数字视频监控方案分析

大气探测场区数字高清视频监控设计方案说明一、概述近年来，随着信息化建设的不断深入，远距离实时监控作为大气探测管理的一种新型技术手段，越来越得到认同。

尤其是得到一些分布式管理的大中型大气探测场区的青睐。

采用最新的计算机、通讯、图像处理和网络技术，将远程监控和报警联网系统有机的结合起来，有效管理生产和服务流程，预防、打击违法犯罪，使监控技术的应用提高到一个新的水平。

大型大气探测视频监控系统不但可以对进出大气探测场区的人流、物流进行监控，提高大气探测的安全保卫水平，而且可以通过对车间、生产线、办公区的监控，提高大气探测管理水平和生产效率。

此方案旨在提高大气探测场区的安保和生产管理水平，保证大气探测场区人、财、物的安全。

随着我国经济的持续高速发展，安全防范技术市场得到了充分的发展。

各种技术应用于安全防范技术设施中，对维护社会治安，保障人民生命财产的安全起到了重要作用。

其中，应用最广泛，发展时间较长的是视频监控系统。

闭路电视监控系统主要分为：模拟视频监控系统和数字视频监控系统。

传统的监控系统采用模拟监控方式，需要在每一台前端摄像设备和监控中心之间敷设视频电缆、电源线和控制信号线，而通常情况下各监控点和监控中心距离较远，为此需花费大量人力物力穿墙打洞埋管敷线。

而且如果某些监控点和监控中心之间距离过长的话，为避免影响传输控制效果，还需要加一些特定的中继设备。

在监控中心，为实现控制、显示、录像功能，需配备、画面分配器、控制切换矩阵等诸多繁杂设备，而操作者也需要经过一定的培训才能掌握对众多的电器设备的操作。

此外，模拟监控最大的弊端是图像质量不高，常常难于提供清晰可靠的监控图像，不利于事后的调查取证工作。

因此，无论从建设成本、施工难度或系统应用的便捷性和实用性方面考虑，传统的模拟监控方式已越来越不适应于类似于实际应用需要。

数字高清监控系统的推广势在必行。

二、系统功能及特点数字百万高清监控系统是基于网络的全数字视频监控系统产品，完全克服了传统的模拟监控系统的种种缺陷，画质清晰操作维护简洁，并且在功能和性能上更胜一筹。

本系统主要利用最新的计算机处理技术，将前端数字摄像机的音视频数字信号通过网络传输到监控中心，在监控中心统一显示管理并做高清录像。

系统拓扑图如下：什么是百万高清监控，这是相对于比分辨率来说的，目前模拟摄像机通常较高的分辨率为540TVL，传输至后端设备DVR时，DVR内的采集芯片最高只能处理768X576分辨率像素的图像，因此模拟摄像机最高理论画质只有四十万像素左右，真实清晰度则只有二三十万像素水平。

而纯数字高清摄像机则可以做到百万高清的720P（1280X720）、1080P(1920X1080)、甚至几百上千万像素。

百万高清监控已经不再是某一个厂家的口号，现在整个安防市场已经是百万高清监控产品的PK舞台。

综观整个安防市场，到处都是百万像素网络摄像机的身影。

对比百万像素的高清画质之后，传统DVR、标清已不尽人意，百万高清监控必将整体提升安防监控质量，随着网络技术的发展，特别是互联网多媒体等技术的发展，百万高清监控与网络摄像机的有效结合将是未来的发展趋势。

首先，百万高清摄像机与模拟摄像机最大的差别在于画质上的飞跃，传统模拟摄像机原本分辨率就不高，加之要受到反复的A/D转换、电磁传输干扰、隔行扫描、D1画面的合成反交错等视频损伤，实际到达人眼前时效果已经大打折扣，所以无论是D1还是4CIF等只不过是理论数值，在实际应用中清晰度则完全达不到理论数值水平。

而数字摄像机采用的是数字信号传输，它将光信号转化为数字信号，然后由DSP进行图像压缩与处理，最后通过网络将数字压缩视频输出，数字摄像机在抗电磁干扰性、逐行扫描、画面分辨率方面都拥有传统模拟摄像机不能比拟的优势。

