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)，除顯示設備外的視頻設備之間以數(shù)字視頻方式進行傳輸?shù)?span id="uueeoao" class='hrefStyle'>監(jiān)控系統(tǒng)，使用數(shù)字網(wǎng)絡傳輸，所以又稱網(wǎng)絡視頻監(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、安全防范嚴密及時等特點，在安全防范技術中得到越來越多的應用。

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

　發(fā)展歷史

　　1、模擬時代

　　在九十年代以前，主要是以模擬設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、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機等組成，通過視頻矩陣主機可以將來自攝像機的視頻圖像顯示在監(jiān)視器，并能用鍵盤進行切換和控制或將圖像信息錄像到磁帶;遠距離圖像傳輸采用模擬光纖，利用光端機進行視頻的傳輸。由于系統(tǒng)視頻信號的采集、傳輸、存儲均為模擬形式，因此質量較高。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，主要應用于小范圍內(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)控無法聯(lián)網(wǎng)，只能以點對點的方式監(jiān)視現(xiàn)場，使得布線工程量極大，無法形成有效的報警聯(lián)動，因而模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的擴展性較差。

　　2、半數(shù)字時代

　　九十年代初，隨著計算機微處理器技術和彩色視頻技術的發(fā)展與普及，視頻監(jiān)控技術有了第一次質的飛躍，原來的黑白圖像變成了富有生機的彩色圖像。人們利用計算機的高速數(shù)據(jù)處理能力進行視頻的采集和處理，利用顯示器的高分辨率實現(xiàn)圖像的多畫面顯示，從而大大提高了圖像質量。這種基于PC機的多媒體主控臺系統(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，采用微機和Windows平臺，在計算機中安裝視頻卡和相應的DVR軟件，不同型號視頻卡可連接1/2/4路視頻，支持實時視頻和音頻。但由于網(wǎng)絡技術和視頻壓縮技術的滯后，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)字時代

　　九十年代末，隨著網(wǎng)絡帶寬、計算機處理能力和存儲容量的快速提高，以及各種實用視頻壓縮處理技術的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控步入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡時代，稱為第三代遠程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心，以智能實用的圖像理解和分析為特色，引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術革命。新的監(jiān)控技術完全打破了傳統(tǒng)的結構，依靠功能日益強大的計算機，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)絡和通信技術的發(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)絡到廣域網(wǎng)絡，從一個城市到另一個城市，從一個國家到另一個國家，都能完成在現(xiàn)場所能完成的一切任務。數(shù)字化、網(wǎng)絡化的第三代視頻監(jiān)控技術，與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控技術相比較，還具有：便于模塊化，通用性、可擴展性強;便于智能化、支持遠程控制，監(jiān)控效率更高，信號抗干擾強;便于對信號進行存取、查找、再次處理;易于安裝管理維護等優(yōu)點。

　　第三代網(wǎng)絡視頻監(jiān)控技術，融合了新興的網(wǎng)絡技術、多媒體技術、視頻技術，是技術發(fā)展和社會進步的一次巨大飛躍，具有深遠的現(xiàn)實意義。例如：交通監(jiān)控系統(tǒng)不僅能實時收集交通流量參數(shù)，對違章車輛的拍照記錄加強了交通監(jiān)管力度，由此產(chǎn)生的警示作用有利于司機的行為自律，保障交通安全，倡導遵章守紀的良好社會風尚。對便捷的遠程網(wǎng)絡訪問能力支持，使得視頻監(jiān)控技術可以進入普通百姓家庭，應用于幼兒看護，智能家居等場合，改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活方式。視頻監(jiān)控技術還可以應用于企業(yè)管理和生產(chǎn)經(jīng)營管理，提高生產(chǎn)效率。第三代網(wǎng)絡視頻監(jiān)控技術具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的商機，加之其強大實用的功能，可拓展的技術空間，良好的社會價值，因此受到了學術界、產(chǎn)業(yè)界和相關使用部門的高度重視，是當前信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點之一。

　基本組成

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

　　1.前端設備

　　安裝在監(jiān)視現(xiàn)場的設備稱為“前端設備”。前端設備通常包括：攝像機、攝像機鏡頭、攝像機防護罩、旋轉云臺、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)聽探測器。帶有安全防范報警功能的系統(tǒng)，安裝有各種類型的報警探測器，具有聯(lián)動功能的系統(tǒng)，安裝有報警聯(lián)動照明設備、紅外線燈以及其他控制設備。

　　2.傳輸系統(tǒng)

　　由前端攝像機攝取的視頻電視信號、監(jiān)聽探測器拾取的聲音信號、報警探測器發(fā)出的報警信號以及主控設備向前端設備傳送的控制信號以及供電電源等，都要通過一定的傳輸媒體進行傳送。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。在一些較復雜的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中，可以同時使用多種傳輸系統(tǒng)。

　　3.主控顯示記錄設備

　　主控系統(tǒng)設備包括對前端系統(tǒng)的控制設備和對安全防范現(xiàn)場前端設備傳送回來的視頻電視信號、聲音信號和報警信號進行處理、顯示和傳送的設備。

