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1、安防技术知识介绍,海康威视认证安防工程师培训,V3.0 , 2015.05,课程说明,课程时间120分钟课程目标帮助学员了解并掌握视频监控的相关行业知识和基础知识，熟悉视频监控产品的相关原理，了解海康威视前后端产品基础知识,内容概要,海康威视与安防行业,安防技术知识,摄像机,硬盘录像机,海康威视与视频监控, 模拟摄像机+录像机（磁带式）,模拟视频监控,数字视频监控, 模拟摄像机+ DVR, 模拟摄像机+DVS+存储 模拟摄像机+DVR(网络),网络视频监控, 网络摄像机+存储,高清&智能,海康威视成立于视频监控数字化的起步阶段 视频监控数字化、网络化的见证者、践行者、重要推动者 高清、智能监控
2、的探索者,1999,2005,2010,海康威视&安防产业,海康威视顺应产业的发展，过去十几年进行了3次跨越：从压缩板卡到DVR、从DVR到摄像机、从监控产品到VMS/行业解决方案。目前正在做第四次跨越：从视频监控的行业应用到小微企业和家庭微视频应用，或者说从行业到民用。,海康威视发展历程,2001年底成立，2002年实现3000万销售额。 2014年销售额170亿元 。 成为中国安防第一家超过百亿的企业。,2001年成立500万注册资金,市场占有率高,全球视频监控第1位；DVR第1位。监控摄像机第3位。（其中模拟摄像机和百万像素网络摄像机跃居全球第二）VMS第5位。（中国第1位）,IMS20
3、13最新调查,注册资本40亿元,领先的安防产品及行业解决方案提供商。,员工超过1万人,2013销售额￥107亿元,总部新大楼,现办公及生产大楼,安防龙头企业,10多万平方米，预计容纳4000余名办公人员。2014年入驻。,5大研发基地：杭州、重庆、武汉、上海、北京,博士后科研工作站试点单位,重庆研发中心：公安实战及指挥应用,上海研发中心：交通领域的智能技术研究,杭州研发中心：视频标准与编码，嵌入式产品开发，智能技术,武汉研发中心：云存储，云计算,北京研发中心：视频网络化存储，报警类产品技术研发,海康威视的5大研发基地,自建全球营销服务网络-国内,中国大陆34个分公司,自建全球营销服务网络-国际
4、,在洛杉矶、香港、阿姆斯特丹、孟买、圣彼得堡、迪拜、新加坡、南非、巴西和意大利设立了全资与合资子公司。即将建设洛杉矶和比利时物流与技术服务中心。,通用视频采集设备类别,枪形摄像机,半球摄像机,筒形摄像机,一体化摄像机,红外球机,非红外球机,非红外球机,一体化云台摄像机,针孔摄像机,飞碟摄像机,迷你摄像机,卡片摄像机,通用编码存储设备类别,ATM专用DVR,审讯专用DVR,车载专用DVR,环境监测专用DVR,2UDVR/NVR/HDVR,2UDVR/NVR/HDVR,1.5UDVR/NVR/HDVR,1UDVR/NVR/HDVR,单路编码器,多路编码器,HD-SDI编码器,机架式编码器,通用传输
5、、显示及控制设备类别,独立式光端机,机架式光端机,独立式解码器,机架式解码器,LCD拼接屏,DLP拼接屏,大屏控制器,网络键盘,4U综合控制器,7U综合控制器,12U综合控制器,18U综合控制器,通用集中存储设备类别,16盘位/带前面板盖,16盘位/带前面板盖,24盘位/带前面板盖,16盘位,48盘位,24盘位,民用安防设备,全线安防产品家族,显示/控制,解码输出,存储控制,传输,视频采集,DS-4100HD,DS-6400HD-T,DS-A10/20,DS-9000,DS-7600,DS-A82,DS-A80/81,DS-9500/9600,DS-3A,DS-3B,DS-3C,DS-3D,D
