大型网络视频监控设计方案

大型网络视频监控设计方案内容摘要：

VD 画面 )在电视上效果并不明显，到是其音频特性 (如加重低音，多伴音声道等 )更引人注目。 MPEG2 的画质质量最好，但同时占用带宽也非常大，在 4M~15M 之间，不太适于远程传输。 5)MPEG4压缩技术 如果说， MPEG1“文件小，但质量差”；而 MPEG2 则“质量好，但更占空间”的话，那么 MPEG－ 4则很好的结合了前两者的优点。 它于 1998 年 10 月定案，在 1999 年 1月成为一个国际性标准，随后为扩展用途又进行了第二版的开发，于 1999 年底结束。 MPEG－ 4 是超低码率运动图像和语言的压缩标准，它不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。 MPEG4 标准主要应用于视像电话 (Video Phone)，视像电子邮件 (Video Email)和电子新 闻 (Electronic News)等，其传输速率要求较低，在 480064Kbits/sec之间，分辨率为 176X144。 MPEG4 利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图象质量。 与 MPEG1 和 MPEG2 相比，MPEG4 为多媒体数据压缩提供了一个更为广阔的平台。 它更多定义的是一种格式、一种架构，而不是具体的算法。 它可以将各种各样的多媒体技术充分用进来，包括压缩本身的一些工具、算法，也包括图像合成、语音合成等技术。 MPEG4的特点是其更适于交互 AV 服务以及远程 监控。 MPEG4是第一个使你由被动变为主动 (不再只是观看，允许你加入其中，即有交互性 )的动态图象标准；它的另一 11 个特点是其综合性；从根源上说， MPEG4 试图将自然物体与人造物体相溶合 (视觉效果意义上的 )。 MPEG4 的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。 MPEG4 标准的占用带宽可调，占用带宽与图像的清晰度成正比。 以目前的技术，一般占用带宽大致在几百 K左右。 总之，本 闭路电视监控是一个使 本项目 高度自动化、高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。 5. 方案设计 根据设计 原则、设计规范和依据及国际 国内标准，并根据用户的需求，以及所提供的图纸及相关资料，并接合项目的实际情况及未来的发展趋势，对该项目的 闭路电视监控进行 方案设计。 闭路电视 监控 系统 分别由前端系统、传输系统、控制系统、显示系统四个部分构成 ,还具有对图像信号的分配切换、存储、处理、还原等功能。 根据用户需求，充分考虑了本系统高度的可靠性、先进性、灵活性、可扩充性、易管理性及性能价格比高等优点，并根据所提供的图纸及相关料资，并根据项目实际情况及未来的发展趋势，结合 我公司从事过的多个 项目所积累的经验，以及相关产品的性能等因素，对本项目方案实施。 本项目前端分布情况，具体参见如下 信息点统计表。 摄像机的选择 摄像部分的主体是摄像机，其功能为观察、收集信息。 摄像机的性能及其安 12 装方式是决定系统质量的重要因素。 光导管摄像机目前已被淘汰，由电荷耦合器件简称 CCD 摄像机所取代。 其主要性能及技术参数要求如下： 1)色彩：摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白摄像机的水平清晰度比彩色摄像机高，且黑白摄像机比彩色摄像机灵敏，更适用于光线不 足的地方和夜间灯光较暗的场所。 黑白摄像机的价格比彩色便宜。 但彩色的图像容易分辨衣物与场景的颜色，便于及时获取、区分现场的实时信息。 2)清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度两种。 垂直方向的清晰度受到电视制式的限制，有一个最高的限度，由于我国电视信号均为 PAL 制式， PAL 制垂直清晰度为 400 行。 所以摄像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。 水平清晰度表示人眼对电视图像水平细节清晰度的量度，用电视线 TVL 表示。 目前选用黑白摄像机的水平清晰度一般应要求大于 500 线，彩色摄像机的水平清晰度一般应要求大于 400 线。 3)照度：单位被照面积上接受到的光通量称为照度。 