视频监控原理及产品介绍

高清时代分辨率的选择
看充分
看得清 看得见
4CIF
720p
1080p
500万像素
352×288
352×288
704×576
704×576
1280×1024（1.3M Pixel）
码率的选择
不同分辨率对应不同的码率范围，通常而言，码率与图像质 量成正比关系
如果码率小于该范围，则图像质量较差
中
风险评估矩阵
风险的发生具有不确定性 风险的后果具有危害性
危害性 不确 定性
低 寝室中的圆珠笔
中 过道里的煤球
高 田里的西瓜
低
不防
小区里自行车 物防 银行金库被盗 物防+人防+技防
不防或物防
超市停车处 物防+人防 文物被盗 物防+人防+技防
人防
治安差乱处停车 物防+人防+技防
家中大额现金被盗
标清时代分辨率的选择
监控行业中主要使用以下分辨率：QCIF、CIF、DCIF、4CIF QCIF主要用于窄带环境，如手机监控； CIF是监控行业的主流分辨率，它的优点是存储量较低、图像质量较好， 能在普通宽带网络中传输，价格也相对低廉。缺点是图像质量不能满足 高清晰的要求。 4CIF是标清分辨率，它的优点是图像清晰。缺点是存储量高，带宽要 求很高，价格也较高 DCIF图像清晰度介于CIF与4CIF之间，是兼顾清晰度和存储成本的过 渡选择
DSP基本概念
DSP：Digital Signal Processor数字信号处理器
专门用于数字信号处理，有时又称为Media Processor
主流的DSP厂商
TEXAS INSTRUMENTS ADI PHILIPS
DM6446
视频监控原理和技术
视频监控定义 视频监控系统组成 从模拟到数字 基本概念 编码和压缩原理及技术 视频监控中分辨率、码率的选择
三种基本手段
人力防范，实（物）体防范，技术防范
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
三个基本要素 风险评估矩阵
安全防范基本概念
人 防
物 防
技 防
三种基本手段-人防、物防、技防
人力防范
利用人们自身的传感器（眼、耳等）进行探测，发现妨害或破坏安全的目 标，作出反应；用声音警告、恐吓、设障、武器还击等手段来延迟或阻止 危险的发生，在自身力量不足时还要发出求援信号，以期待做出进一步的 反应，制止危险的发生或处理已发生的危险
三个基本要素
探测（Detection）
指感知显形和隐性风险事件的发生并发出报警
延迟（Delay）
指延长和推延风险事件发生的进程
反应（Response）
指组织力量为制止风险事件的发生所采取的快速行动
探测、延迟和反应三个基本要素之间是相互联系、缺一不 可的关系
探测要准确无误、延迟时间长短要合适，反应要迅速； 反应的总时间应小于（至多等于）探测加延迟的总时间
随着网络技术和网络 基础建设的不断发展， 掀起了新一轮监控网 络化的改革浪潮。在 这个阶段中，DVR、 DVS成为主流的产 品形态。联网成为基 本需求。视频监控管 理平台软件应用越发 广泛，IP监控初露端 倪。
联网监控不断深化发 展以及需求的不断提 升，以IP摄像机、高 清、智能为基本元素 的开放式IP监控架构 被越来越多地提及。 如何满足客户的个性 化需求成为设计者和 生产者首要考虑的问 题。
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
视频监控原理和技术
视频监控定义 视频监控系统组成 从模拟到数字 基本概念 编码和压缩原理及技术 视频监控中分辨率、码率的选择
数字监控
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
视频监控原理和技术
视频监控定义 视频监控系统组成 从模拟到数字 基本概念 编码和压缩原理及技术 视频监控中分辨率、码率的选择
实体防范
推迟危险的发生，为“反应”提供足够的时间。现代的实体防范，已不是 单纯物质屏障的被动防范，而是越来越多地采用高科技地手段，一方面使 实体屏障被破坏的可能性变小，增大延迟时间；另一方面也使实体屏障本 身增加探测和反应的功能
技术防范
对人力防范和实体防范在技术手段上的补充和加强。它要融入人力防范和 实体防范之中，使人力防范和实体防范在探测、延迟、反应三个基本要素 中间不断地增加技术含量，以不断提高探测能力、延迟能力和反应能力， 使防范手段起到更好的作用，达到预期的目的
如果码率大于该范围，则显得浪费
通过码率计算录像文件大小
每小时录像文件大小（单位：M字节/小时） ＝码率（Kbps）×3600秒÷8÷1024
1字节＝8 bit 1M＝1024K
码率、带宽与传输质量
平均带宽
C A
可靠带宽 可用带宽
B
ISP带宽
图像码率≤A：图像传输稳定、流畅，延时最小；
130万 （1280×960） 200万-UXGA (1600×1200） 300万 （2048×1536）
视频监控原理和技术
视频监控定义 视频监控系统组成 从模拟到数字 基本概念 编码和压缩原理及技术 视频监控中分辨率、码率的选择
数码监控的基础技术：编码和压缩
模拟 信号
A/D转换
数字 信号
DSP压缩
CCTV系统的基本结构

