安全防范工程设计 课件 第3章 视频监控系统1

安防工程设计第3章视频监控系统3.1 视频基础知识模拟视频监控系统数字视频监控系统网络视频监控系统3.1 视频基础知识3.1.1 人眼的视觉惰性人眼感觉到流畅动画效果时的最低频率（临界频率）为24帧/秒3.1.2 人眼的分辨力人眼对被观察物体上能分辨的相邻最近两点的视角θ的倒数称为人眼的分辨力或视觉锐度。3.1.3 人眼的视觉范围20°以内能正确识别图形等信息，称为有效视野3.2 视频信号

模拟视频（1）RGB分量视频（2）色差分量视频（3）复合视频数字视频彩色电视信号数字化可分为全信号编码和分量编码图像压缩

图像格式3.3 CCTV系统的组成形式 CCTV系统组成形式（四种）单头单尾方式 固定云台 电动云台用于一处连续监视一个目标或一个区域3.3 CCTV系统的组成形式CCTV系统组成形式（四种）多头单尾方式用于一处集中监视多个目标或区域3.3 CCTV系统的组成形式 CCTV系统组成形式（四种）单头多尾方式用于多处监视同一个固定目标或区域3.3 CCTV系统的组成形式 CCTV系统组成形式（四种）多头多尾方式用于多处监视多个目标或区域3.3 CCTV系统的组成CCTV系统一般由前端设备、传输装置、中心控制显示记录设备等组成。1)前端设备（1） 摄像机（2） 镜头（3） 防护罩（4） 云台（5） 解码器3.3 CCTV系统的组成CCTV系统一般由前端设备、传输装置、中心控制显示记录设备等组成。2)传输装置（1） 同轴电缆、双绞线电缆、光缆等。（2） 专用发射、接收设备。（3） 中继放大校正设备。3.3 CCTV系统的组成

CCTV系统一般由前端设备、传输装置、中心控制显示记录设备等组成。3)监控中心（1） 系统设置、控制单元(切换器、云台控制器、矩阵主机、数码主机等)（2） 画面显示、处理单元(监示器、电视屏、画面处理器等)（3） 视音记录、存贮单元(模拟录像机、数码硬盘录像机、光盘刻录机等)（续）…3.3 CCTV系统的组成

CCTV系统一般由前端设备、传输装置、中心控制显示记录设备等组成。3)监控中心（4） 报警单元(报警控制器、紧急按钮、警号等)（5） 网络远传及通信单元(视频网络交换机、收发设备、通信工具等)（6） 供电单元(交流净化稳压电源、直流电源、UPS不间断电源等)（续前）3.4 摄像机 3.4.1 CCD彩色摄像机的主要技术指标（1）CCD尺寸----摄像机靶面。典型值如：2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸。（2）CCD像素是CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。（3）水平分辨率。彩色摄像机的典型分辨率是在320到500电视线(TVL)之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线等不同档次。在选用时后端的分辨率应高于前端。

（续…）3.4 摄像机（4）最小照度，也称为灵敏度。是CCD对环境光线的敏感程度，或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（LUX），数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。普通型正常工作所需照度1~3LUX月光型正常工作所需照度0.1LUX左右星光型正常工作所需照度0.01LUX以下红外型采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像（续…）附：参考环境照度

自然条件

景物照度（Lux）夏日阳光下太阳直射100000阴天室外晴朗白天10000电视台演播室阴天1000距60W台灯60cm桌面300室内日光灯黄昏100黄昏室内黎明1020cm处烛光10-15微明

1全月晴空

0.5半月晴空

夜间路灯0.1无月阴云晴空0.1附：参考环境照度

监控现场环境照度银行大厅20Lux

工厂的生产线办公室50Lux配有灯光或红外光的金库20-50Lux光线比较好的100-300Lux光线比较暗的20Lux光线适中50Lux饭厅10Lux

其它场所医院房间50Lux医院手术台1800Lux试验台50Lux室外停车场1Lux(晚)室内停车场5Lux(微弱灯光)走廊（含宾馆）5Lux3.4 摄像机（5）扫描制式。有PAL制和NTSC制之分。PAL（黑白为CCIR），标准为625行，50场（6）电源。交流有220V、110V、24V，直流为12V或9V。

（7）信噪比典型值为48db；（行业规定≥38db）若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。（续…）3.4 摄像机（8）视频输出典型值为：影像输入电平1Vp-p/输入阻抗75Ω/BNC接头。（9）镜头安装方式有C和CS方式，二者间不同之处在于感光距离不同。（续…）3.4 摄像机3.4.2 摄像选用应根据监视目标的照度选择不同灵敏度的摄像机。监视目标的最低环境照度应高于摄像机最低照度的10倍。摄像机镜头的选择应符合下列规定：镜头的焦距根据视场大小和镜头与监视目标的距离确定，并按下式计算：式中F——焦距（mm）；A——像场高（mm）；L——物距（mm）；H——视场高（mm）；

