数字监控系统基础培训教材课件

数字监控系统

基础培训数字监控系统

基础培训1网络数字监控的基本概念随着全球数字化建设的发展，数字视频和网络技术为远程监控提供了解决方案，也把远程的概念从城域扩展到城际、国际、甚至洲际的范围。利用IP网络的多媒体服务就可以构成远程视频监控系统。这样的方式在很大程度上改变了安全防范系统的形态，使之从传输介质专用到介质共用(利用各种公共信息网络)。从系统的固定设置到系统自主生成，由封闭的系统结构到开放的系统模式。视频监控系统将成为一种可以无所不到的、开放的、可以根据各种具体要求自动生成的系统，安防系统的边界将变得模糊，也变得更为广阔，它将成为网络视频服务业务的一种。网络数字监控的基本概念随着全球数字化建设2传统模拟系统传统模拟系统3过渡（模转数）模拟摄像机编码器解码器控制中心及存储过渡（模转数）模拟摄像机编码器解码器控制中心及存储4数字系统交换机/APorPoE交换机管理系统服务器服务器电脑显示

网络摄像机数字系统交换机/APorPoE交换机管理系统服务器服务5模拟系统与数字系统的比较

模拟系统数字系统前端模拟摄像机数字摄像机传输同轴电缆网线中心矩阵虚拟矩阵存储磁带或硬盘录像机NVR或磁盘阵列模拟系统与数字系统的比较模拟系统数字系统前端模拟摄像机数字6前端摄像机前端摄像机7什么是网络摄像机？网络摄像机也称IP摄像机，是一种摄像机与计算机相合二为一的系统。网络摄像机的主要部件包括镜头、图像传感器、一个或多个处理器以及存储器。处理器用于图像处理、压缩、视频分析和网络化功能。存储器用于保存网络摄像机固件（计算机程序），支持本地记录视频。

与计算机一样，网络摄像机也有自己的IP地址，可以直接连接网络，部署在网络连接的任意位置。什么是网络摄像机？网络摄像机也称IP摄像机8数字监控系统基础培训教材课件9CCD与CMOSCCD基本概念

中文译为"电子耦合组件"(ChargedCoupledDevice)，它就像传统相机的底片一样，是感应光线的电路装置，你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头后方，当光线与图像从镜头透过、投射到CCD表面时，CCD就会产生电流，将感应到的内容转换成数码资料储存起来。CCD像素数目越多、单一像素尺寸越大，收集到的图像就会越清晰。

CCD与CMOSCCD基本概念10CCD与CMOSCMOS基本概念

CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor），互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件。是组成CMOS数字集成电路的基本原件。CCD与CMOSCMOS基本概念CMOS（Complemen11CCD与CMOS同等像素下的比较

CCDCMOS成像质量好一般灵敏度高低电源消耗量高低性价比低高CCD与CMOS同等像素下的比较CCDCMOS成像质量好一12百万像素摄像机与高清摄像机

百万像素摄像机：任何摄像机，当其像素数达到100万时，即可称之为百万像素摄像机。高清摄像机：其分辨率为720p或1080p。720和1080这两个数字，代表其纵向分辨率。因此，720p高清摄像机提供的分辨率是1280x720(921600像素，不是百万像素)，1080p高清摄像机提供的分辨率是1920x1080。高清视频的格式也采用了16：9的纵横比(相对的，还有5：4和4：3)，并且其视频帧率也是标准的60fps、50fps、30fps、或25fps(取自电视标准)。百万像素摄像机不一定是高清摄像机高清摄像机一定是百万像素摄像机。CMOS镜头由于性价比高，大量在高清摄像机中得到应用。百万像素摄像机与高清摄像机百万像素摄像机：13视频图像质量625行768列25帧模拟监控系统图像电视线:在水平或垂直方向可以辨别的扫描线数数字监控系统图像像素:是组成数字图像的最小单元,根据模/数转换器所提供数值的大小来还原图像的色彩和亮度视频图像质量625行768列25帧模拟监控系统图像数字监控系14视频图像质量100753550320240640480CIF：352*2884CIF：704*576D1：720*576视频图像质量100753550320240640480CIF15模拟

正常CIF（352x288）4CIF=（704×576）相当于40万像素网络正常D1（720×576）720P(1280×720)

