數(shù)字視頻監(jiān)控

　定義

　　數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)(digital video surveillance system)，除顯示設(shè)備外的視頻設(shè)備之間以數(shù)字視頻方式進(jìn)行傳輸?shù)?span id="u7u7c22" class='hrefStyle'>監(jiān)控系統(tǒng)，使用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以又稱網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其信息量大、視覺直觀、現(xiàn)場(chǎng)信息便于保存分析、系統(tǒng)功能齊全、控制靈活、能節(jié)省大量安全保衛(wèi)巡邏人力物力、安全防范嚴(yán)密及時(shí)等特點(diǎn)，在安全防范技術(shù)中得到越來越多的應(yīng)用。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備價(jià)格越來越低，綜合性能不斷提高。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，集圖像、聲音和防盜報(bào)警于一體，已經(jīng)成為安全防范自動(dòng)化技術(shù)的主要發(fā)展方向。

　發(fā)展歷史

　　1、模擬時(shí)代

　　在九十年代以前，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)。模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展較早，主要由攝像機(jī)、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機(jī)等組成，通過視頻矩陣主機(jī)可以將來自攝像機(jī)的視頻圖像顯示在監(jiān)視器，并能用鍵盤進(jìn)行切換和控制或?qū)D像信息錄像到磁帶;遠(yuǎn)距離圖像傳輸采用模擬光纖，利用光端機(jī)進(jìn)行視頻的傳輸。由于系統(tǒng)視頻信號(hào)的采集、傳輸、存儲(chǔ)均為模擬形式，因此質(zhì)量較高。但是由于圖像信息采用視頻電纜以模擬方式傳輸，一般傳輸距離不能太遠(yuǎn)，主要應(yīng)用于小范圍內(nèi)的監(jiān)控，監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看。其局限性還在于有線模擬視頻監(jiān)控?zé)o法聯(lián)網(wǎng)，只能以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)，使得布線工程量極大，無法形成有效的報(bào)警聯(lián)動(dòng)，因而模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)展性較差。

　　2、半數(shù)字時(shí)代

　　九十年代初，隨著計(jì)算機(jī)微處理器技術(shù)和彩色視頻技術(shù)的發(fā)展與普及，視頻監(jiān)控技術(shù)有了第一次質(zhì)的飛躍，原來的黑白圖像變成了富有生機(jī)的彩色圖像。人們利用計(jì)算機(jī)的高速數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行視頻的采集和處理，利用顯示器的高分辨率實(shí)現(xiàn)圖像的多畫面顯示，從而大大提高了圖像質(zhì)量。這種基于PC機(jī)的多媒體主控臺(tái)系統(tǒng)稱為第二代數(shù)字化本地視頻監(jiān)控系統(tǒng)。DVR是第二代多媒體監(jiān)控系統(tǒng)的核心產(chǎn)品，采用微機(jī)和Windows平臺(tái)，在計(jì)算機(jī)中安裝視頻卡和相應(yīng)的DVR軟件，不同型號(hào)視頻卡可連接1/2/4路視頻，支持實(shí)時(shí)視頻和音頻。但由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻壓縮技術(shù)的滯后，無法組建大型監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控信息局限于本地。

　　3、全數(shù)字時(shí)代

　　九十年代末，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬、計(jì)算機(jī)處理能力和存儲(chǔ)容量的快速提高，以及各種實(shí)用視頻壓縮處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控步入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，稱為第三代遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲(chǔ)和播放為核心，以智能實(shí)用的圖像理解和分析為特色，引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術(shù)革命。新的監(jiān)控技術(shù)完全打破了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，依靠功能日益強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，不僅可以處理文本、數(shù)據(jù)、圖形等，還可以處理視頻、聲音等信息，成為真正的多媒體監(jiān)控終端。再加上網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展，多媒體信息的交互和共享趨向更廣闊的空間。從局域網(wǎng)絡(luò)到廣域網(wǎng)絡(luò)，從一個(gè)城市到另一個(gè)城市，從一個(gè)國(guó)家到另一個(gè)國(guó)家，都能完成在現(xiàn)場(chǎng)所能完成的一切任務(wù)。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的第三代視頻監(jiān)控技術(shù)，與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控技術(shù)相比較，還具有：便于模塊化，通用性、可擴(kuò)展性強(qiáng);便于智能化、支持遠(yuǎn)程控制，監(jiān)控效率更高，信號(hào)抗干擾強(qiáng);便于對(duì)信號(hào)進(jìn)行存取、查找、再次處理;易于安裝管理維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