A·LF≈————

H3.4 摄像机3.4.2 摄像选用应根据监视目标的照度选择不同灵敏度的摄像机。监视目标的最低环境照度应高于摄像机最低照度的10倍。摄像机镜头的选择应符合下列规定：镜头的焦距根据视场大小和镜头与监视目标的距离确定，并按下式计算：式中F——焦距（mm）；A——像场高（mm）；L——物距（mm）；H——视场高（mm）；

A·LF=————

H3.4 摄像机Ccd尺寸CCD芯片尺寸(inch)12/31/21/31/4靶面垂直尺寸(mm)12.76.64.83.62.4靶面水平尺寸(mm)9.68.86.44.83.2靶面对角线尺寸(mm)16118643.4 摄像机光圈与光通量每个镜头上都标有最大F值；例如6mm/F1.4代表最大孔径为4.29毫米。光通量与F值的平方成反比关系，F值越小，光通量越大。镜头上光圈指数（光阑系数）序列的标值为0.75，1.2，1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。3.4 摄像机光圈与光通量因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。3.4 摄像机摄像机可选用体积小、重量轻、便于现场安装与检修的电荷耦合器件（CCD）型摄像机。摄像机宜安装在监视目标附近不易受外界损伤的地方，安装位置不应是影响现场设备运行和人员正常活动。

安装的高度：室内宜距地面2.5~5m；室外宜距地面3.5~10m，并不得低于3.5m。电梯厢内的摄像机应安装在电梯厢顶部、电梯操作器的对角处，并应能监视电梯厢内全景。摄像机镜头应从光源方向对准监视目标，并应避免逆光安装；当需要逆光安装时，应降低监视区域的对比度。3.4 摄像机根据工作环境应选配相应的摄像机防护罩，防护罩可根据需要设置调温控制系统和遥控刷等。固定摄像机在特定部位上的支承装置，可采用摄像机托架或云台。当一台摄机需要监视多个不同方向的场景时，应配置自动调焦装置和遥控电动云台。监视水下目标的系统设备，应采用灵敏度摄像管和密耐压、防水防护套，以及渗水报警装置。3.4 摄像机当监视目标照度有变化时，均应采用自动光圈镜头。当需要遥控时，可选用具有光对焦、光圈开度、变焦距的遥控镜头装置。摄像机需要隐蔽时，可设置在天花板或墙壁内，镜头可采用针孔或棱镜镜头。即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD摄像机的镜头，反之则不行。如：1/2"镜头既可用于1/2"摄像机，也可用于1/3"摄像机，但视角会减少25%左右。摄像机镜头应避免强光直射，保证摄像管靶面不受损伤。镜头视场内，不得有遮挡监视目标的物体。3.4 摄像机3.4.3 摄像机的使用基本参数AGCON/OFF（自动增益控制）：摄像头内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大即增益，等效于有较高的灵敏度，然而在亮光照的环境下放大器将过载，使视频信号畸变。当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈，自动增加增益以获得清晰的图像。开关在OFF时，在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。3.4 摄像机3.4.3 摄像机的使用基本参数ATWON/OFF（自动白平衡）：白平衡只用于彩色摄象机，其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况开关拨到ON时，通过镜头来检测光源的特性/色温，从而自动连续设定白电平，即使特性/色温改变也能控制红色和蓝色信号的增益。3.4.3 摄像机的使用基本参数ALC/ELC（自动亮度控制/电子亮度控制）：当选择ELC时，电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间（一般从1/50到1/10000秒连续调节）。选择这种方式时，可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。需要注意的是：在室外或明亮的环境下，由于ELC控制范围有限，还是应该选择ALC式镜头；在某些独特的照明条件下，可能出现下列情况：①在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象。②图像显著地闪烁和色彩重现性不稳定。③白平衡有周期性变化，如果发生这些现象，应使用ALC镜头。以固定光圈镜头采用ELC方式时，图像的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深。而且图像上远处的物体可能不在焦点上。当镜头是自动光圈镜头时，需要将开关拨到ALC方式。3.4.3 摄像机的使用基本参数BLCON/OFF（背光补偿开关）：当强大而无用的背景照明影响到中部重要物体的清晰度时，应该把开关拨到ON位置。注意：①当与云台配用或照明迅速改变时，建议把该开关放在OFF位置，因为在ON位置时，镜头光圈速度变慢；②如果所需物体不在图像中间时，背光补偿可能不会充分发挥作用。3.4.3 摄像机的使用基本参数LL/INT（同步选择开关）： 此开关用以选择摄像头同步方式：INT为内同步利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。----------外同步：利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。LL为电源同步。有些摄像头还有一个LLPHASE电源同步相位控制器。当摄像头使用于电源同步状态时，此装置可调整视频输出信号的相位，调整范围大概是一帧。3.4.3 摄像机的使用基本参数LL/INT（同步选择开关）：

