务器、网管服务单元等；移动侧网元包括移动视频网关（Video Access Unit,VAU）、移动业务应用门户（Mobile Service Protal,MSP）、移动侧流媒体服务器(Packet-switched Streaming Service,PSS)、移动客户端单

6、元（Mobile Client Unit,MCU）等，其中PSS为可选网元。 4.4 运营级监控中心管理平台构架和工作流程4.4.1平台构中心管理服务器（CMS）中心管理服务器（CMS）包括一组服务器，在中心平台的系统构架中，除了VTDU、NRU、AAA服务器之外的一切功能都由中心管理服务器负责。CMS是视频监控中心平台的核心单元，可实现前端设备、后端设备、各单元的信令转发控制处理，报警信息的接收与处理以及业务支撑信息管理 。CMS由以下几个部分组成：前段接入服务器、客户端服务器、告警服务器、平台管理服务器、业务管理服务器、调度服务器等。中心管理服务器（CMS）中心管理服务器（CMS）包括一组

7、服务中心管理服务器（CMS）中心管理服务器（CMS）媒体分发服务器（VTDU）媒体分发服务器（VTDU）媒体分发服务器（VTDU）是网络视频监控中心平台系统的媒体处理单元，实现音视频的请求、接收、分发。VTDU仅接受本域CMS的管辖，在CMS的控制下为用户或其他域提供服务。VTDU可实现多级级联，可实现分布式部署，即可向前端或其他VTDU发起会话请求，接收NRU 、CU（客户端设备）或其他VTDU的会话请求。音视频 分发服务是指VTDU接收并缓存媒体流，进行媒体流分发，将一路音视频流复制成多路。媒体分发服务器（VTDU）媒体分发服务器（VTDU）网络存储服务器（NRU）网络存储服务器是网络视频

8、监控中心平台系统的网络录像服务器，为媒体分发服务器提供海量远端存储，可实现视频存储、检索，支支持视频回放，可实现分布式部署，录像存储的载体主要有多硬盘组合、磁盘阵列等。网络存储服务器（NRU）网络存储服务器是网络视频监控中心平台型 号：DV-NR3100型 号：DV-NR3100AAA服务器AAA服务器为用户认证/授权/认账服务器，提供用户使用本业务的认证/授权/认账服务，并提供相应的用户受理界面及用户信息导入方式。AAA服务器AAA服务器为用户认证/授权/认账服务器，提供用AAA服务器AAA服务器网管服务器网络服务器提供网络设备管理的应用支持，完整的网管功能即ITU规定的FCAPS管理能力，

9、包括：配置管理、安全管理、计费管理、故障管理、性能管理。网管服务器网络服务器提供网络设备管理的应用支持，完整的网管功应用服务器 应用服务器提供基于图像的智能服务以及其他业务，用户可以在CMS上定义业务触发点，当这些触发点的条件满足时，CMS将向这些应用服务器请求相关的业务。应用服务器 应用服务器提供基于图像的智能服务以及其他业务，用移动视频网管（VAU）视频网管的主要作用是将网络视频监控的视频流转换成适合移动视频监控的视频流。移动视频网管（VAU）视频网管的主要作用是将网络视频监控的视移动业务应用门户（MSP）移动业务应用门户（MSP）主要实现移动业务统一的接入访问入口，用户认证入口，用户监控

10、权限列表展示，并通过与监控中心平台的SM/CMS进行信息交互，协同完成用户认证、监控列表查询、用户账户信息同步及业务辅助管理等功能。移动业务应用门户（MSP）移动业务应用门户（MSP）主要实现移动客户端单元（MCU）MCU即产品的移动终端客户端软件，该单元主要完成业务请求/认证等发起、监控列表解析、视频流的解码和播放、发送PTZ控制消息等。移动客户端单元（MCU）MCU即产品的移动终端客户端软件，该流媒体服务器（PSS）PSS主要响应从WAP网关（Wireless Application Protocol Gateway, WAPGW）发送过来的客户端MCU业务请求消息。与MCU、VAU协同完