　　通常使用的主控系統(tǒng)設備有：多媒體計算機，視音頻切換器、視頻分配放大器、云臺鏡頭控制器、畫面分割器或多畫面處理器、數(shù)字視頻場開關、字符發(fā)生器、視頻報警器、矩陣系統(tǒng)控制主機、控制鍵盤、錄像機、顯示器(或電視機)、、視頻打印機、攝影儀、聯(lián)動控制器、警燈、警號、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、控制臺和電視柜(電視墻)等設備組成。

　　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。

　相關硬件介紹

　　攝像機攝像機

　　是將現(xiàn)場圖像變成視頻信號的設備，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)、信號種類(彩色/黑白)、最低照度(LUX)，是否帶逆光補償、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、手動)、視場角、鏡頭安裝接口(C/CS)、景深等。

　　云臺

　　云臺是控制現(xiàn)場攝像機的設備，其控制的主要功能有攝像機的上、下、左、右旋轉、鏡頭的變焦、接收報警輸入、產(chǎn)生報警輸出等。

　　監(jiān)視器

　　監(jiān)視器是將現(xiàn)場信號重新顯示的設備，作為監(jiān)控系統(tǒng)的輸出部分，是整個系統(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)場信號切換至輸出的監(jiān)視器上，實現(xiàn)用較少的監(jiān)視器對多處信號的監(jiān)視。

　　*控制現(xiàn)場 可控制現(xiàn)場攝像機、云臺、鏡頭、輔助觸點輸出等。

　　*RS-232通信 可通過RS-232標準端口與計算機等進行信息通訊。

　　*可選的屏幕顯示 在信號上疊加日期、時間、視頻輸入變編號、用戶定義的視頻輸入或目標的標題、報警標題等以便監(jiān)視器顯示。

　　*通用巡視及成組切換 系統(tǒng)可設置多個通用巡視多個成組切換。

　　*事件定時器 系統(tǒng)有多個用戶定義時間，用以調用通用巡視到輸出。

　　*口令和優(yōu)先等級 系統(tǒng)可設置多個用戶變編號，每個用戶有自己的密碼，根據(jù)用戶的優(yōu)先等級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合成，以便錄像和監(jiān)視和監(jiān)視的設備。其基本參數(shù)有：輸入視頻信號路數(shù)(根據(jù)不同型號可有四、九、十六路等多種規(guī)格)、單/雙工、彩色/黑白、圖像效果(像素)、是否帶有視頻移動報警功能等。

　　錄像機

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

　　對于數(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。當然，由于設備集成化越來越高，對于部分系統(tǒng)而言，某些設備可能會同時以多個層的身份存在于系統(tǒng)中。

　相關軟件技術

　　1、視頻編解碼技術

　　網(wǎng)絡視頻監(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221Mbit/s，要在有限的帶寬上傳輸如此之高的碼流是不現(xiàn)實的，在這樣的情況下，視頻編解碼技術顯得尤為重要。根據(jù)項目實際背景，選擇了壓縮效率較好，較易實現(xiàn)的MPEG-4視頻壓縮標準。因其更高的壓縮比、更好的IP和無線網(wǎng)絡信道的適應性，在數(shù)字視頻通信和存儲領域得到越來越廣泛的應用。

　　2、網(wǎng)絡傳輸技術

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

　優(yōu)點

　　與以往的監(jiān)控相比，采用網(wǎng)絡數(shù)字攝像機的網(wǎng)絡化數(shù)字監(jiān)控具有很大的優(yōu)勢和強大的功能。

　　1，遠端網(wǎng)絡監(jiān)視功能通過以太網(wǎng)絡即可直接實現(xiàn)遠端監(jiān)控，可多人同時監(jiān)控多個點，即時傳輸圖像，無距離限制，可使用光纖遠距離傳輸圖像。

　　2，大幅減少線材及成本通過現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡即可直接將網(wǎng)絡數(shù)字攝像機既插既用連接成遠端監(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用，降低了成本。特別適合突發(fā)性非典疫區(qū)的臨時遠端監(jiān)控。

　　3，集成RS232/RS485通訊口便于擴充周邊設備用戶可自行選擇通訊方式連接周邊設備。如:全方位云臺等。

　　4，報警錄像功能可設定當警報觸發(fā)前后錄像，便于回放。

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

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

　　7，報警功能配合網(wǎng)絡攝像機I/O端子，可設定報警功能，聯(lián)動錄像，警報器，發(fā)送電子郵件等。

　　8，系統(tǒng)擴充性高可在現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡上既插既用隨時隨地增減網(wǎng)絡數(shù)字攝像機， 以擴大或減小監(jiān)控區(qū)域或地區(qū)。

　　9，系統(tǒng)運行穩(wěn)定網(wǎng)絡數(shù)字攝像機是嵌入式設備，其穩(wěn)定性明顯高于DVR和CCTV設備。

　未來發(fā)展趨勢

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