6、S-2DF7,DS-2CC,DS-2CD2,DS-2CE,DS-2CD4,FCB/SDI,管理软件,应用软件,客户端4200,应用软件,NVR服务器模块,应用软件,存储管理服务器,应用软件,IVMS集中监控管理平台,DS-D20,报警/门禁,DS-D10,DS-C10H,DS-6500D,DS-1100K,DS-6300D-T,DS-2DF5,DS-19A,DS-19D,DS-19S,DS-1T,DS-2CD6,门禁控制器,读卡器,DS-B10DS-B11DS-B12,DS-B20,DS-3S,DS-3J,DS-3H,内容概要,安防技术知识,海康威视与安防行业,摄像机,硬盘录像机,视频监控基础
7、,视频监控系统,安全防范基本概念,安全防范基本概念,安全防范（Security）安全防范是社会公共安全的一部分安全防范行业是社会公共安全行业的一个分支以防盗、防劫、防入侵、防破坏为主要内容三种基本手段人力防范，实（物）体防范，技术防范三个基本要素探测、延迟、反应安全防范技术用于安全防范工程的专用技术安全技术防范以安全防范技术为先导，以人防为基础，以技防和物防为手段所建立的一种具有探测、延迟、反应有序结合的安全防范服务保障体系,三个基本手段与三个基本要素,安全防范工程设计应遵循的原则之一： 技防、物防、人防相结合，探测、延迟、反应相协调安全防范工程技术规范GB50348-2004,安全防范系统设
8、计依据,安全防范产品,入侵探测器防盗(抢)报警控制器(手动)汽车防盗报警系统出入口控制设备防盗保险柜（箱）机械防盗锁(楼宇)(可视)对讲系统防盗安全门,防弹复合玻璃视频监控设备,安全技术防范（工程）系统,视频监控系统利用视频技术探测、监视设防区域并实时显示、记录现场图像的电子系统或网络。入侵报警系统利用传感技术和电子信息技术探测并指示非法进入或试图非法进入设防区域的行为，处理报警信息，发出报警信息的系统或网络。出入口（门禁）控制系统利用自定义符和/或模式识别技术对出入口目标进行识别并控制出入口执行机构启闭的电子系统或网络电子巡查系统（巡更）停车库（场）管理系统防爆安全检查系统安全管理系统（集成
9、以上系统的平台）,复习与思考,安全防范的三个基本手段是什么？安全防范的三个基本要素是什么？现有的安全防范体系中，包括哪4个层次的标准？安全技术防范（工程）系统通常包括哪些子系统？,视频监控基础,视频监控系统,安全防范基本概念,视频监控基本定义,视频监控的定义利用视频技术探测、监视设防区域，实时显示、记录现场图像，检索和显示历史图像的电子系统或网络系统视频监控系统是安全技术防范的一个子系统视频监控技术是安全防范技术的一部分,主要功能,功能要求,业务对象,监视,控制,管理,实时，清晰,报警及时、云镜操作灵活,存储、检索、回放、认证、维护等,视频源,控制信令,用户命令,CCTV系统的基本结构,CCT
10、V：闭路电视系统技术：主要是电视技术组成：摄像机、监视器、录像机、视频分配器、画面分割器等功能：监视（监听）、录像、回放等线缆：视频电缆（SYV，特性阻抗75，信号电平1.0Vp-p最大传输距离500m）,模拟视频监控系统,网络视频监控的基本结构,技术：主要是视频编解码技术、嵌入式技术组成：硬盘录像机、摄像机、监视器等功能：监视（监听）、控制、录像、回放、对讲等线缆：视频电缆、 485控制线主要应用：金融、楼宇、小区等,网络视频监控优点可通过网络组建低成本跨区域监控系统一机多路，使用大容量硬盘可长期存储数字信号长期保存信号不失真采用智能检索，检索与录像可同时进行循环录像方式，节约人力,基本概念
11、图像、视频和码流,图像（Image）视频（Video）时间上连续的图像组成视频：ImageVideo视频中的某一幅图像称为一帧（Frame）帧率（Frame Rate）FPS 每秒的帧数码流（Bit Stream）将图像压缩后形成的数据码率（Bit Rate）bps/Bps 对码流进行量化码率类型：定码率（CBR）、变码率（VBR）码流类型：视频流、音频流、复合流,基本概念图像,像素（Pixel）分辨率（Resolution）水平：Width垂直：Height,线数（TVL）分辨力水平垂直,WD1,标清分辨率,4CIF,576(PAL),960 (PAL),CIF,QCIF,2CIF,高清分辨