11、成从VAU实时获取流媒体内容到MCU得流媒体分发过程，为系统的可选网元。流媒体服务器（PSS）PSS主要响应从WAP网关（Wirel4.4.2 工作流程4.4.2.1 PC监控流程本节介绍同一个CMS管理域范围内的客户端和前端设备的视频浏览、录像回放、云台控制和报警联动等基本工作流程以及两级CMS管理域范围内的客户端视频浏览流程，其余流程与其类似。4.4.2 工作流程4.4.2.1 PC监控流程(1)视频浏览流程(2)录像回放流程(3)云台控制流程(4)报警联动流程(1)视频浏览流程4.4.2.2 手机监控的流程用户通过手机进行浏览时，通过手机客户端软件（MCU）登陆业务应用平台（MSP）进行

12、认证和浏览所属的监控列表，选取监控点后MCU发起监控视频请求。下面介绍通过PSS的使用流程4.4.2.2 手机监控的流程用户通过手机进行浏览时，通过手(1)视频浏览流程(2)录像回放流程(3)云台控制流程(1)视频浏览流程4.4.2.3 两级平台跨域使用流程对于分级大规模监控系统，需要两级CMS级联，即通过两个域间的CMS传递，全国级CMS注册为每个省级CMS的超级用户权限，供全国平台用户访问省级区域时使用，并且在全国级区域设置各省CMS的直达路由。4.4.2.3 两级平台跨域使用流程对于分级大规模监控系统，4.5 视频服务器的原理与构成4.5.1视频服务器的分类（1）DVS（Digital

13、Video Server，数字视频服务器） DVS可以把模拟的视频、音频或者语音信号转换为数字信号并通过IP网络传送出去，同时网络视频服务器还具有报警、云台控制等很多辅助功能。4.5 视频服务器的原理与构成4.5.1视频服务器的分类（2）DVR（Digital Video Recorder,数字视频硬盘录像机） DVR分为PC插卡式和嵌入式两种，按照存储路数可以分为4路、8路、16路等。（2）DVR（Digital Video Recorder,（3）NVR(Network Video Recorder,网络视频服务器)NVR的功能与特色(1)部署与扩容的灵活性。(2)便捷、低成本的布线。(3

14、)即插即用的安装设置。(4)多样化并可靠的存储。(5)安全性高。(6)端到端的全网管理（3）NVR(Network Video Recorder,(4) 混合DVR混合DVR也叫Hybrid DVR,就是DVR同时支 持IP设备如编码器或网络摄像机接入，传统的DVR支持8-32路的模拟接入，视频的采集编码压缩由板卡DSP或主机CPU完成。(4) 混合DVR（5）智能DVS智能视频服务器除提供智能分析功能外，保留视频服务器固有基本功能，支持视频信号和音频信号的硬件同步压缩功能，压缩码流通过网络进行传输，可进行网络实时视频和音频预览，支持流协议（RTP/RTCP），支持IE预览，支持双向语音对讲等

15、。 用户可预先设置报警规则，智能酷实时分析视频信号，有效分离目标物体，通过轨迹跟踪、行为分析、对比检测等智能算法，对符合报警规则的运动物体进行报警及信息反馈。（5）智能DVS智能视频服务器除提供智能分析功能外，保留视频4.5.2 视频服务器的组成与工作原理网络视频服务器通常有单片机、一个或多个模拟视频输入口、控制接口、压缩芯片和网络连接所构成。4.5.2 视频服务器的组成与工作原理以某视频服务器为例，其硬件组成主要包括以下:单片机DSP编码芯片PS485接口视频输入和输出10/100Mbit/s以太网接口外部时钟、PCI总线、内存数据线、Flash Memory、SDRAM、硬盘。以某视频服务

16、器为例，其硬件组成主要包括以下:单片机此外，对于智能视频服务器还提供功能扩展板，如车牌识别扩展板、行为分析扩展板、人脸检测扩展板等。此外，对于智能视频服务器还提供功能扩展板，如车牌识别扩展板、视频服务器主要实现以下功能视音频采集云镜控制画质调节画面轮巡预置位字幕叠加报警采集和控制视频服务器主要实现以下功能视音频采集4.5.3 视频服务器的技术指标DVS、DVR、NVR、混合DVR、智能DVS等由于功能定位的不同，其技术指标略有不同，一般来说，可以分为视音频输入指标、外部接口指标和物理指标。其中，因为有存储功能,DVR、NVR和混合DVR还具有如存储尺寸、录像速率（IPS）、录像清晰度、硬盘接口