相当于100万像素1080P(1920×1080)相当于200万像素模拟网络16H.264编码格式

H.264是一种高性能的视频编解码技术。目前国际上制定视频编解码技术的组织有两个，一个是“国际电联（ITU-T）”，它制定的标准有H.261、H.263、H.263+等，另一个是“国际标准化组织（ISO）”它制定的标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。而H.264则是由两个组织联合组建的联合视频组（JVT）共同制定的新数字视频编码标准.H.264比MPEG-4降低41%比H.263降低52%比MPEG-2降低67%H.264编码格式H.264是一种高性能的视频编解码17传输传输18比较的内容数字监控系统模拟监控系统供电提供POE和电源线两种模式传统电源线视频传输网线和光纤同轴电缆和光纤系统组网局域网/城域网/Internet。光纤专线比较的内容数字监控系统模拟监控系统供电提供POE和电源线两种19POE供电任何一台摄像机都需要供电才能让它有效的工作。网络摄像机除了传统的电源线供电外，还提供了POE的功能，POE的意思是网络供电，它的电源是通过网线同步提供的。传统的模拟摄像机需要独立的电源线进行供电，而网络摄像机的功耗比较小，通过网线既能实现视频传输，又能同时实现供电功能，降低用户布线的成本，从而降低了整个工程的总造价POE供电任何一台摄像机都需要供电才能让它20POE供电优势：

1、节省电源安装成本

2、增强网络可靠性

3、行业标准兼容性好

4、安全性好

5、易于安装POE供电优势：

1、节省电源安装成本

2、增强网络可靠性

21管理中心管理中心22模拟监控管理中心——矩阵模拟监控管理中心——矩阵23模拟监控管理中心——矩阵优点：操作简单、成本低、容量大、实时性缺点：不能实施网络化管理及远程监控模拟监控管理中心——矩阵优点：24数字管理中心——虚拟矩阵软件服务器数字管理中心——虚拟矩阵软件服务器25数字管理中心——虚拟矩阵优点：可以完全用软件实现、可以任意扩容、灵活配置、可以实现设备分布式设计和布局，以便更好的利用好网络资源。

对图像进行智能分析缺点：成本较高、实时性不如模拟矩阵、传输的效果取决于编码模块和网络传输模块数字管理中心——虚拟矩阵优点：26智能分析智能分析27（1）周界警戒及入侵检测：在复杂的天气环境中（例如雨雪、大雾、大风等）精确的侦测和识别单个物体或多个物体的运动情况并进行运动轨迹跟踪，包括运动方向、运动特征等；

（2）物品被盗或移动检测；当监控场景中的物体被盗和移动，算法将自动检测这种动作，常用于贵重物品和关键设备的监控。

（3）遗留、遗弃物品检测：当一个物体（如箱子、包裹、车辆、人物等）在敏感区域停留的时间过长，或超过了预定义的时间长度就产生报警。典型应用场景包括机场、火车站、地铁站等。

（4）流量统计：统计穿越入口或指定区域的人或物体的数量。例如为业主计算某天光顾其店铺的顾客数量；

（5）拥挤检测；识别人群的整体运动特征，包括速度、方向等等，用以避免形成拥塞，或者及时发现异常情况。典型的应用场景包括超级市场、火车站等人员聚集的地方；

智能分析的应用（1）周界警戒及入侵检测：在复杂的天气环境中（例如雨雪、大雾28

（6）PTZ跟踪；侦测到移动物体之后，根据物体的运动情况，自动发送PTZ控制指令，使摄像机能够自动跟踪物体，在物体超出该摄像机监控范围之后，自动通知物体所在区域的摄像机继续进行追踪；

（7）焰火检测：根据发生火情过程中烟火表现出的时-空特征进行烟火的实时检测；

（8）人体行为分析：在目标检测分类的基础上，利用人体的各种行为特征对其所进行各种行为的描述和分析，提取哪些危险和有潜在危险的行为，如打斗、抢夺和突然倒地等行为；

（9）人脸识别：自动检测和识别人物的脸部特征，并通过与数据库档案进行比较来识别或验证人物的身份；

（10）车辆识别：识别车辆的形状、颜色、车牌号码等特征，并反馈给监控者。此类应用可以用在被盗车辆追踪等场景中。智能分析的应用

（6）PTZ跟踪；侦测到移动物体之后，根据物体的运动情况，29车辆统计：在停车场进出口车牌专用摄像机上设置通过计数功能，可对每天进出停车场的车辆数量进行统计

静止停车

方向管制车辆统计：在停车场进出口车牌专用摄像机上设置通过计数功能，可30非法入侵管制：系统可实现对周界区域划分虚拟警戒线，当可疑人员非法跨越警戒线时，系统自动报警通知相关值班监控人员。可疑人员报警:对于停留在停车场超过指定时间的人员进行报警并提示，通过这一功能，当有人长时间停留在车辆旁边时可以及时通知监控人员，前去察看避免偷车，破坏车辆的事件发生