12、率,分辨率大于等于720p称为高清,数码监控的基础技术：编码和压缩,采集,编码,压缩,一路4CIF分辨率的图像，进行A/D转换后未经压缩的数据量是(RGB)：一帧：7045763字节1216512字节（不包括文件头大小）一秒：1216512字节/帧25帧/秒30412800字节/秒29MB/秒一小时：29MB/秒3600秒/小时101.9GB/小时一天：101.9GB/小时24小时2.4TB/天 ,压缩基本原理,冗余信息,去除冗余信息,压缩标准,Chronological Progression of ITU and MPEG,码率的选择,1字节8 bit,1M1024K,复习与思考,尽管都是
13、采用H.264编码标准，为什么不同厂家的播放器仍然不能通用？A和B两个编码通道接入同一视频源，A采用CIF分辨率，B采用4CIF分辨率；A和B均采取相同的码率录像，相同时间后它们所生成的录像文件大小：AB？ AB？ A=B？,内容概要,摄像机,海康威视与安防行业,安防技术知识,硬盘录像机,摄像机,镜头基础知识,摄像机基础知识,前端经销摄像机产品类别,前端摄像机,模拟摄像机HDTVI摄像机,网络摄像机,智能球型摄像机,模拟摄像机基本概念,组成：主要由镜头、影像传感器（CCD/CMOS）、ISP(Image Signal Processor)及相关电路组成工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表
14、面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理，最后形成视频信号（CVBS）输出,同轴高清HDTVI原理,还原信号YUV,原始信号YUV,传感器Sensor,图像处理ISP,TX发送芯片,光Light,编码DSP,RX接收芯片,HDTVI,网络码流,系统原理：,HDTVI摄像机,HDTVI编码器,HDTVI规范：开放标准，互联互通传输介质：同模拟低频抗扰：调制信号为低频信号，具备可靠的抗干扰性能。,技术定义,网络摄像机基本概念,组成：主要由镜头、影像传感器（CCD/CMOS）、ISP(Image Signal Processor)、DSP
15、（Digital Signal Processor）及相关电路组成工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理和编码压缩，最后形成数字信号输出。,球机基本概念,组成：主要由机芯、云台、球机主板及相关电路组成工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理和编码压缩，同时将控制信号发送给云台，最后形成数字信号输出。,摄像机主要性能指标图像传感器,CCD（Charged Coupled Device）电荷
16、耦合器件优点：灵敏度，信噪比，成像质量缺点：成本、动态范围、功耗、制造加工,CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）互补金属氧化物半导体优点：成本、动态范围、功耗缺点：灵敏度、信噪比、成像质量,DIS（Digital Image System）工艺：采用SOC技术，把Sensor和DSP集成在一个芯片上优点：体积小、集成度高、可靠性高、功耗低,摄像机主要性能指标分辨力,标示摄像机清晰度的参数，通常用水平电视线（TVL）来表示现阶段常见的分辨力参数有540TVL、600TVL、650TVL700TVL、720TVL750TVL、950TVL,摄像