其次，传统模式彩色摄像机采集垂直分辨率，PAL制式下625线，去消隐后575线，最高达到540线左右已经是目前的极限，而数字高清摄像机最低可达800线以上。

并且从分辨率上来看，传统模拟摄像机最高分辨率最高可以达到D1或者4CIF 左右，约合40万像素，而数字摄像机则没有此项限制可以达到百万级像素甚至千万级像素，两者之间在像素和清晰度方面的表现则根本不可同日而语。

第三，数字百万高清摄像机采用的图像扫描模式为逐行扫描，每一帧图像均由电子束按顺序地一行接着一行的连续扫描而成，而统模拟摄像机的扫描模式则采用隔行扫描，隔行扫描的行扫描频率为逐行扫描时的一半。

隔行扫描由于其工作原理所以在应用中拥有诸多缺点，例如产生行间闪烁效应、出现并行现象或出现垂直边沿锯齿化现象等不良效应等，并导致整体运动画面清晰度降低。

百万高清的发展必然趋势得到绝大多数安防界大气探测的认同，尤其是最近一两年，毫无疑问，百万高清监控将是未来安防监控发展的必然趋势。

之前影响百万高清摄像机发展的主要因素是价格，早期的百万高清摄像机几乎都出自国外厂家或者他们的代理，价格非常贵，动辄上万一个，百万高清摄像机的国产化意味着价格的大幅下降，国产百万高清摄像机发展到今年，价格已经是越来越逼近传统的模拟摄像机，使更多的用户能用得起百万高清摄像机。

其实早在四五年前数字百万高清产品在市场上出现时，由于当时的带宽、硬盘、处理器、技术水平、价格等综合环境因素的限制，一开始就表现出了与市场的不适应，并且由于当时配套设施的技术水平有限，在实际应用中不仅表现不出应有的优势，反而出现了许多应用弊端。

正是因为这些弊端造成了市场对于数字百万高清产品的许多误解，这些误解限制了数字百万高清产品的快速发展。

数字高清监控系统和传统模拟监控系统最大的区别在于数字高清摄像机采集的图像采用的是逐行扫描，而模拟摄像机采集的图像采用的是隔行扫描。

逐行扫描和隔行扫描的区别：每一帧图像由电子束顺序地一行接着一行连续扫描而成，这种扫描方式称为逐行扫描。

把每一帧图像通过两场扫描完成则是隔行扫描，两场扫描中，第一场(奇数场)只扫描奇数行，依次扫描1、3、5…行，而第二场(偶数场)只扫描偶数行，依次扫描2、4、6…行。

隔行扫描技术在传送信号带宽不够的情况下起了很大作用，逐行扫描和隔行扫描的显示效果主要区别在稳定性上面，隔行扫描的行间闪烁比较明显，逐行扫描克服了隔行扫描的缺点，画面平滑自然无闪烁。

在电视的标准显示模式中，i表示隔行扫描，p表示逐行扫描。

隔行扫描电视有个缺点，就是当图像上下两行的对比度差别很大时产生行间闪烁，针对这个缺点，人们又回过头来把早已抛弃几十年的逐行扫描电视机捡了回来。

实际上这个是跟电脑学的，早期的电脑显示器（如：单显、CGA、EGA）也是用隔行扫描，后来发明了VGA显示器才改成逐行扫描。

显示器把隔行扫描改成逐行扫描，显示并没增加，但行扫描频率须提高一倍或好几倍，视频带宽也需增加了好几倍。

逐行扫描的优点：逐行扫描独有非线性信号处理技术将普通隔行扫描电视信号转换成480行扫描格式，帧频由普通模拟电视的每秒25帧提高到60至75帧，实现了精确的运动检测和运动补偿，从而克服了传统扫描方式的三大缺陷。