17、等存储硬盘技术指标和相应的存储温度、存储湿度之类的物理指标。4.5.3 视频服务器的技术指标DVS、DVR、NVR、混合智能DVS除了包括DVS的技术指标之外，还具有智能分析能力的指标，如处理速度、目标检测率、最大目标检测数目、目标最小像素、单设备单路同时检测的最大功能数目等。对于用户选用视频服务器而言，主要关心的是如清晰度、存储量(带宽)、稳定性还有价格，而采用不同的压缩技术，将很大程度影响以上几大要素，下面介绍视频服务器的几个主要技术指标。智能DVS除了包括DVS的技术指标之外，还具有智能分析能力的*（1）视音频输入指标视音频输入指标包括视频输入接口、视频输入路数、视频压缩标准、音频输入接

18、口、音频输入路数、音频压缩标准、语音对讲输入。 此外，对于混合DVR而言，视音频输入指标同时支持模拟视频输入（如16路/BNC接口/PAL/NTSC自适应）和网络视频输入（如最多支持16路普通或8路高清IP Camera） 技术标准。*（1）视音频输入指标视音频输入指标包括视频输入接口、视频输（1）视频输入接口（2）视频输入路数（3）视频压缩标准（4）音频输入接口（5）音频输入路数（6）音频压缩标准（7）语音对讲输入（1）视频输入接口（2）视音频输出 该指标包括分辨率、视频帧率、视频压缩输出码率、视频输出接口、音频输出码率、音频输出接口、码流类型。分辨率视频帧率视频压缩输出码率码流类型视频输出

19、接口音频输出码率音频输出接口（2）视音频输出 该指标包括分辨率、视频帧率、视频压缩（3） 外部接口串行控制接口报警输入报警输出外部接口包括网络接口、串行控制接口、报警输入/输出以及USB接口等。（3） 外部接口串行控制接口外部接口包括网络接口、串行控制接（4）物理指标物理指标包括电源、功耗（不含硬盘）、工作温度、工作湿度、机箱尺寸、重量（不含硬盘）等，DVR还包括存储温度、存储湿度之类的指标。（4）物理指标4.5.4 视频服务器的接口综合DVS、DVR、NVR、混合DVR四类设备的接口和参数指标可以看出视频服务器通常包括视频、音频的输入及输出，报警输入及输出，以太网接口、RS485接口以及显示

20、器的输出等端口。（1）视频接口。（2）音频接口。（3）通信接口。4.5.4 视频服务器的接口综合DVS、DVR、NVR、混合4.5.4.1 DVS4.5.4.2 DVR4.5.4.3 NVR4.5.4.4 混合DVR4.5.4.5 智能DVS第四章网络视频监控系统的组成-课件4.6 模拟摄像机的原理与构成在视频监控系统中，摄像头是最前端、最基础、投资数量最大的一个产品，也是最关键设备，它负责对监控区域进行摄像并转换成电信号，再进一步用于传输，其质量直接影响视频监控系统的整体应用，同时还关系到工程造价。4.6.1 模拟摄像机的分类4.6 模拟摄像机的原理与构成在视频监控系统中，摄摄像机可以按照三

21、个方面分类：按色彩分类：分为彩色和黑白摄像机按感光器件分类：分为CMOS、CCD和3CCD三种按云台运动方式分类：分为枪式摄像机、半球摄像机、快球摄像机。摄像机可以按照三个方面分类：按色彩分类：分为彩色和黑白摄像机综合云台和功能，摄像机大致分为：枪机、球形摄像机（中速球、智能中速球、高速球）、一体化摄像机、红外日夜两用摄像机等几类。（1）枪机 价格便宜，但不具备聚焦和旋转功能， 只能完成一个角度固定距离的监视，隐蔽性较差。综合云台和功能，摄像机大致分为：枪机、球形摄像机（中速球、智球形摄像机具有一定的隐蔽性，同时外形小巧、美观，可以吊装在天花板上，弥补了枪机的某些不足。球形摄像机高速球摄像机高

