安防视频监控系统原理

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SECAM(Sequentiel Couleur A Memoire ):
按顺序传送彩色与存储 俄罗斯、法国、埃及
编码分辨率
分辨率 WD1 D1 4CIF 2CIF DCIF CIF QCIF
制式
1×1 1 ×1/2 3/4
×2/3
1/2 ×1/2
1/4 ×1/4
PAL
960 720 704 704 528 352 176
电子彩转黑
(经济实用)
800万 像素
高速
中速
室外
(IP66)
室内
室内嵌入式
(隐蔽)
2.5寸球机 4寸球机 5寸球机 6寸球机 红外球机 8寸球机
宽动态功能
自动跟踪功能
透雾功能
强光抑制功能
摄像机基础
摄像机基础知识 镜头基础知识
摄像机传输信号
模拟摄像机 网络摄像机
同轴电缆 网线
HD-SDI
数字摄像机(SDI)
安防的基本概念
安安全 防防 范
பைடு நூலகம்
目的
手段
安防的三种基本手段
人防
物防
技防
安防的三个基本要素
敲、砸、 破坏ATM
机…
自助银行
“请勿破坏 ATM设备”
监控中心
探测
延迟
反应
“xx自助银 行震动报警”
三个基本手段与三个基本要素
探测
延迟
反应
人防
物防
技防
安全防范工程设计应遵循的原则之一:
技防、物防、人防相结合,探测、延迟、反应相协调
网络报警主机
视频报警主机 探测器
双鉴探测器
紧急按钮
红外对射
可视 对讲
室内分机
管理主机
别墅门口机 单元门口机
停车 管理
车位引导灯 车位探测器 LED显示屏 中心服务器 多路视频处理器 出入口机箱 停车道闸
内容概要
1 安全防范
2 视频监控原理和技术
3 摄像机基础 4 硬盘录像机
视频监控系统
中心
平安城市
隔行扫描
逐行扫描
数码监控的基础技术:编码和压缩
模拟
数字
数字
信号
信号
信号
A/D转换
DSP压缩
输出
采集
编码
压缩
一路4CIF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: 704×576×3字节=1216512字节(不包括文件头大小)
一秒: 1216512字节/帧×25帧/秒=30412800字节/秒=29MB/秒
采用智能检索,检索与录像可同时进行
主要应用:金融、楼宇、小区等
循环录像方式,节约人力
基本概念-图像、视频和码流
图像(Image)
视频(Video)
时间上连续的图像组成视频:Image→Video 视频中的某一幅图像称为一帧(Frame) 帧率(Frame Rate)FPS → 每秒的帧数
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进行图像信号处理和编码压缩,最后形成数字信号输出。

CCD/ CMOS
ISP DSP
NET
图像码流
网络摄像机系统结构
球机基本原理
组成:主要由机芯、云台、球机主板及相关电路组成
热成 像
智能 分析
球机分类
分类项
传感器类型 传输信号 清晰度 日夜模式 云台速度 安装环境 产品形态 特殊功能
类别
CCD
(低照度好、细节清晰)
CMOS
(动态范围大)
模拟
网络
数字
540 TVL
700 750 130万 TVL TVL 像素
ICR
(夜间录像效果好)
200万 像素
300万 600万 像素 像素
300万 (2048×1536)
视频帧率
30帧 /S
1/30s 3/30s
2/30s
60帧 /S
2/60s 6/60s
3/60s
4/60s
• 一幅完整的视频画面为一帧,每秒显示的帧数为帧率
帧率
• 普通人眼对25帧/秒的视频即可认为是动作连贯的实时视频
5/60s
扫描方式
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
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进行图像信号处理和编码压缩,同时将控制信号发送给云台,最后 形成数字信号输出。

=码率(Kbps)×3600秒÷8÷1024
1字节=8bit
1M=1024K
内容概要
1 安全防范 2 视频监控原理和技术
3 摄像机基础
4 硬盘录像机
摄像机外形
枪机
摄像机 筒机 半球 球机
其他
摄像机分类
分类项
类别
传感器类型
CCD
CMOS
DIS
传输信号 清晰度 日夜模式 产品形态 特殊功能
模拟
DS-A82
DS-A10/20
传输
DS-3A
DS-3B
DS-3C
DS-3D
DS-3S
DS-3J
DS-3H
视频 采集
DS-2CC
DS-2CE
DS-2CD2 DS-2CD4 DS-2CD6 DS-2DF5 DS-2DF7
其他子系统产品组成
门禁 管理
读卡器 门禁控制主机 发卡器 通讯转换器
门锁
人员通道
报警
去除 冗余 信息
压缩标准
Chronological Progression of ITU and MPEG
• 监控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等几种视频编 码技术
码率的选择
UXGA/1080P
720P
4CIF/VGA
2CIF/DCIF CIF/QVGA
码流(Bit Stream)
将图像压缩后形成的数据 码率(Bit Rate)bps/Bps → 对码流进行量化 码率类型:定码率(CBR)、变码率(VBR) 码流类型:视频流、音频流、复合流
图像清晰度的表示
像素(Pixel) 分辨率(Resolution)
水平:Width 垂直:Height
模拟信号、网络信号及数字信号
DVR NVR 数字DVR
• 模拟摄像机采用BNC同轴电缆传输,是目前最为广泛的应用方式; • 网络摄像机采用网线传输经过编码压缩的IP数字信号; • 数字摄像机可采用光纤和HD-SDI两种传输方式,传输非压缩的数字信号。
模拟摄像机基本原理
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
后端
磁盘存储阵列
智能交通
NVR
前端
视频综 合平台
智能楼宇
NVR
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)
网络
数字
600 650 700 750 130 200 300 500 600 800 1200
TVL TVL TVL TVL 万 万 万 万 万 万