17、机主要性能指标日夜转换模式,日夜转换低照度场景中转换为黑白模式可有效提升摄像机的灵敏度,日夜转换模式电子式机械式（ICR）,红外透过,红外截止,摄像机主要性能指标最低照度,标示摄像机能够正常输出图像的最低照度值，有时被称为“灵敏度”单位：Lux（勒克斯）以摄像机正常工作照度范围划分：普通型：13 Lux月光型：0.1 Lux左右星光型：0.01 Lux以下红外型：0 Lux，采用红外照明摄像机的最低照度参数通常由三部分组成，例如：,彩色 0.01Lux F1.2,色彩模式（彩色/黑白）。同一支摄像机工作在彩色或黑白模式下，其照度参数不相同,照度参数，表示摄像机在正常输出图像时，到达传感器的最小
18、光照强度,光圈值。表示该照度参数是在镜头设定于何种光圈值条件下取得的。,摄像机主要性能指标自动增益,AGC（Auto Gain Control）将来自图像传感器的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，并自动根据信号电平调整增益幅度优点是提升了摄像机的动态范围，缺点是将噪声一同放大,AGC 关闭,AGC 开启,摄像机主要性能指标白平衡,用于彩色摄像机，确保在不同色温环境下正确表示色彩分为手动白平衡和自动白平衡两种手动白平衡自动白平衡,日光灯色温 标准色温 钠灯色温,摄像机特殊功能背光补偿,采用背光补偿技术，让摄像机找到拍摄最佳图像的参考亮度，然后自动提供适当的光补偿量，帮助用户很好
19、地识别一个背部光照很强的物体。背光补偿往往针对目标图像的特定区域有效。,原始图像,背光补偿功能开启,人脸偏暗,人脸清晰,摄像机特殊功能宽动态,针对逆光场景，宽动态技术在后景区域使用短快门曝光，在前景区域使用长快门曝光，生成合成图像。所以能看清图像暗处的细节，而图像亮处又不过曝。宽动态技术可获得比背光补偿技术更加清新、艳丽的图像。,背光补偿功能开启,宽动态功能开启,背景过曝,背景清晰,摄像机特殊功能3D降噪,采用3D降噪处理，结合准确的噪声强度估计算法，在光照理想、噪声较低时图像清晰细节没有损伤，光照不足时噪声明显抑制，图像细节大量保留，有效提升视频监控图像质量和节省码率。,原始图像,3D降噪开
20、启,车牌模糊,车牌清晰,球机特殊功能3D定位,采用3D定位功能，能够快速、准确捕获细节，使得键控跟踪目标显示在画面中心，持续跟踪。,3D定位,案例：某园区监控，目标区域是停车场全景监控，由于操作人员需要记录违章停靠的车辆信息，控制球机看车牌，此时需要多次手动操作球机的云台和变倍功能，如果车辆突然离开，将无法及时看清车牌。,球机特殊功能守望,采用守望功能，当球机被转到到非目标区域后，在一定时间内若球机未接收到控制命令，球机将会自动控制云台和镜头将监控场景还原到原定监控区域，在实际应用中降低球机监控失效的风险，带来更人性化体验,案例：某道路监控，目标区域是全景路口监控，由于操作人员对路边停靠的车辆
21、感兴趣，控制球机看车牌，结束后没有恢复原定监控区域，如果此刻道路上发生事件，不仅无法第一时间获取视频信息也无法获取可靠录像取证，监控失效,球机特殊功能定时任务,采用定时任务功能，可以在球机中设定好各时间段球机所需要监控的区域，球机则对指令进行记忆，在对应的各时间点会监控设定的区域，在复杂应用中降低了人工控制成本，带来更人性化体验,案例：某道路监控，07：00-18：00环境亮度高球机进行固定点全景监控； 18：00-07：00环境亮度低球机进行路口监控，并在路口间进行巡航扫描，监控更多细节。普通球机完成该任务需要在07：00和18：00分别对球机设定指令，成为每天固定的工作量，当监控点位较多时