CCTV：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75Ω，信号电平1.0Vp-p最大传输距 离500m）
模拟视频监控系统
数字视频监控的基本结构
视频监控系统基本组成
前端
各种类型的摄像机及其附属设备 编码设备
传输
传输介质（信号电缆、光纤、电磁波等） 信号调制及解调设备（有线、无线） 网络设备（路由器、交换机、网关等）
后端
显示、记录、控制、管理设备及软件
独立的视频中心控制台或监控、报警中心控制台
视频监控原理和技术
压缩的基本原理
安防监控中的视频数据有极强的相关性，有大量的冗余信 息 冗余信息分为空域冗余信息和时域冗余信息
压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉
压缩技术包括帧内压缩技术、帧间压缩技术和熵编码压缩 技术
压缩的基本原理
冗余 信息
去除 冗余 信息
压缩标准
Chronological Progression of ITU and MPEG Standard
摄像机基础
DVR、DVS 新一代视频监控产品 海康威视产品介绍
摄像机基础
摄像机基本概念 图像传感器 摄像机的分类 摄像机的关键指标 镜头知识 IP防护等级
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进行处理，最后形成视频信号 （CVBS）输出
视频监控原理及产品介绍
2012.4
内容概要
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安全防范
视频监控原理和技术 摄像机基础 DVR、DVS 新一代视频监控产品 海康威视产品介绍
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
中
高
物防+人防+技防
中
三个基本手段与三个基本要素
探测 人防 物防 技防
延迟
反应









安全防范系统设计依据
国家标准（GB、GB/T）
GB50348-2004《安全防范工程技术规范》 GB20815-2006《视频安防监控数字录像设备 》
……
行业标准（GA、GA/T）
NTSC
分辨率
704 (PAL/NTSC)
QCIF
CIF
576(PAL)
4CIF
2CIF DCIF
528×384(PAL)
480(NTSC)
高清
分辨率大于等于720p称为高清
45万-4CIF （704×576）
100万-720p （1280×720）
200万-1080p （1920×1080） 500万 （2560×1920）

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
模拟与数字监控的比较
模拟监控
组建跨区域监控系统成本高昂、实现难度大 追加监控点难度较高 图像存储成本高、长期保存图像质量下降严重 不支持录像与检索双工操作
GA38-2004《银行营业场所风险等级和防护级别的规定》 GA308-2004《安全防范系统验收规则》
GA/T669-2006《城市监控报警联网系统通用技术要求》
……
地方标准（DBXX、DBXX/T）
DB33/T334-2001《安全防范系统》
……
行业管理规定
国家公安部、国家教育部、省公安厅等相应文件及规范
视频监控定义 视频监控系统组成 从模拟到数字 基本概念 编码和压缩原理及技术 视频监控中分辨率、码率的选择
视频监控的发展趋势
数字化
网络化
智能化 个性化
这是一个数字取代模 拟的阶段。实际上， 这个阶段从90年代 就已经开始了。但直 到2000年金融行业 进行监控数字化改造， 才得到了突飞猛进的 发展。这个阶段奠定 了数码监控持续向前 发展的技术和市场基 础。
数字 信号
输出
采集
编码
压缩
为什么要压缩？
一路CIF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： 352×288×3字节＝304128字节（不包括文件头大小） 一秒： 304128字节/帧×25帧/秒＝7603200字节/秒＝7.25MB/秒 一小时： 7.25MB/秒×3600秒/小时＝25.5GB/小时 一天： 25.5GB/小时×24小时＝612GB/天 ……
供电频率为50Hz、场频为每秒50场、帧频为每秒25帧、扫描线为625行 图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容也好 中国、德国
NTSC （National Television System Committee）：
供电频率为60Hz，场频为每秒60场，帧频为每秒30帧，扫描线为525行 美国、日本
图像码率≤B：通过扩大接收端的缓冲区容量，可确保图像传输基本稳定、 流畅，偶尔出现短暂的卡顿，延时相应增大；
图像码率≤C：即便增加客户端缓冲区容量，图像传输也会出现经常性的 卡顿、丢帧现象，甚至长时间不响应，延时较大； 图像码率＞C：不可用
内容概要
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安全防范 视频监控原理和技术
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扫描方式
隔行扫描(Interlacing）
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逐行扫描(Progressive)
13
14 15 16
15
16
奇场(Odd Field) 偶场(Even Field)
只有1场
视频制式
PAL（ Phase Alternating Line）：
企业标准（QB）
内容概要
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安全防范
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视频监控原理和技术
摄像机基础 DVR、DVS 新一代视频监控产品 海康威视产品介绍
视频监控原理和技术
视频监控定义 视频监控系统组成 从模拟到数字 基本概念 编码和压缩原理及技术 视频监控中分辨率、码率的选择
视频监控基本定义
视频监控的定义
SECAM（Sequentiel Couleur A Memoire ）：
按顺序传送彩色与存储 俄罗斯、法国、埃及
分辨率
分辨率 制 式
D1
4CIF 1× 1
2CIF 1 ×1/2
DCIF
3/4 ×2/3
CIF
1/2 ×1/2
QCIF
1/4 ×1/4
PAL百度文库
720 704 704 528 352 176 × × × × × × 576 576 288 384 288 144 720 704 704 528 352 176 × × × × × × 480 480 240 320 240 120