Lux(勒克斯 )是 标称光亮度 (流明 )的光束均匀射在 lm2面积上时的照度。 摄像机的灵敏度以最低照度来表示，这是摄像机以特定的测试卡为摄取标，在镜头光圈为 时，调节光源照度，用示波器测其输出端的视频信号幅度为额定值的 10%，此时测得的测试卡照度为该摄像机的最低照度。 所以实际上被摄体的照度应该大约是最低照度的 10倍以上才能获得较清晰的图像。 目前一般选用黑白摄像机的最低照度，当相对孔径为 F／ 时，最低照度要求选用小于。 选 用彩色摄像机的最低照度，当相对孔径为 F／ 时，最低照度要求选用小于。 3)同步：要求摄像机具有电源同步、外同步信号接口。 对电源同步而言，使所有的摄像机由监控中心的交流同相电源供电，使摄像机场同步信号与市电的相位锁定，以达到摄像机同步信号相位一致的同步方式。 对外同步而言，要求配置一台同步信号发生器来实现强迫同步，电视系统扫描用的行频、场频、帧频信号，复合消隐信号与外设信号发生器提供的同步信号同步的工作方式。 系统只有在同步的情况下，图像进行时序切换时就不会出现滚动现象 ，录、放像质量才能提高。 13 4)电源：摄像机电源一般有交流 220V，交流 24V，直流 12V，可根据现场情况选择摄像机电源但推荐采用安全低电压。 选用 12V 直流电压供电时，往往达不到摄像机电源同步的要求，必须采用外同步方式，才能达到系统同步切换的目的。 5)自动增益控制 (AGC)：在低亮度的情况下，自动增益功能可以提高图像信号的强度以获得清晰的图像。 目前市场上 CCD 摄像机的最低照度都是在这种条件下的参数。 6)自动白平衡：当彩色摄像机的白平衡正常时，才能真实地还原被摄物体的色彩。 彩色摄像机 的自动白平衡就是实现其自动调整。 7)电子亮度控制：有些 CCD 摄像机可以根据射入光线的亮度，利用电子快门来调节 CCD 图像传感器的曝光时间，从而在光线变化较大时可以不用自动光圈镜头。 使用电子亮度控制时，被摄景物的景深要比使用自动光圈镜头时要小。 8)逆光补偿：在只能逆光安装的情况下，采用普通摄像机时，被摄物体的图像会发黑，应选用具有逆光补偿的摄像机才能获得较为清晰的图像。 镜头选择 镜头按功能和操作分类： 1)摄取静态目标的摄像机，可选用固定焦距镜头，当有视角变化要求的动态目标摄像 场合，可选用变焦距镜头。 镜头焦距的选择要根据视场大小和镜头到监视目标的距离而定。 F=A L/B 式中 F—— 焦距 (mm)； A—— 像场、宽 (mm)； L—— 镜头到监视目标的距离； B—— 视场高 (L、 B 采用相同的度量单位 )。 2)选择镜头焦距时，必须考虑摄像机图像敏感器画面的尺寸，有 2/3”、 1/2”、1/3”、 1/4”四种型式，这四种模式都具有垂直 X 水平尺寸为 3X4 的方位比，而四种模式摄像机对应于某一个镜头，则下一个模式正好与它上一个模式摄像机相差一个镜 头焦距的档次。 如专 1/2”摄像机使用 16mm 镜头的视角范围正好与 1/3摄像机使用 12mm 焦距的镜头相同。 以此类推。 3)对景深大、视场范围广的监视区域及需要监视变化的动态场景，一般对 14 应采用带全景云台的摄像机，并配置 6倍以上的电动变焦距带自动光圈镜头。 4)使用电荷耦合器件 (CCD)时，一般均应选择自动光圈镜头，对于室内照度恒定或变化很小的时可选择手动可变光圈镜头，电梯轿箱内的摄像机镜头应根据轿箱体积的大小选用水平视场角大于 70176。 的广角镜头。 5)随着小型化需要，镜头尺寸需缩小，除通常摄像机镜头的标准 C 接口 外，引入了 Cs接口。 由于 Cs接口比 C 接口短 5mm，减小了镜头与敏感件的间距，故Cs 接口系统体积小、轻，且 Cs 接口镜头价格较便宜。 Cs 接口摄像机可配用 Cs接口镜头，也可使用 C 接口镜头再加上引入 5mm 隔条环。 而 C接口摄像机只能配用 C 接口镜头，不能使用 Cs接口的镜头。 6)摄像机镜头应从光源方向对准监视目标，避免逆光。 镜头的焦距和摄像机靶面的大小决定了视角，焦距越小，视野越大，焦距越大，视野越小。 若要考虑清晰度，可采用电动变焦距镜头，根据需要随时调整。 7)通光量：镜头的通光量是用镜头的焦距和通光孔径的比值 (光圈 )来衡量的，一般用 F表示。 在光线变化不大的场合，光圈调到合适的大小后不必改动，用手动光圈镜头即可。 在光圈线变化大的场合，如在室外，一般均需要自动光圈镜头。 