　　第三代網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)，融合了新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、視頻技術(shù)，是技術(shù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的一次巨大飛躍，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。例如：交通監(jiān)控系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)收集交通流量參數(shù)，對(duì)違章車輛的拍照記錄加強(qiáng)了交通監(jiān)管力度，由此產(chǎn)生的警示作用有利于司機(jī)的行為自律，保障交通安全，倡導(dǎo)遵章守紀(jì)的良好社會(huì)風(fēng)尚。對(duì)便捷的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問能力支持，使得視頻監(jiān)控技術(shù)可以進(jìn)入普通百姓家庭，應(yīng)用于幼兒看護(hù)，智能家居等場(chǎng)合，改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活方式。視頻監(jiān)控技術(shù)還可以應(yīng)用于企業(yè)管理和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理，提高生產(chǎn)效率。第三代網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的商機(jī)，加之其強(qiáng)大實(shí)用的功能，可拓展的技術(shù)空間，良好的社會(huì)價(jià)值，因此受到了學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和相關(guān)使用部門的高度重視，是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。

　基本組成

　　數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常由攝像機(jī)等前端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)和主控顯示記錄設(shè)備三大部分組成。

　　1.前端設(shè)備

　　安裝在監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備稱為“前端設(shè)備”。前端設(shè)備通常包括：攝像機(jī)、攝像機(jī)鏡頭、攝像機(jī)防護(hù)罩、旋轉(zhuǎn)云臺(tái)、解碼器和安裝支架等。帶有監(jiān)聽功能的系統(tǒng)，安裝有監(jiān)聽探測(cè)器。帶有安全防范報(bào)警功能的系統(tǒng)，安裝有各種類型的報(bào)警探測(cè)器，具有聯(lián)動(dòng)功能的系統(tǒng)，安裝有報(bào)警聯(lián)動(dòng)照明設(shè)備、紅外線燈以及其他控制設(shè)備。

　　2.傳輸系統(tǒng)

　　由前端攝像機(jī)攝取的視頻電視信號(hào)、監(jiān)聽探測(cè)器拾取的聲音信號(hào)、報(bào)警探測(cè)器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)以及主控設(shè)備向前端設(shè)備傳送的控制信號(hào)以及供電電源等，都要通過一定的傳輸媒體進(jìn)行傳送。傳輸系統(tǒng)可以是有線傳輸方式、無線傳輸方式、微波傳輸方式、光纖傳輸方式、雙絞線平衡傳輸方式和電話線傳輸?shù)榷喾N傳輸系統(tǒng)方式。在一些較復(fù)雜的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中，可以同時(shí)使用多種傳輸系統(tǒng)。

　　3.主控顯示記錄設(shè)備

　　主控系統(tǒng)設(shè)備包括對(duì)前端系統(tǒng)的控制設(shè)備和對(duì)安全防范現(xiàn)場(chǎng)前端設(shè)備傳送回來的視頻電視信號(hào)、聲音信號(hào)和報(bào)警信號(hào)進(jìn)行處理、顯示和傳送的設(shè)備。

　　通常使用的主控系統(tǒng)設(shè)備有：多媒體計(jì)算機(jī)，視音頻切換器、視頻分配放大器、云臺(tái)鏡頭控制器、畫面分割器或多畫面處理器、數(shù)字視頻場(chǎng)開關(guān)、字符發(fā)生器、視頻報(bào)警器、矩陣系統(tǒng)控制主機(jī)、控制鍵盤、錄像機(jī)、顯示器(或電視機(jī))、、視頻打印機(jī)、攝影儀、聯(lián)動(dòng)控制器、警燈、警號(hào)、直流穩(wěn)壓電源、UPS交流凈化穩(wěn)壓電源或交流凈化穩(wěn)壓電源、控制臺(tái)和電視柜(電視墻)等設(shè)備組成。

