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1、视频监控技术概述,基于嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统,系统没有PC式那么复杂和功能强大,结构比较单一,产品性能比较稳定.3,编码压缩算法:目前主流的算法是MPEG-4,可以在有限的码流下实现良好的视频图像质量,是目前大多数厂家采取的压缩算法.H.264 是最近几年兴起并得到大力推广的算法,可以看成是对MPEG-4算法的升级和优化,能够进一步节省码流并提供更好的图象质量.主要视频编码方式如下:MJPEG、MPEG-2、MPEG-4、H.264 这4种.,智能网络视频监控时代;智能网络视频监控技术是在近几年得到广泛的应用和发展,其主要的构成是:网络摄像机(IPC)视频编码器(DVS)网络录像机(
2、NVR)视频内容分析(VCA)分析 中央管理平台(CMS)解码设备(Decoder)存储设备等.智能网络视频监控系统采用完全分布式的架构,系统架设在网络上,不受地域空间的限制,利用智能管理软件可以实现视频资源的:管理、整合、配置、传输、调用、存储、报警、集成等.1,视频采集编码设备:主要有模拟摄像机、视频编码器、网络摄像机、高清摄像机等,主要完成视音频信号的采集、数字化、编码压缩及网络传输为一体.2,中央管理平台:GMS是网络视频监控应用中有关软件的通称,其构成形式多种多样,主要功能是资源的管理、媒体的分发、存储管理、告警服务、用户服务等功能.3,网络录像机:主要功能是完成视频的存储、转发与回
3、放,与DVR的显著区别是:NVR不直接与模拟视频信号连接,其存储与转发的是前端设备已经完成编码的视频流,因此,NVR必须配合网络摄像机或视频编码器才能完整的系统.4,解码显示设备:主要将网络传输过来的数字视频信号还原成模拟信号进行输出显示.5,视频内容分析:Video Content Analysis,VCA 来源与计算机视觉,它能够在图象及图象描述之间建立映射关系,从而使计算机能够通过图像处理和分析来理解画面中的内容,其实质是:自动分析和抽取视频源中的关键信息.简称为:只能网络视频监控系统(Intelligent Video Surveillance,IVS),视频监控的核心技术,1,光学成
4、像器件.光学成像设备是监控系统的核心技术部件,光学成像器件主要包括镜头及感光器件,目前感光器件主要是CCD和CMOS两种.CCD器件的主要优点是高解析,低噪音,高敏感度等.早期的CMOS技术主要用于低端市场,但随着CMOS技术的不断完善,在高分辨率、高清摄像机中,CMOS迅速发展起来,并且显示出越来越强的技术优势和市场竞争力.2,视频编码压缩算法.视频编码压缩的目的是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据量,因此,如何对大量视频数据进行有效的编码压缩成为一个非常关键的问题.3,视频编码压缩芯片.目前市场上流行的视频编码芯片主要有DSP 和ASIC两大类,其中DSP通过媒体处理器,即以DSP为
5、核心并集成视频单元和丰富的外围接口,DSP通过软件编程来实现视频编解码且能扩展多种特色化功能.ASIC是专用视频编码芯片,它可以集成一些外围接口,通过硬件实现视频编解码.4,视频管理平台.智能网络视频监控系统中不再具有类似矩阵的硬核心产品,所有的设备、组件、服务变的分散、多元化.在此情况下,网络是依托,而视频管理平台是灵魂.所用之处随之扩大.,视频监控制的发展方向,1,开放性.目前行业已经有机构进行标准的制定,同时各个厂家也在积极走向开放、走向标准,这绝对是个趋势.理想的接口标准是深层次的、可操作的、源于实际而高于实际的.2,智能化.VCA技术对传统的视频监控技术是一个“颠覆性”的创新,改变了
6、多年人们应用视频监控系统的习惯.VCA技术在目前阶段还有一些问题需要改进和提高,但是其先进的理念已经得到了几乎所有行业用户的认同.3,高清化.首先大家要清楚,高清像机不等于是“百万像素机”.高清网络摄像机较传统模拟摄像机,普通网络摄像机具很多优势.高清晰度,百万像素级的传感器,可以获得更多的视频信息.高清的优点是:图像清晰、稳定耐用、安装及维护成本低.4,民用化.早期的视频监控系统是安防系统的一个分支,它与门禁系统、防盗系统(周界报警)共同构成安防范系统.目前已经有很多运营商开始提供此服务.这是一个必然的趋势.5,无线化.视频监控系统最大的特点是其与计算机技术、网络技术、存储技术、芯片技术等密
