數字視頻監控

數字視頻監控系統（digital video surveillance system），除顯示設備外的視頻設備之間以數字視頻方式進行傳輸的監控系統，使用數字網路傳輸，所以又稱網路視頻監控系統。

數字視頻監控系統以其信息量大、視覺直觀、現場信息便於保存分析、系統功能齊全、控制靈活、能節省大量安全保衛巡邏人力物力、安全防範嚴密及時等特點，在安全防範技術中得到越來越多的應用。

隨著科學技術的發展，數字視頻監控系統設備價格越來越低，綜合性能不斷提高。數字視頻監控系統，集圖像、聲音和防盜報警於一體，已經成為安全防範自動化技術的主要發展方向。

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控系統，稱為第一代模擬監控系統。模擬視頻監控系統發展較早，主要由攝像機、視頻矩陣、監視器、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視器，並能用鍵盤進行切換和控制或將圖像信息錄像到磁帶；遠距離圖像傳輸採用模擬光纖，利用光端機進行視頻的傳輸。由於系統視頻信號的採集、傳輸、存儲均為模擬形式，因此質量較高。但是由於圖像信息採用視頻電纜以模擬方式傳輸，一般傳輸距離不能太遠，主要應用於小範圍內的監控，監控圖像一般只能在控制中心查看。其局限性還在於有線模擬視頻監控無法聯網，只能以點對點的方式監視現場，使得布線工程量極大，無法形成有效的報警聯動，因而模擬視頻監控系統的擴展性較差。

2、半數字時代

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展與普及，視頻監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據處理能力進行視頻的採集和處理，利用顯示器的高解析度實現圖像的多畫面顯示，從而大大提高了圖像質量。這種基於PC機的多媒體主控台系統稱為第二代數字化本地視頻監控系統。DVR是第二代多媒體監控系統的核心產品，採用微機和Windows平台，在計算機中安裝視頻卡和相應的DVR軟體，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。但由於網路技術和視頻壓縮技術的滯后，無法組建大型監控系統，監控信息局限於本地。

3、全數字時代

九十年代末，隨著網路帶寬、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，視頻監控步入了全數字化的網路時代，稱為第三代遠程數字視頻監控系統。第三代視頻監控系統以網路為依託，以數字視頻的壓縮、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，引發了視頻監控行業的技術革命。新的監控技術完全打破了傳統的結構，依靠功能日益強大的計算機，不僅可以處理文本、數據、圖形等，還可以處理視頻、聲音等信息，成為真正的多媒體監控終端。再加上網路和通信技術的發展，多媒體信息的交互和共享趨向更廣闊的空間。從區域網路到廣域網路，從一個城市到另一個城市，從一個國家到另一個國家，都能完成在現場所能完成的一切任務。數字化、網路化的第三代視頻監控技術，與傳統的模擬監控技術相比較，還具有：便於模塊化，通用性、可擴展性強；便於智能化、支持遠程控制，監控效率更高，信號抗干擾強；便於對信號進行存取、查找、再次處理；易於安裝管理維護等優點。

第三代網路視頻監控技術，融合了新興的網路技術、多媒體技術、視頻技術，是技術發展和社會進步的一次巨大飛躍，具有深遠的現實意義。例如：交通監控系統不僅能實時收集交通流量參數，對違章車輛的拍照記錄加強了交通監管力度，由此產生的警示作用有利於司機的行為自律，保障交通安全，倡導遵章守紀的良好社會風尚。對便捷的遠程網路訪問能力支持，使得視頻監控技術可以進入普通百姓家庭，應用於幼兒看護，智能家居等場合，改變人們傳統的生活方式。視頻監控技術還可以應用於企業管理和生產經營管理，提高生產效率。第三代網路視頻監控技術具有廣闊的發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、產業界和相關使用部門的高度重視，是當前信息產業發展的熱點之一。

數字視頻監控系統通常由攝像機等前端設備、傳輸系統和主控顯示記錄設備三大部分組成。

1.前端設備

安裝在監視現場的設備稱為“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、旋轉雲台、解碼器和安裝支架等。帶有監聽功能的系統，安裝有監聽探測器。帶有安全防範報警功能的系統，安裝有各種類型的報警探測器，具有聯動功能的系統，安裝有報警聯動照明設備、紅外線燈以及其他控制設備。

2.傳輸系統

由前端攝像機攝取的視頻電視信號、監聽探測器拾取的聲音信號、報警探測器發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等多種傳輸系統方式。在一些較複雜的閉路電視監控系統中，可以同時使用多種傳輸系統。

3.主控顯示記錄設備

主控系統設備包括對前端系統的控制設備和對安全防範現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設備有：多媒體計算機，視音頻切換器、視頻分配放大器、雲台鏡頭控制器、畫面分割器或多畫面處理器、數字視頻場開關、字元發生器、視頻報警器、矩陣系統控制主機、控制鍵盤、錄像機、顯示器（或電視機）、、視頻印表機、攝影儀、聯動控制器、警燈、警號、直流穩壓電源、UPS交流凈化穩壓電源或交流凈化穩壓電源、控制台和電視櫃（電視牆）等設備組成。