22、速球摄像机一体化摄像机和云台与一身，具有快速跟踪、360度水平旋转、无监视盲目区和隐私区域遮蔽等特点。高速球摄像机一体化摄像机内置摄像头，可以自动聚焦，对镜头控制方便，安装和调试简单。博尼BN-318IR红外一体化摄像机参数产品尺寸1206265mm 产品重量225g一体化摄像机内置摄像头，可以自动聚焦，对镜头控制方便，安装和红外日夜两用摄像机 它将摄像机、防护罩、红外灯、供电散热单元综合成为一体的摄像设备，具有夜视距离远、隐蔽性强、性能稳定等优点。红外日夜两用摄像机 它将摄像机、防护罩、红外灯、供电散热单元高清摄像机一般来说，对于模拟摄像机而言，水平清晰度在540线（彩色状态下）及以上，才能

23、叫高清摄像机。对于一台日夜型高清摄像机来说，可以达到彩色状态下540线、黑白状态下570线水平清晰度。而对于数字摄像机而言，已有一些厂家推出了百万像素级的高清数字摄像机，最高分辩率可达300万像素。高清摄像机一般来说，对于模拟摄像机而言，水平清晰度在540线1080P网络高清红外阵列品牌：艾唯型号：IV-B950NC第四章网络视频监控系统的组成-课件4.6.2 模拟摄像机的组成与工作原理摄像机包括各类摄像头、定焦或变焦变倍镜头，实现摄像机上下左右运动及旋转扫描的云台，保护摄像机与镜头的防护罩等。在一个监控系统中，摄像机总处于前端位置，而护罩、云台或和摄像机连为一体，或和摄像机搭配使用，处于一种

24、从属的地位，常被看作是摄像机的一部分。4.6.2 模拟摄像机的组成与工作原理摄像机包括各类摄像头、镜头是安装在摄像机前端的成像装置，主要完成焦距、光圈的变化功能。普通枪式摄像机没有特殊说明一般不包含镜头，需要根据摄像机的安装位置和监控目标的物理距离选配合适的镜头。智能快球以及一体摄像机一般自含一定变焦能力的镜头，但是不同厂家的配置方法不完全一样。镜头是安装在摄像机前端的成像装置，主要完成焦距、光圈的变化功常用的镜头包括光圈定焦镜头和光圈变焦镜头两种。定焦镜头又分为手动/自动光圈。云台是安装、固定摄像机的支撑设备，可分为室内云台和室外云台两种。常用的镜头包括光圈定焦镜头和光圈变焦镜头两种。云台还

25、可以分为固定和电动云台两种。防护罩是对摄像机进行防护的设备，一般分为室内和室外防护罩。室外防护罩应具有降温、加温、防雷、防雪、可控雨刷等功能，目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。摄像机是一种把景物光像转变为电信号的装置，其结构大致可分为三部分：光学系统（主要指镜头）、光电转换系统（只要指摄像管或固定摄像器件）以及电路系统（只要指视频处理电路）。云台还可以分为固定和电动云台两种。从能量的转变来看，摄像机的工作原理其实就是一个光电磁光的转换过程。光学系统相当于摄像机的眼睛，光电转换系统是摄像机的核心，摄像管或固体摄像器件便是摄像机的“心脏”。光学系统的主要部件是光学镜头，它由

26、透镜系统组合而成，而被摄对象经过光学系统透镜的折射，在光电转换系统的摄像管或固体摄像器件的成像面上形成“焦点”。光学转换系统中的光敏元件会把“焦点”外的光学图像转变成携带电荷的电信号，这些电信号的作用是微弱的，必须经过电路系统进一步放大，形成符合特定技术要求的信号，并从摄像机中输出。从能量的转变来看，摄像机的工作原理其实就是一个光电磁光清晰度（分辨率）照度（分辨率）信噪比同步电源与工作温度自动增益控制（AGC）自动白平衡（ATW）自动亮度控制/电子亮度控制（ALC/ELC）逆光补偿（BLC）强光抑制功能清晰度（分辨率）宽动态技术超低照度多码流技术光学变焦智能屏蔽功能预置点视频参数单独可调技术高速快球自动翻转及高速旋转技术帧叠家技