　　閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)不同的主控系統(tǒng)設(shè)備的不同組合，可以分成切換器控制閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(小型閉路電視監(jiān)控系統(tǒng))、矩陣控制閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(常用閉路電視監(jiān)控系統(tǒng))和多媒體閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)幾種類型。

　相關(guān)硬件介紹

　　攝像機(jī)攝像機(jī)

　　是將現(xiàn)場(chǎng)圖像變成視頻信號(hào)的設(shè)備，基本參數(shù)有;成像器件(基本采用CCD固定成像元件)、電源種類(220V AC，24V AC，12V DC等)、信號(hào)種類(彩色/黑白)、最低照度(LUX)，是否帶逆光補(bǔ)償、分辨率、靶面尺寸、鏡頭接口( C/CS)等。

　　鏡頭

　　鏡頭是將觀察目標(biāo)的光像聚焦于CCD成像器件上的元件，根據(jù)作用不同可分為常用鏡頭、特殊鏡頭(廣角鏡頭、針孔鏡頭等)兩類。其基本參數(shù)有：焦距、光圈(自動(dòng)、手動(dòng))、視場(chǎng)角、鏡頭安裝接口(C/CS)、景深等。

　　云臺(tái)

　　云臺(tái)是控制現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)的設(shè)備，其控制的主要功能有攝像機(jī)的上、下、左、右旋轉(zhuǎn)、鏡頭的變焦、接收?qǐng)?bào)警輸入、產(chǎn)生報(bào)警輸出等。

　　監(jiān)視器

　　監(jiān)視器是將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)重新顯示的設(shè)備，作為監(jiān)控系統(tǒng)的輸出部分，是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成，所以正確選擇監(jiān)視器是影響系統(tǒng)整體效果及可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其基本參數(shù)有：畫面尺寸、黑白/彩色、分辨率等。

　　矩陣切換器

　　矩陣切換器是系統(tǒng)的核心部件，其主要功能有：

　　*圖像切換 將輸入的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)切換至輸出的監(jiān)視器上，實(shí)現(xiàn)用較少的監(jiān)視器對(duì)多處信號(hào)的監(jiān)視。

　　*控制現(xiàn)場(chǎng) 可控制現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)、云臺(tái)、鏡頭、輔助觸點(diǎn)輸出等。

　　*RS-232通信 可通過RS-232標(biāo)準(zhǔn)端口與計(jì)算機(jī)等進(jìn)行信息通訊。

　　*可選的屏幕顯示 在信號(hào)上疊加日期、時(shí)間、視頻輸入變編號(hào)、用戶定義的視頻輸入或目標(biāo)的標(biāo)題、報(bào)警標(biāo)題等以便監(jiān)視器顯示。

　　*通用巡視及成組切換 系統(tǒng)可設(shè)置多個(gè)通用巡視多個(gè)成組切換。

　　*事件定時(shí)器 系統(tǒng)有多個(gè)用戶定義時(shí)間，用以調(diào)用通用巡視到輸出。

　　*口令和優(yōu)先等級(jí) 系統(tǒng)可設(shè)置多個(gè)用戶變編號(hào)，每個(gè)用戶有自己的密碼，根據(jù)用戶的優(yōu)先等級(jí)來限制用戶使用一定的系統(tǒng)功能。

　　圖像處理器

　　圖像處理器是將多路視頻信號(hào)合成，以便錄像和監(jiān)視和監(jiān)視的設(shè)備。其基本參數(shù)有：輸入視頻信號(hào)路數(shù)(根據(jù)不同型號(hào)可有四、九、十六路等多種規(guī)格)、單/雙工、彩色/黑白、圖像效果(像素)、是否帶有視頻移動(dòng)報(bào)警功能等。

　　錄像機(jī)

　　錄像機(jī)是監(jiān)控系統(tǒng)的記錄和重放裝置，根據(jù)其錄制時(shí)間可有24、36、48 、72等多種規(guī)格，利用電腦硬盤進(jìn)行數(shù)字錄象已成為趨勢(shì)。