非法入侵管制：系统可实现对周界区域划分虚拟警戒线，当可疑人员31移动物体：识别指定区域内被移动的目标，背景改变识别移动物体：识别指定区域内被移动的目标，背景改变识别32存储存储33码流的概念

码流是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率，是视频编码中画面质量控制中最重要的部分。同样分辨率下，视频文件的码流越大，压缩比就越小，画面质量就越高。

码流的概念

码流是指视频文件在单位时间34双码流的概念

一般情况下，视频分辨率越大，视频码率也越大，图像也越清晰，但与此成正比的，视频码流在网络传输中所占用的带宽也越大，视频解码显示时占用的系统资源也越多。因此在视频监控所采用的视频分辨率的越来越高时，现有的互联网络很难承载码率过大的视频流，现有的计算机对高分辨率的视频进行多路解码时也有性能的瓶颈。为了解决这一难题，“双码流”的概念应运而生。双码流，顾名思义，将同一视频源编出两路码流，这两路码流可以是同一分辨率的，也可以是不同分辨率的。

双码流的概念

一般情况下，视频分辨率越大，35双码流的概念

IP低码流IP存储阵列电视墙视频编码器模拟摄像机高码流双码流的概念

IP低码流IP存储阵列电视墙视频编码器模拟摄像36存储容量的计算

存储容量的计算

37传统模拟监控存储设备硬盘录像机

通过视频分配器，将模拟信号一分为二，一路进矩阵，一路进硬盘录像机进行存储。传统模拟监控存储设备硬盘录像机38数字监控存储设备直连式存储(DAS)

是直接将DAS存储设备连接到服务器后端，用于扩展应用服务器的存储容量。其扩展成本最低、物理连接简单，但是也存在存储资源归属于某一台或几台服务器、资源利用率低、后续扩展性差等问题。DAS较适用于存储系统结构简单且相对固定的应用场景，比如某一存储空间要求稳定的服务器扩展其存储空间。数字监控存储设备直连式存储(DAS)39视频存储架构DAS结构（SCSI连接方式）视频存储架构DAS结构（SCSI连接方式）40存储区域网络(SAN)

是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，这个网络专用于主机(如监控系统中的编码设备或录像管理服务器)和存储设备之间的访问。当有数据存取需求时，数据可以通过存储区域网络在主机和后台存储设备之间高速传输。其具有存储资源集中管理、扩展便利、数据块级传输效率高、兼容性高等特点。由于SAN系统将存储设备的存储空间当成物理硬盘交由主机管理，存储传输网络的可靠性程度、主机文件系统的不同，对存储系统的可靠性影响极大。SAN存储方案，由于其技术领先特性，适用于构建大型的存储系统，为大规模数据存储、应用服务。存储区域网络(SAN)41视频存储架构IPSAN视频存储架构IPSAN42视频存储架构iSCSI直连技术视频存储架构iSCSI直连技术43ONVIF协议

ONVIF协议

44

ONVIF，全称OpenNetworkVideoInterfaceForum，即开放性网络视频接口论坛，由Axis、Bosch和Sony三家企业联合推出，是全球影响力最大的网络视频监控行业标准组织，其目的是以公开、开放的原则共同制定开放性网络视频监控行业标准。2008年11月，该组织正式发布了ONVIF第一版规范——ONVIF核心规范1.0。这一标准将为网络视频设备之间的信息交换定义通用协议（诸如装置搜寻、实时视频、音频、元数据和控制信息）。

PSIA：（PhysicalSecurityInteroperabilityAlliance）实体安防互通联盟，成立于2008年8月。该联盟的目标是为实体安防系统的硬件和软件平台创立一种标准化的接口。该联盟致力于使基于IP网络的不同安防系统具有兼容性。PSIA内也不乏Cisco思科、GE通用电器、Honeywell霍尼韦尔与Panasonic松下等大品牌，后者成员在IP摄像机市场的占有率稍显逊色。

ONVIF，全称OpenNetwork45Internal|STCN/PRM|2009|©RobertBoschGmbH2009.Allrightsreserved,alsoregardinganydisposal,exploitation,r