閉路電視監控系統根據不同的主控系統設備的不同組合，可以分成切換器控制閉路電視監控系統（小型閉路電視監控系統）、矩陣控制閉路電視監控系統（常用閉路電視監控系統）和多媒體閉路電視監控系統幾種類型。

攝像機是將現場圖像變成視頻信號的設備，基本參數有；成像器件（基本採用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、解析度、靶面尺寸、鏡頭介面（ C/CS）等。

鏡 頭

鏡頭是將觀察目標的光像聚焦於CCD成像器件上的元件，根據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。其基本參數有：焦距、光圈（自動、手動）、視場角、鏡頭安裝介面（C/CS）、景深等。

雲 台

雲台是控制現場攝像機的設備，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、產生報警輸出等。

監視器

監視器是將現場信號重新顯示的設備，作為監控系統的輸出部分，是整個系統的重要組成，所以正確選擇監視器是影響系統整體效果及可靠性的關鍵環節。其基本參數有：畫面尺寸、黑白/彩色、解析度等。

矩陣切換器是系統的核心部件，其主要功能有：

*圖像切換 將輸入的現場信號切換至輸出的監視器上，實現用較少的監視器對多處信號的監視。

*控制現場 可控制現場攝像機、雲台、鏡頭、輔助觸點輸出等。

*RS-232通信 可通過RS-232標準埠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、報警標題等以便監視器顯示。

*通用巡視及成組切換 系統可設置多個通用巡視多個成組切換。

*事件定時器 系統有多個用戶定義時間，用以調用通用巡視到輸出。

*口令和優先等級 系統可設置多個用戶變編號，每個用戶有自己的密碼，根據用戶的優先等級來限制用戶使用一定的系統功能。

圖像處理器是將多路視頻信號合成，以便錄像和監視和監視的設備。其基本參數有：輸入視頻信號路數（根據不同型號可有四、九、十六路等多種規格）、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

錄像機是監控系統的記錄和重放裝置，根據其錄製時間可有24、36、48 、72等多種規格，利用電腦硬碟進行數字錄象已成為趨勢。

對於數字視頻監控，根據系統各部分功能的不同，我們將整個數字視頻監控系統劃分為七層——表現層、控制層、處理層、傳輸層、執行層、支撐層、採集層。當然，由於設備集成化越來越高，對於部分系統而言，某些設備可能會同時以多個層的身份存在於系統中。

1、視頻編解碼技術

網路視頻監控要處理傳輸的主要數據就是圖像語音數據。一幅640×480中等分辨彩色圖像，採用24位比特量化的數據量約為7Mbit，如果按每秒3O幀的速率播放，則需要傳輸的碼率高達221Mbit/s，要在有限的帶寬上傳輸如此之高的碼流是不現實的，在這樣的情況下，視頻編解碼技術顯得尤為重要。根據項目實際背景，選擇了壓縮效率較好，較易實現的MPEG-4視頻壓縮標準。因其更高的壓縮比、更好的IP和無線網路通道的適應性，在數字視頻通信和存儲領域得到越來越廣泛的應用。

2、網路傳輸技術

視頻圖像的傳輸質量直接影響系統的監控質量，數字視頻信號雖然已經過壓縮，但數據量還是很大，特別是當幾路視頻信號同時在網路上傳輸時，大量的數據傳輸會使得傳輸網路變得擁擠，這會造成數據的延遲及丟失，因此良好的網路通信通道和通信協議的選擇至關重要，本系統採用TCP/IP傳輸協議。

與以往的監控相比，採用網路數字攝像機的網路化數字監控具有很大的優勢和強大的功能。

1，遠端網路監視功能

通過乙太網路即可直接實現遠端監控，可多人同時監控多個點，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

通過現有的乙太網路即可直接將網路數字攝像機既插既用連接成遠端監控系統，省去了布線的環節，即無距離限制，又可大幅減少線材及人力費用，降低了成本。特別適合突發性非典疫區的臨時遠端監控。

3，集成RS232/RS485通訊口便於擴充周邊設備

用戶可自行選擇通訊方式連接周邊設備。如：全方位雲台等。

4，報警錄像功能

可設定當警報觸發前後錄像，便於回放。

5，使用者需要許可權及口令

設定不同等級的使用者許可權，不同使用者可獲得不同的監控圖像信息。

6，畫面設置功能

可依應用環境不同自行設定顯示畫面的大小，解析度，壓縮比等參數。

7，報警功能

配合網路攝像機I/O端子，可設定報警功能，聯動錄像，警報器，發送電子郵件等。

8，系統擴充性高

可在現有的乙太網路上既插既用隨時隨地增減網路數字攝像機，以擴大或減小監控區域或地區。

9，系統運行穩定

網路數字攝像機是嵌入式設備，其穩定性明顯高於DVR和CCTV設備。

視頻監控技術有了長足的發展。其應用領域也在不斷開疆闊土。在科學技術飛速發展的今天。我們相信未來視頻技術將有更多的功能、更多的創新，服務於大眾、服務於用戶、服務於我們的安防行業。其智能化、自動化、信息化將是其發展的趨勢。