7、切相关,其自身的发展是严格受制于其它配套行业的技术发展的.如今,无线技术终于得到了全面的商业化应用,因此,必会推动视频监控系统的无线化进程,速度会加快.,安防术语缩写表,模拟监控系统的构成,1,模拟视频监控系统又称闭路电视监控系统,一般由前端信号采集部分、中间信号传输部分、后端矩阵切换及控制部分、显示及录像等4部分组成.2,视频采集设备,包括摄像机、镜头、云台、解码器、支架、防护罩、视频分配器等.一,摄像机相关技术.1,摄像机的工作原理 摄像机的主要部件是电耦合器件(CCD),它能够将光线信号变为电荷信号并可将电荷存储及转移,也可将储存的电荷取出,使电压发生变化,因此是理想的摄像元件.CCD的
8、工作原理是:被摄物体反射的光线传播到镜头,经镜头聚焦到CCD芯片上,CCD根据光的强弱积聚相应的电荷,各个像素积累的电荷在视频时序的控制下,逐点外移,经滤波放大处理后,形成视频信号输出.以下就是CMOS和CCD的介绍已经对比:,CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。简单的理解，它就是一块将光信号转换成电信号的光电器件，类似于人的视网膜。什么是CMOS摄像机？CMOS全称为Complementary Metal-Oxide Semiconductor，中文翻译为互补性氧化金
9、属半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带电）和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。CCD摄像机与CMOS摄像机的区别?1、CMOS制作工艺比CCD简单2、CMOS价格比CCD便宜3、CMOS 耗电比CCD大4、CMOS噪点比CCD大5、CMOS感光度比CCD差6、CMOS解析度比CCD低,CCD,CCD厂家有很多家，但大多是日本企业，产品各有各的特点,SONY,SHARP,没缺门牙,SHARP CCD,上下两排接点,中间缺了个大门牙,这就是SONY CCD的特
10、征,没缺门牙,但线条较粗,这是松下CCD,Panasonic,还有其他的，如Fuji Philps 三星等等，但安防目前用得较少,这个小玩意就是CCD,CCD,CCD尺寸,CCD尺寸常用的有1/4、1/3 1/2等，指CCD的对角线长度,注意：1inch=25.4mm,CCD的靶面大小,CCD成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大,CCD尺寸指的是这部分的大小,公司常用滤光片简介,一般情况下人眼能够看到的可见光波长范围在380nm/s-780nm/s，在这个范围里我们所能看到的就是紫、蓝、青、绿、黄、橙、红7种颜色。我们把小于380nm/s波长范
11、围定义为紫外光线，大于780nm/s叫做红外光线。CCD几乎能够接收到所有波长信号，而由于接收到的光线比较杂，超出了人眼睛所能够看到的范围，所以当人们看监视器上的图像时会发现与看到的实物颜色不同，就是通常所说的色偏。为了解决这一问题，我们使用了滤光片来滤除不需要的杂波，使监视器显示的与人们所看到的颜色基本相同。滤光片另外一个作用就是能够消除图像中的锯齿形波纹等现象.当截除了可见光以外的光线，到了晚上我们就什么都看不到了，就要使用感红外滤光片。感红外滤光片是通过红外灯的配合由红外灯发出红外光线，然后滤光片把它接收到的波形信号传递给CCD，这样晚上人眼看不到的通过CCD的处理就能够看到了。晚上能看
12、到东西了，但白天就会出现前面提到的色偏问题，如果白天晚上效果都要求很好就要使用ICR（IRcut）。ICR是通过电机或电磁方式把截红外和感红外的两个滤光片进行切换，白天截除红外，晚上接收红外达到人们期望的效果。、红外截止单层水晶滤光片 1/4方形：消除水平方向锯齿形波纹,接收人眼可见光截除红外光线，解决色偏问题。目前用在420TVL以下参数板机（P板）及针孔系列产品；、90单层水晶滤光片 1/4方形：消除水平方向锯齿形波纹,接收人眼可见光及约90红外光线。目前用在420TVL以下参数板机（P板）；、红外截止双层水晶滤光片 1/3方形：消除水平、垂直方向锯齿形波纹,接收人眼可见光截除红外，解决色