我们可以来做个比较，在50分之一秒的时间内，隔行扫描方式先扫描奇数行，在紧跟着的50分之一秒内再扫描偶数行，然而逐行扫描则是在50分之一秒内完成整幅图像的扫描。

经逐行扫描出来的画面清晰无闪烁，动态失真较小。

若与逐行扫描电视、数字高清晰度电视配合使用则完全可以获得胜似电影的美妙画质。

数字百万高清监控系统不仅功能强大，在性能上也超过常规的模拟视频监控系统。

本系统优势主要表现在以下几方面：1、高品质的图像质量：所有摄像机均是百万高清数字摄像机，分辨率达到1280×720，每秒25帧数全实时，图像清晰自然，网络延时短（平均在0.2秒以内），且低照性能优越（0.05Lux），提供丰富的曝光模式选择，以适用于各种复杂的监控环境；2、施工维护低难度、低成本：不需敷设大量的视频电缆、电源线和采用特定的传输设备（例如光端机），本系统采用总线分布式的组网方式，施工简单，所需传输设备成本低（例如交换机、光纤收发器），且利于日后的维护；3、系统结构灵活，可扩容性、升级性强：采用标准的组网方式，支持IP单播、组播功能。

采用模块化设计，无论前端扩容和中心扩容都可以充分利用前期资源，降低扩容投入成本。

前端摄像机和中心管理软件均支持本地升级，无需硬件改动便可实现系统功能的升级。

4、易操作性：监控中心系统管理软件的操作平台是Windows XP中文版，控制界面为图形方式，界面友好，用户可以非常迅速地熟悉操作软件。

5、自主开发：系统的核心硬件设备和管理软件均属自主开发，能够及时提供良好的售后服务，响应用户的特殊需求，针对用户的要求进行功能方面的量身定做（例如报警联动、流媒体服务器）。

三、数字高清监控系统的组成本方案所设计的数字高清视频监控系统根据功能可以划分为前端图像采集系统、网络传输系统和显示与记录系统（即中控室终端）。

1、前端图像采集系统前端图像采集系统主要由纯数字高清摄像机组成，主要负责监控各个通道、重点出入口区域的图像采集。

在每个监控点安装百万高清数字摄像机，根据监控环境的不同选用普通枪机、红外枪机、红外半球和高速球等不同的机型。

主要设备技术参数：采用1/3英寸低照度感光器，相对普通高清红外摄像机具有更大的感光面积，在低照度下的成像效果远远高于普通高清红外摄像机。

极大的改善低照度效果、提升画质、信噪比。

为日夜两用型，白天彩色，晚上红外阵列灯开启，配合超低照度感光器出色的画质，解决高清数字摄像机相对黑暗环境成像效果不清晰的现状。

2、网络传输系统网络传输系统由网线、核心交换机及汇聚交换机组成。

前端数字高清摄像机通过网线和交换机级联（最多4次）进入汇聚交换机，然后通过网线全部接入监控中心机房交换机。

即将前端数字高清摄像机采集的图像通过网线和交换机级联进入监控中心的核心交换机。

主要设备技术参数：交换机交换机是一种能向高清摄像供电的专业交换机，通过网线同时对前端多路摄像机供电，无需外接电源供电，免去了繁琐的电源布线，同时它还具有延长传输距离作用，直接通过交换机供电，传输距离可达150米。

当摄像机与录像机网络直连距离超出150米时，通过加接该交换机可以让传输距离再继续延伸150米。

3、显示与记录系统（即中控室终端）主要设备的技术参数：纯数字硬盘录像机该数字高清监控系统不仅功能强大，在性能上也超过常规的模拟视频监控系统。

可实时显示任意一路或多路监控点的影音信息，进行实时监测。

可对任一路摄像机的显示效果、录像速度进行设置，以达到最佳效果。

可对某一路或某几路重要监控点的图像进行多种模式的存储录像。

重要录像资料可以备份和播放。

可对录像资料进行多种智能检索和回放。

可任意控制前端云台和摄像机镜头，选取最佳角度和距离监测现场情况。

具备强大的联网传输功能，可将各路监控信号远传广域网，实现网络监控。