系统 监视现场和控制中心总有一定距离，从监视现场到控制中心需要图像信号传输图像信号，同时从控制中心的控制信号要传送到现场，所以传输系统包括视频信号和控制信号传输两部分。 视频信号传输 一般采用同轴电缆传输视频基带信号，也可采用光缆传送电视信号以及用平衡电缆对也就是利用电话电缆传送。 由于电缆对外界的静电场和电磁波有屏蔽作用，可减少串扰， 传输损失也较小。 但当电缆作为长距离传送媒体时，会发生对地不平衡低频地电流的影响，有时也会有高频干扰。 信号传输带宽为 50Hz～4MHz，当传输距离在 200m 以内时，用同轴电缆传送，其衰减的影响一般可不予考虑；当传输距离大于 200m 时，电缆衰减量较大，为了能把整个带宽内不同频率的信号进行传输，必须使用电缆补偿放大器。 某些场合，布线非常困难时，可 15 以采用无线传输如微波定向传输，但它要占用频率资源，需经无线电管理委员会核准。 控制信号传输 对于 CCTV，常用的控制方式有直接控制、编码控制、同轴视控。 目前直接控制由 于线缆过多，很少采用。 编码控制是将全部控制命令数字化 (调制 )后再传输，到控制设备后再解调，还原成直接控制量，可节约线缆。 这种方式传输距离长，目前工程中采用较多。 同轴视控就是控制信号与视频信号共用一条同轴电缆，利用频率分割或视频信号消隐期传输控制信号的方式传输，但价格较贵。 管槽敷设 为防止电磁干扰和外电源及变频电梯等干扰，电缆应敷设在接地良好的金属管或金属桥架，同时保护线缆。 模拟控制系统 视频矩阵切换器 对多路视频输入信号和多路视频输出信号进行切换和控制，可以通过电子开关，组成切换矩 阵，使任一路输入可切换至任一路输出。 设计时应满足必要的视频输入／输出容量，并易扩展。 一个 CCTV 系统除主控键盘外，还可根据需要设置分控键盘。 双工多画面视频处理器 能把多路视频信号合成一幅图像，达到在一台监视器上同时观看多路摄像机信号。 常用的 16 画面分割器，又称为多画面视频处理器，双工的另一个用途是用一台录像机同时录制多路视频信号，并具有单路回放的功能，即能选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监视器上回放。 多画面分割器 将多个画面通过视频数字处理合并成分割状的一个画面，就出现了多画面分割器。 现有 4 画面分割器， 9 画面分割器， 16 画面分割器。 这样用一台监视器，一台录像机上能同时监看、记录 16个画面，多画面分割器通常分为三类：  单工画面处理器：单纯监看一个画面，记录分割画面。  双工画面处理器：在监视单画面、分割画面同时，可以进行记录。  全双工画面处理器：在监视、记录的同时，可以进行记录信号回放。 16 视频分配器 一路视频信号可同时分配成多路视频输出。 数字化图像监控系统 以同轴电缆传输视频信号，称之为传统的模拟信号传输方式，这种方式传输，在较短距离内 (如 200m 左右 )视频信号的衰减不大，如果超过 200m，则必须对视频信号进行补偿放大。 常规的闭路电视监控系统较适合在一座建筑物或较小的地域范围内使用。 数字化监控系统是将计算机网络技术、多媒体技术与闭路电视技术相结合，适用于远距离传输多路视、音频信号。 实际上就是将模拟信号进行数字化，并对其压缩编码，通过计算机网络及数字多媒体技术来传输视频图像。 数字化监控系统将计算机网络技术、多媒体技术与图像监控技术有机结合在一起，能高清晰、同步地传输图像信号，是一项全新的安保电视系统，它已成为现代化楼宇管理的有力工具。 数字化图像监控系 统可实现远程图像监控，把分散在各地的监控点通过计算机网络有机联系在一起并利用了多媒体技术，增强了整体安全和图像监控的自动化管理能力。 目前不少公司的产品均使用了特殊的压缩方法，采用了动态存储技术，从而保证了图像的质量。 数据压缩和图像、声音的复合全部由硬件完成，在一个系统上可实现 16 路的实时监控。 16 路信号可同时存储，而且视频图像的不丢帧，动态存储技术保证了监控端图像的连续性和高清晰度。 数字硬盘录像系统 数字监控硬盘录像系统的功能 数字硬盘录像是当今安保电视系统领域最新型的、性能最卓越的数 字化图像记录设备，它将监控系统中所有的摄像机摄取的画面进行实时数字压缩并录制存档，可以根据任意检索要求对所记录的图像进行随机检索。 由于采用了数字记录技术，能大大增强录制图像的抗衰减、抗干扰能力，因此无论经过多少次的检索或录像回放都不会影响播放图像的清晰度，而传统的模拟方式记录的录像带在经过若干次检索及回放后，图像质量将会有一定的衰减并引起信号信噪比的下降。 当需要对已存储的图像进行复制。