22、操作难度大,07：00-18：00固定点全景监控,18：00-07：00路口两车道巡航扫描,摄像机,镜头基础知识,摄像机基础知识,枪机镜头的接口分C接口和CS接口CS接口镜头可以在枪机上直接使用C接口镜头需要加装一个5mm转接圈才能在枪机上使用;C接口镜头常应用于高清摄像机,镜头接口类型选择,镜头视场角选择,广角镜头,鱼眼镜头,标准镜头,远摄镜头,标准镜头视场角在53左右，远摄镜头视场角20，广角镜头视场角90，鱼眼镜头视场角180,镜头焦距的选择,估算法(适用于4mm以上的镜头)例：某人距离摄像机10米要看清人脸，用20mm左右的镜头要看清人体轮廓，用10mm左右的镜头要监控人的活动画面，用
23、5mm左右的镜头,监控距离与焦距的关系,焦距,摄像机到监控物体的距离,硬盘录像机,海康威视与安防行业,安防技术知识,内容概要,摄像机,硬盘录像机,硬盘基础知识,硬盘录像机基础知识,后端硬盘录像机产品线,后端硬盘录像机,DVR,NVR,DVR,DVR：Digital Video Recorder 定义：模数转换、编码存储、检索及回放连接CVBS系统及IP系统提供控制界面,NVR,NVR：Net Video Recorder 定义：网络视音频信号接入数据集中存储存储、检索及回放提供控制界面,关键技术硬盘记录技术,录像带存储VS硬盘存储DVR快速普及的原因：管理和使用方便，无需人工对硬盘进行管理（不
24、存在象磁带那样堆放的负担）、可快速检索、提供人性化的回放操作等目前硬盘是为计算机设计的，用于监控录像还存在一些问题：记录数据的关联性、错误恢复能力、硬盘的使用寿命等，监控专用硬盘的问世一定程度上改善了这一状况，但还有很大的提升空间在硬盘管理上还需要做很多工作，目前已使用的硬盘休眠技术、磁盘预分配技术、冻结保护技术、低寻道技术、硬盘故障预警和报警等，还需要做更多的工作,关键技术网络传输技术,网络传输有效传输：目前的IPv4技术，是为数据业务设计的，用于流媒体的传输，在有效和实时上有些勉强，需要RTP/RTCP协议，给予适当的补救协议支持：各领域的监控业务要求不同，需采用不同的传输协议，如TCP、
25、UDP、点播、多播、SIP等等网管功能：对于网络监控，端设备的在线保活及业务功能实施状态的信息传递已成为必须具备的功能,Internet,关键技术互联互通,网络视频接入高清接入：支持500W像素高清网络视频的预览、存储与回放多元化接入：支持海康网络摄像机、网络球机和网络视频服务器接入第三方接入：支持7家厂商私有协议接入；支持标准ONVIF、PSIA协议的网络摄像机接入,关键技术应用技术,个性化应用技术一键录像一键上网移动侦测字符叠加报警联动同步回放电子放大,图像偏色,图像模糊,视频质量诊断(VQD),SMART DVR 智能侦测,SMART DVR,越界侦测,区域入侵侦测,同轴视控,普通操作
26、不仅要使用视频线连接图像，控制云台还要再接RS-485线。,视频信号,控制信号,云台控不了？操作复杂,BNC视频线,RS485线,VGA/HDMI,普通模拟球机,同轴视控球机,普通DVR,同轴视控DVR,网线,同轴视控,同轴视控 是通过同轴线缆同时传输视频信号和控制信号的传输技术。,视频信号,控制信号,BNC视频线,VGA/HDMI,有图像就能控！,普通模拟球机,同轴视控球机,普通DVR,同轴视控DVR,网线,硬盘录像机,硬盘基础知识,硬盘录像机基础知识,DVR专用硬盘,普通硬盘VS监控专用硬盘,硬盘管理策略,硬盘管理策略,为什么使用SMART？,麻烦：硬盘经常报错将“好”盘错报为坏盘硬盘“故障率”高必须使用指定型号硬盘结论：海康DVR硬盘兼容性差？,好处：确保不丢失数据结论：对用户负责！,观点：数据本身的价值远高于硬盘的价值！,绝大多数用户认同这一观点，只是很多时候他们没有想到这一层，需要加以引导。,结束语：内容回顾,海康威视与安防行业视频监控基础安全防范基本概念视频监控系统摄像机摄像机基本概念摄像机关键指标镜头知识,硬盘录像机硬盘录像机基本概念硬盘录像机关键指标硬盘知识,