　　對(duì)于數(shù)字視頻監(jiān)控，根據(jù)系統(tǒng)各部分功能的不同，我們將整個(gè)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)劃分為七層——表現(xiàn)層、控制層、處理層、傳輸層、執(zhí)行層、支撐層、采集層。當(dāng)然，由于設(shè)備集成化越來越高，對(duì)于部分系統(tǒng)而言，某些設(shè)備可能會(huì)同時(shí)以多個(gè)層的身份存在于系統(tǒng)中。

　相關(guān)軟件技術(shù)

　　1、視頻編解碼技術(shù)

　　網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控要處理傳輸?shù)闹饕獢?shù)據(jù)就是圖像語音數(shù)據(jù)。一幅640×480中等分辨彩色圖像，采用24位比特量化的數(shù)據(jù)量約為7Mbit，如果按每秒3O幀的速率播放，則需要傳輸?shù)拇a率高達(dá)221Mbit/s，要在有限的帶寬上傳輸如此之高的碼流是不現(xiàn)實(shí)的，在這樣的情況下，視頻編解碼技術(shù)顯得尤為重要。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際背景，選擇了壓縮效率較好，較易實(shí)現(xiàn)的MPEG-4視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。因其更高的壓縮比、更好的IP和無線網(wǎng)絡(luò)信道的適應(yīng)性，在數(shù)字視頻通信和存儲(chǔ)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。

　　2、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

　　視頻圖像的傳輸質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的監(jiān)控質(zhì)量，數(shù)字視頻信號(hào)雖然已經(jīng)過壓縮，但數(shù)據(jù)量還是很大，特別是當(dāng)幾路視頻信號(hào)同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)，大量的數(shù)據(jù)傳輸會(huì)使得傳輸網(wǎng)絡(luò)變得擁擠，這會(huì)造成數(shù)據(jù)的延遲及丟失，因此良好的網(wǎng)絡(luò)通信通道和通信協(xié)議的選擇至關(guān)重要，本系統(tǒng)采用TCP/IP傳輸協(xié)

　優(yōu)點(diǎn)

　　與以往的監(jiān)控相比，采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字監(jiān)控具有很大的優(yōu)勢(shì)和強(qiáng)大的功能。

　　1，遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視功能通過以太網(wǎng)絡(luò)即可直接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)控，可多人同時(shí)監(jiān)控多個(gè)點(diǎn)，即時(shí)傳輸圖像，無距離限制，可使用光纖遠(yuǎn)距離傳輸圖像。

　　2，大幅減少線材及成本通過現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡(luò)即可直接將網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)既插既用連接成遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)，省去了布線的環(huán)節(jié)，即無距離限制，又可大幅減少線材及人力費(fèi)用，降低了成本。特別適合突發(fā)性非典疫區(qū)的臨時(shí)遠(yuǎn)端監(jiān)控。

　　3，集成RS232/RS485通訊口便于擴(kuò)充周邊設(shè)備用戶可自行選擇通訊方式連接周邊設(shè)備。如:全方位云臺(tái)等。

　　4，報(bào)警錄像功能可設(shè)定當(dāng)警報(bào)觸發(fā)前后錄像，便于回放。

　　5，使用者需要權(quán)限及口令設(shè)定不同等級(jí)的使用者權(quán)限，不同使用者可獲得不同的監(jiān)控圖像信息。

　　6，畫面設(shè)置功能可依應(yīng)用環(huán)境不同自行設(shè)定顯示畫面的大小，解析度，壓縮比等參數(shù)。

　　7，報(bào)警功能配合網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)I/O端子，可設(shè)定報(bào)警功能，聯(lián)動(dòng)錄像，警報(bào)器，發(fā)送電子郵件等。

　　8，系統(tǒng)擴(kuò)充性高可在現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡(luò)上既插既用隨時(shí)隨地增減網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)， 以擴(kuò)大或減小監(jiān)控區(qū)域或地區(qū)。

　　9，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)是嵌入式設(shè)備，其穩(wěn)定性明顯高于DVR和CCTV設(shè)備。

　未來發(fā)展趨勢(shì)

　　視頻監(jiān)控技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷開疆闊土。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天。我們相信未來視頻技術(shù)將有更多的功能、更多的創(chuàng)新，服務(wù)于大眾、服務(wù)于用戶、服務(wù)于我們的安防行業(yè)。其智能化、自動(dòng)化、信息化將是其發(fā)展的趨勢(shì)。