ICR
电子彩转黑
枪型
球/半 球型
筒型
一体机 /机芯
一体化 云台
卡片型
微型
飞碟型 笔筒型
宽动 态
低照 度
强光 抑制
防暴
防水
红外
无线
(Wi-Fi, 3G)
停车场管 理系统
访客管 理系统
可视对 讲系统
视频监控系统产品组成
显示 控制
DS-D20
DS-D10
DS-C10
DS-B10
一体机
DS-B20
解码 输出
DS-4100HD
DS-6300D-T
DS-6400HD-T DS-6400HD-S DS-6500D-T
存储 控制
DS-96
DS-86
DS-76
DS-A70 DS-A81
视频制式
PAL( Phase Alternating Line):
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
线数(TVL) 分辨力
水平 垂直
图像清晰度
水平解析度
分辨率
• 模拟摄像机以水平解析度为标准判断摄像机的清晰度。 • 网络摄像机及数字摄像机以分辨率为标准判断摄像机的清晰度。安防行业将百万
像素以上分辨率称之为高清分辨率。目前主要的高清分辨率如下500万像素: 2560×1920;300万像素:2048×1536;200万像素:FULL HD 1080p (1920×1080), UXGA (1600×1200) ;130万像素:HD 960p (1280×960);100万像素:HD 720p (1280×720)
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进行图像信号处理,最后形成视频信号(CVBS)输出

传感器 ADC
DSP
DAC
图像 码流
CVBS
模拟摄像机系统结构
同轴高清HDTVI原理
系统原理:
光 Light
传感器 Sensor
一小时: 29MB/秒×3600秒/小时=101.9GB/小时
一天: 101.9GB/小时×24小时=2.4TB/天 ……
压缩基本原理
冗余 信息
• 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
GA308-2004 《安全防范系 统验收规则》
GA/T6692006《城市监 控报警联网系 统通用技术要 求》
……
DB33/T3342001《安全防 范系统》
……
国家公安部、 国家教育部、 省公安厅等相 应文件及规范
安防系统组成
视频监 控系统
门禁管 理系统
入侵报 警系统
在线巡 查系统
移动监 控系统
Frame Rate:25fps
QCIF
Bitrate(bps) 256K 768K 1.5M 2M 3M 4M 5M
8M
• 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 • 如果码率大于该范围,则显得浪费
• 每小时录像文件大小(单位:M字节/小时)
密级级别:内部公开 生效时间:2015年6月1日 保密期限:一年
视频监控原理
课程说明
课程时间
90分钟
课程目标
帮助学员了解并掌握视频监控的相关行业知识和基础知识,熟悉视 频监控产品的相关原理,理解视频监控技术的发展趋势
内容概要
1 安全防范
2 视频监控原理和技术 3 摄像机基础 4 硬盘录像机
——《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
安全防范系统设计依据
国家标准(GB[/T]) 行业标准(GA[/T]) 地方标准(DBXX[/T]) 行业管理规定 企业标准(QB)
GB503482004《安全防 范工程技术规 范》
GB208152006《视频安 防监控数字录 像设备 》
……
GA38-2004《 银行营业场所 风险等级和防 护级别的规定 》
11 12
13 14
15 16
隔行扫描(Interlacing)
奇场(Odd Field) 偶场(Even Field)
逐行扫描(Progressive)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
只有1场
网络摄像机的扫描方式
逐行扫描
有效避免隔行扫描摄像机监控快速移动物体所产生的拖影现象(木梳 状失真),画面更加细腻平滑
×
×
×
×
×
×
×
576 576 576 288 384 288 144
NTSC
960 ×
720 ×
704 704
×
×
528 ×
352 ×
176 ×
480 480 480 240 320 240 120
分辨率
960 (PAL/NTSC)
QCIF
CIF
576(PAL) 480(NTSC)
4CIF WD1
2CIF DCIF
528×384(PAL)
高清分辨率
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)
130万 (1280×960)
200万-UXGA (1600×1200)
500万 (2560×1920)
模拟视频监控系统
网络视频监控的基本结构
技术:主要是视频编解码技术、嵌入式技术
网络视频监控优点
组成:硬盘录像机、摄像机、监视器等
可通过网络组建低成本跨区域监控系统
功能:监视(监听)、控制、录像、回放、 一机多路,使用大容量硬盘可长期存储
对讲等
数字信号长期保存信号不失真
线缆:视频电缆、 485控制线
图像处理 原始信号 TX HDTVI RX 还原信号
ISP
发送芯片
YUV
接收芯片 YUV
编码 DSP
HDTVI摄像机
HDTVI编码器
网络 码流
技术定义
HDTVI规范:开放标准,互联互通 传输介质:同模拟 低频抗扰:调制信号为低频信号,具备可靠的抗干扰性能。
网络摄像机基本原理
组成:主要由镜头、影像传感器(CCD/CMOS)、ISP(Image Signal Processor)、DSP(Digital Signal Processor)及相关电路 组成
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