对于多摄像机系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，这样在变换摄像机输出时，不会造成画面失真，但是由于多摄像机系统中的各台摄像机供电可能取自三相电源中的不同相位，甚至整个系统与交流电源不同步，此时可采取的措施有：均采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号送入各台摄像机的外同步输入端来调节同步。调节各台摄像机的“相位调节”电位器，因摄像机在出厂时，其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相的，故使用相位延迟电路可使每台摄像机有不同的相移，从而获得合适的垂直同步，相位调整范围0~360度。3.4.3 摄像机的使用基本参数VIDEO/DC（镜头控制信号选择开关）：ALC自动光圈镜头的控制信号有两种-------当需要将直流控制信号的自动光圈镜头安装在摄像头上时，选择DC位置，当需要安装视频控制信号的自动光圈镜头时，选择VIDEO位置。当选择视频驱动镜头时，还会有一个视频电平控制（VIDEOLEVELL/H）需要调整，该控制器调节输出给自动光圈镜头的控制电平，用以控制镜头光圈的开大和缩小（凹进光亮）。3.4.3 摄像机的使用基本参数SOFT/SHARP（细节电平选择开关）：该开关用以调节输出图像是清晰（SHARP）还是平滑（SOFT），通常出厂设定在SHARP位置。3.4.3 摄像机的使用基本参数FLICKERLESS（无闪动方式）：在电源频率为50Hz的地区，CCD积累时间为1/50秒，如果使用NISC制式摄像机，其垂直同步频率为60Hz，这样将造成视觉影像不同步，在监视器上出现闪动；反之，在电源为60Hz的地区用PAL制式摄像机也会有此现像。为克服此现像，在电子快门设置了无闪动方式档，对NISC制式摄像机提供1/100秒，对PAL制式摄像机提供1/120秒的固定快门速度，可以防止监视器上图像出现闪烁。3.4.3 摄像机的使用基本参数FLICKERLESS（无闪动方式）：手动电子快门：有些用户使用CCD摄取运动速度比较快的物体，如果以1/50秒速度拍摄，会产生拖尾现像，严重影响图像质量。有些摄像头给出了手动电子快门，使CCD的电荷偶合速度固定在某一值，例如1/500、1/1000、1/2000秒等等，此时CCD的电荷偶合速度提高，这样采集下来的图像相对来说会减少拖尾现像，而且对于观测高速运动或电火花一类物体，必须使用此设置。所以，某些专用摄像头给出了手动电子快门，提供给特殊用途的用户。3.5 镜头广角镜头： 视角60度以上，观察范围较大近处图像有变形。标准镜头： 视角30度左右，使用范围较广。长焦镜头： 视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。变焦镜头： 镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长则成像越大。针孔镜头： 用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。3.5 镜头成像规格 1in、2/3in、1/2in、1/3in、1/4in镜头安装接口

C、CS光圈

焦距手动 固定-----可变聚焦电动未设（固定）可变手动视频驱动型直流驱动型前端摄像机：PTZ：Pan/Tilt/Zoom

云台左右/上下、镜头变倍/变焦控制ICR：IRCutFilter

双滤光片切换器，白天切换到不感红外滤光片，晚上反之OSD：On-ScreenDisplay

屏幕菜单式调节方式PIR：PassiveInfraredDetection PassiveInfraredSensor

被动式红外探测器POE：PowerOverEthernet

基于局域网的供电系统UTC：UpTheCoax

同轴视控传输技术是利用一根视频电缆便可同时传输来自摄像机的视频信号以及对云台、镜头的控制功能视频标准：HDCVI：HighDefinitionCompositeVideoInterface