13、偏问题。目前用在420-480TVL参数之间（不含480）板机（Q板）；、双峰90双层水晶滤光片 1/3方形：消除水平、垂直方向锯齿形波纹,接收人眼可见光及约90红外光线。目前用在420-480TVL参数之间（不含480）板机（Q板）；、红外截止双层水晶夹蓝玻璃 1/3方形：消除水平、垂直、对角、四边方向锯齿形波纹,接收人眼可见光截除红外，解决色偏问题。目前用在480TVL以上（含480）板机（如：K、J、B、R、Y、Z、M、L板等）；、双峰90三层水晶滤光片 1/3方形：消除水平、垂直、对角、四边方向锯齿形波纹,接收人眼可见光及约90红外光线。目前用在480TVL以上（含480）板机（如：K
14、、J、B、R、Y、Z、M、W板等）；,、全透双层水晶滤光片 1/3方形：配合自动光圈自带ICR镜头使用，消除水平、垂直、对角、四边方向锯齿形波纹,接收人眼可见光及约红外光线。目前用在420TVL以上（含420）板机（如：K、J、B、R、Y、Z、M、I板等）；、可见光截止单层黑玻（红外全透）：、90940双层水晶滤光片 1/3方形：、60单层水晶滤光片 1/3方形,FG板专用;、双峰五层滤光片：、IRCUT 单层水晶透红外/单层蓝玻截红外配红外全透单层水晶滤光片1/4方形：消除水平、垂直方向锯齿形波纹,白天接收人眼可见光截除红外，解决色偏问题；晚上接收红外光线，目前用在420TVL以上（含420
15、）板机（如：K、J、B、R、Y、Z、M、W板等）；、IR CUT三层水晶透红外/双层水晶夹蓝玻截红外：消除水平、垂直、对角、四边方向锯齿形波纹,白天接收人眼可见光截除红外，解决色偏问题；晚上接收红外光线，目前用在420TVL以上（含420）板机（如：K、J、B、R、Y、Z、M、W板等）；、IRCUT 双层水晶截红外/双层黑玻截可见光：消除水平、垂直方向锯齿形波纹,白天接收人眼可见光截除红外，解决色偏问题；晚上接收红外截可见光，目前用在480TVL以上（含420）板机（如：K、Y、Z板）照车牌产品。；备注：目前公司采用的滤光片是850nm/s、940nm/s；940nm/s红外机型会有注明，没有
16、注明默认为850nm/s，可参考产品机编码规则。,2,摄像机的分类:枪式摄像机、半球摄像机、云台摄像机、一体化半球型摄像机.3,摄像机的主要参数:,CCD尺寸:前面已经详细的介绍了CCD,现在还简单的介绍下.在相同的像素条件下,CCD面积不同,也就直接决定了感光点大小的不同.感光点(像素)的功能是负责光电转换,其体积越大,能够容纳电荷的极限值也就越高,对光线的敏感性也就越强,描述的图象层次也就越丰富.,清晰度:评估摄像机清晰度的指标是水平分辨率,其单位为电视线(TV Line),即成像后最高可以分辨的黑白“线对”的数目.其数值越大成像越清晰.图象的清晰度与CCD 和镜头有关,与摄像机电路通道的
17、频带宽度直接相关.,分辨率:“用水平像素垂直像素”来表达.分辨率越高,就可以呈现更多信息,图象质量就越好.,最低照度:照度是反映光照强度的一种单位,其物理意义是照射到单位面积上的光流量,照度的单位是每平方米的流明(Lm)数,也叫做勒克斯(Lux,法定符号为Lx):1 Lx=1 Lm/平方米.,信噪比:所谓“信噪比”,指的是信号电压对噪音电压的值,通常用符号S/N来表示.信噪比是摄像机的一个重要的性能指标.摄像机的信噪比越高,干扰噪点对画面的影响就越小.,自动增益控制AGC(Automatic Gain Control):所有的摄像机都有一个将来自CCD的信号放大到“可以使用水准”的视频放大器,
18、其放大量即增益,等效于有较高的灵敏度,可使其在微光下更加灵敏,然而在光照的环境中放大器将过载,使视频信号畸变.在照度低的时候自动增加摄像机的灵敏度,从而提高图象信号的强度,来获得清晰的图象.,背景光补偿BLC(Backlight Compensation),也称做 逆光补偿 和 逆光补正,它可以有效地补偿摄像机在逆光环境下拍摄画面主体黑暗的缺陷.,宽动态范围(WDR:Wide Dynamic Range)宽动态技术与背光补偿技术不同,背光补偿是对画面整体加亮,是通过数字DSP 芯片处理的,一般的CCD就可以实现此功能.将两个图象通过DSP芯片组合生成一种“暗的地方加亮,亮的地方变暗”的合成图像
19、,从而达到较好的视觉效果.,镜头的相关介绍,1,镜头的主要分类,变焦距镜头：通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用,广角镜头:视角在50度以上,一般用于电梯轿箱内,大厅等小视距大视角的场所;,标准镜头:视角在30度左右,一般用于走廊、通道及小区周界等场所;,长焦镜头:视角在20度以内,焦距的范围从十几毫米到上百毫米;,变焦镜头:焦距范围可变,可从广角变长焦,用于景深大视角范围广的区域;,针孔镜头:用于隐藏监控场所.,2,镜头的主要参数:,焦距:配长焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就大,反之,配段焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就小.当然,被摄物体成像的清晰度与所选用的CCD摄像机的分辨率