高清复合视频接口（大华）HDTVI：HighDefinitionTransportVideoInterface

高清传输视频接口（海康）CVBS：CompositeVideoBroadcastSignal

复合同步视频广播信号HD-SDI：HighDefinition

SerialDigitalInterface

高清数字分量串行接口网络视频互联协议：为网络视频设备之间的信息交换定义通用协议，包括装置搜寻、实时视频、音频、元数据和控制信息等。ONVIF（OpenNetworkVideoInterfaceForum，开放型网络视频接口论坛）[安讯士、博世、索尼发起]CGI（CommonGatewayInterface，通用网关接口）允许Web服务器执行外部程序，并将它们的输出发送给Web浏览器PSIA（PhysicalSecurityInteroperabilityAlliance，物理安防互操作性联盟）[Inovonics、思科、泰科、honeywell、海康威视、大华]*HDcctv与广播行业SDI技术兼容的高清晰度(HDTV)视频标准。[Comart、CSST(中国安防，中国大陆)、EverFocus（慧友，中国台湾）]视频存储：DVR：DigitalVideoRecorder（[数字]硬盘录像机）NVR：NetworkVideoRecorder（网络硬盘录像机）XVR：[海康]四混合，支持HDTVI、AHD、模拟、网络四混合信号接入。CVR：CentralVideoRecorder（视频云存储）是集编码设备管理、录像管理、存储、转发功能为一体的视频专用存储技术。CVR由标准的ipsan/nas网络存储设备结合视频监控应用发展而来。SAN/NAS：NetworkAttachedStorage（网络附属存储）RAID：RedundantArraysofIndependentDisks（磁盘阵列）0-快，无防损；1-最安全，效率低；3、5较常用视频输出：HDMI：HighDefinitionMultimediaInterface高清晰度多媒体接口，数字信号2.1版支持7680×4320,60HzVGA：VideoGraphicsArray视频图形阵列模拟信号2560×1600BNC：BayonetNutConnector卡扣配合型连接器模拟信号，水平分解力最高可达575x4/3=766线DVI-I：DigitalVisualInterface

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Integrated-A与-D的综合型，单通道1920x1200,60Hz双通道2560x1600,60Hz/1920x1080,120Hz视频功能及其他：ROI（regionofinterest），感兴趣区域。机器视觉、图像处理中，从被处理的图像以方框、圆、椭圆、不规则多边形等方式勾勒出需要处理的区域，称为感兴趣区域。NTP（NetworkTimeProtocol），网络时间协议。用来同步网络中各个计算机的时间的协议。SDT（Securitydatatechnology），安防大数据技术。SDT专注于安防领域，其核心是视频监控，关注的目标包括视频中的人、车的属性和行为，以及各类传感信息，采用视频结构化、云计算等先进技术，提取出人、车、物的结构化信息，以这些数据为基础展开深度应用。第3章视频监控系统3、设备选型（2）摄像部分（摄像机型式的选用）安装位置

监控需求特点

选用摄像机型式

选用原因

停车场监控范围大、动态性大一体化摄像机（如BT-556H）或枪式摄像机+电动变焦镜头

一体化摄像机内置变焦镜头，适合动态范围大的场合，可对现场进行细节放大，而且安装调试也简单。

大堂

监控范围大、动态性大一体化摄像机（如BT-556H）最适合

同上电梯

监控范围固定，光线稳定小型半球摄像机（如BT-618H）

电梯安装位置狭窄，安装小型半球摄像机，不易引起顾客反感，可以兼顾电梯的整体美观和图像监控效果

楼道走廊

监控范围固定，光线较为稳定半球摄像机（如BT-618H）

酒店的吊顶较低，如吊装普通枪式摄像机，太抢眼破坏走廊的装修效果。吸顶安装半球摄像机，可以兼顾走廊整体美观和监控效果，而且安装调试简单第3章视频监控系统3、设备选型（2）摄像部分（摄像机参数选用）安装位置

监控参数要求选用摄像机型式

选用原因

停车场要求清晰度高、环境亮度变化大

一体化摄像机（如BT-556H）或枪式摄像机+电动变焦镜头

BT-556H清晰度高达480TVL，内置镜头为自动光圈镜头，适宜亮度的变化大堂

监控范围大、动态性大一体化摄像机（如BT-556H）最适合

同上电梯

监控范围固定，光线稳定、视角大小型半球摄像机（如BT-618H）

电梯内部安装有灯光，因此光度变化不大，我们选用0.5-1LUX照度摄像机，420线就行，配置3.5mm广角镜头楼道走廊

监控范围固定，光线较为稳定半球摄像机（如BT-618H）

走廊内部安装有灯光，因此光度变化不大，我们选用0.5-1LUX照度摄像机，420线就行，配置8mm广角镜头

第3章视频监控系统BT-556H摄像机：成像元件1/4″InterlineCCD像数752(H)×582(V):PAL水平解析度480TVL最低照度1.0Lux/F1.6信噪比≥48dB自动电子快门1/50～1/10,000sec.On/Off视频输出1.0Vp-p75Ω镜头22x(F3.6-79.2mm)电源DC12V对焦Atuo/Manual功率4.7W操作温度-10℃～+50℃尺寸61(W)×63(H)×128(D)mm重量400g自动白平衡、自动增益、自动背光补偿