20、及监视器的分辨率有关.,镜头的尺寸:镜头尺寸一般可分为25.4mm(lin)、16.9mm(2/3in)、12.7mm(1/2in)、8.47mm(1/3in)和6.35mm(1/4in)等几种规格.选用镜头时,应使镜头尺寸与摄像机的靶面尺寸大小相吻合.原则是,即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸的镜头,反之则不行.原因,如果1/2”CCD摄像机采用1/3”镜头,则进光量会变小,色彩会随之变差,甚至图象也会缺损;反之,则进光量变大,色彩变好,图象效果肯定会好.最好使用相同尺寸.,相对孔径.光圈的相对孔径等于镜头的有效孔径与镜头焦距之比,镜头的相对孔径表现了镜头通光力,相对孔径越大,通过的光越多.所
21、以,选用相对孔径大的镜头,可以降低对景物照明条件的要求.,镜头接口.C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面(摄像机CCD光电感应器应处的位置)的距离不同,C型接口此距离为17.5mm,CS型接口此距离为12.5mm.,CS接口自动光圈手动变焦,C型镜头与CS摄像机之间增加一个5mm的C/CS 转接环可以配合使用.CS型镜头与C型摄像机无法配合使用.,镜头,摄像机中最前端部分.光线，收集传输.变换的重要通道,镜头的作用,类似于人的眼睛,分C接口(基准面到焦点距离17.562mm)和CS接口（基准面到焦点距离12.5mm）,按接口分,按镜头光圈分类,自动光圈（auto iris）,自
22、动光圈镜头：亮度变化时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化多的场合；手动光圈镜头适合于亮度要求不高的场合，一般用于工程调试较多；固定光圈，光圈固定不动,手动光圈（manual iris）,固定光圈,按规格分,.英寸英寸 英寸.,镜头,CCD,.英寸英寸 英寸.,按镜头变焦类型分类,手动变倍镜头和电动变倍镜头与固定焦距三类,C接口,CS接口,镜头,C接口固定光圈固定焦距,针孔C接口固定光圈固定焦距,C接口自动光圈手动变焦,C接口固定光圈手动变焦,C接口固定光圈电动变焦,CS接口手动光圈手动变焦,3,镜头的焦距计算方法:如上面图一所示,镜头的焦距、视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算公式如下:f=
23、hD/H f=vD/V f-镜头的焦距 h-头像的宽度 H-被摄物体的宽度 D-物体的实际距离 v-图象的高度(被摄物体在CCD靶面上的成像高度)V-被摄物体的高度.当焦距数值算出后，如果没有对应焦距的镜头是很正常的，这时可以根据产品目录选择相近的型号，一般选择比计算值小的，这样视角还会大一些。上网址,可以根据实际参数，自动换算！大家可参考使用,防护罩;1,一般分为 通用防护罩 和 特殊防护罩.自己理解通用和特殊.,云台及解码器;1,云台的概念是:在视频监控系统中,云台同样是承载摄像机设备的一个平台.云台的实质是两个电机组成的安装平台,可以实现水平和垂直的运动,从而带给摄像机设备全方位、多角度
24、的视野.2,解码器:国外称其为接收器/驱动器(Receiver/Driver),是为带有云台、变焦镜头等可控设备提供驱动并与控制设备如矩阵进行通讯的设备,起到控制所有部件的作用.,图一,防护罩;1,一般分为 通用防护罩 和 特殊防护罩.,云台及解码器;1,云台的概念是:在视频监控系统中,云台同样是承载摄像机设备的一个平台.云台的实质是两个电机组成的安装平台,可以实现水平和垂直的运动,从而带给摄像机设备全方位、多角度的视野.2,解码器:国外称其为接收器/驱动器(Receiver/Driver),是为带有云台、变焦镜头等可控设备提供驱动并与控制设备如矩阵进行通讯的设备,起到控制所有部件的作用.如果摄像机配有云台或变焦镜头,就必须相应地配置一个解码器.,板机篇章,摄像机的主板=,CCD+,DSP+,理论上,任何CCD是可以搭配任何的,公司自己生产的主板,板机篇章,部分外购的主板,此外还有A.C.E.F.H.W.,
