大型網絡視頻監控設計方案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 VD 畫面 )在電視上效果并不明顯，到是其音頻特性 (如加重低音，多伴音聲道等 )更引人注目。 MPEG2 的畫質質量最好，但同時占用帶寬也非常大，在 4M~15M 之間，不太適于遠程傳輸。 5)MPEG4壓縮技術 如果說， MPEG1“文件小，但質量差”；而 MPEG2 則“質量好，但更占空間”的話，那么 MPEG－ 4則很好的結合了前兩者的優點。它于 1998 年 10 月定案，在 1999 年 1月成為一個國際性標準，隨后為擴展用途又進行了第二版的開發，于 1999 年底結束。 MPEG－ 4 是超低碼率運動圖像和語言的壓縮標準，它不僅是針對一定比特率下的視頻、音頻編碼，更加注重多媒體系統的交互性和靈活性。MPEG4 標準主要應用于視像電話 (Video Phone)，視像電子郵件 (Video Email)和電子新 聞 (Electronic News)等，其傳輸速率要求較低，在 480064Kbits/sec之間，分辨率為 176X144。 MPEG4 利用很窄的帶寬，通過幀重建技術，壓縮和傳輸數據，以求以最少的數據獲得最佳的圖象質量。與 MPEG1 和 MPEG2 相比，MPEG4 為多媒體數據壓縮提供了一個更為廣闊的平臺。它更多定義的是一種格式、一種架構，而不是具體的算法。它可以將各種各樣的多媒體技術充分用進來，包括壓縮本身的一些工具、算法，也包括圖像合成、語音合成等技術。 MPEG4的特點是其更適于交互 AV 服務以及遠程 監控。 MPEG4是第一個使你由被動變為主動 (不再只是觀看，允許你加入其中，即有交互性 )的動態圖象標準；它的另一 11 個特點是其綜合性；從根源上說， MPEG4 試圖將自然物體與人造物體相溶合 (視覺效果意義上的 )。 MPEG4 的設計目標還有更廣的適應性和可擴展性。 MPEG4 標準的占用帶寬可調，占用帶寬與圖像的清晰度成正比。以目前的技術，一般占用帶寬大致在幾百 K左右。 總之，本 閉路電視監控是一個使 本項目 高度自動化、高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全的環境空間。 5. 方案設計 根據設計 原則、設計規范和依據及國際 國內標準，并根據用戶的需求，以及所提供的圖紙及相關資料，并接合項目的實際情況及未來的發展趨勢，對該項目的 閉路電視監控進行 方案設計。 閉路電視 監控 系統 分別由前端系統、傳輸系統、控制系統、顯示系統四個部分構成 ,還具有對圖像信號的分配切換、存儲、處理、還原等功能。 根據用戶需求，充分考慮了本系統高度的可靠性、先進性、靈活性、可擴充性、易管理性及性能價格比高等優點，并根據所提供的圖紙及相關料資，并根據項目實際情況及未來的發展趨勢，結合 我公司從事過的多個 項目所積累的經驗，以及相關產品的性能等因素，對本項目方案實施。本項目前端分布情況，具體參見如下 信息點統計表。 攝像機的選擇 攝像部分的主體是攝像機，其功能為觀察、收集信息。攝像機的性能及其安 12 裝方式是決定系統質量的重要因素。光導管攝像機目前已被淘汰，由電荷耦合器件簡稱 CCD 攝像機所取代。其主要性能及技術參數要求如下： 1)色彩：攝像機有黑白和彩色兩種，通常黑白攝像機的水平清晰度比彩色攝像機高，且黑白攝像機比彩色攝像機靈敏，更適用于光線不 足的地方和夜間燈光較暗的場所。黑白攝像機的價格比彩色便宜。但彩色的圖像容易分辨衣物與場景的顏色，便于及時獲取、區分現場的實時信息。 2)清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度兩種。垂直方向的清晰度受到電視制式的限制，有一個最高的限度，由于我國電視信號均為 PAL 制式， PAL 制垂直清晰度為 400 行。所以攝像機的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼對電視圖像水平細節清晰度的量度，用電視線 TVL 表示。 目前選用黑白攝像機的水平清晰度一般應要求大于 500 線，彩色攝像機的水平清晰度一般應要求大于 400 線。 3)照度：單位被照面積上接受到的光通量稱為照度。 Lux(勒克斯 )是 標稱光亮度 (流明 )的光束均勻射在 lm2面積上時的照度。攝像機的靈敏度以最低照度來表示，這是攝像機以特定的測試卡為攝取標，在鏡頭光圈為 時，調節光源照度，用示波器測其輸出端的視頻信號幅度為額定值的 10%，此時測得的測試卡照度為該攝像機的最低照度。所以實際上被攝體的照度應該大約是最低照度的 10倍以上才能獲得較清晰的圖像。 目前一般選用黑白攝像機的最低照度，當相對孔徑為 F／ 時，最低照度要求選用小于 。選 用彩色攝像機的最低照度，當相對孔徑為 F／ 時，最低照度要求選用小于 。 3)同步：要求攝像機具有電源同步、外同步信號接口。對電源同步而言，使所有的攝像機由監控中心的交流同相電源供電，使攝像機場同步信號與市電的相位鎖定，以達到攝像機同步信號相位一致的同步方式。 對外同步而言，要求配置一臺同步信號發生器來實現強迫同步，電視系統掃描用的行頻、場頻、幀頻信號，復合消隱信號與外設信號發生器提供的同步信號同步的工作方式。 系統只有在同步的情況下，圖像進行時序切換時就不會出現滾動現象 ，錄、放像質量才能提高。 13 4)電源：攝像機電源一般有交流 220V，交流 24V，直流 12V，可根據現場情況選擇攝像機電源但推薦采用安全低電壓。選用 12V 直流電壓供電時，往往達不到攝像機電源同步的要求，必須采用外同步方式，才能達到系統同步切換的目的。 5)自動增益控制 (AGC)：在低亮度的情況下，自動增益功能可以提高圖像信號的強度以獲得清晰的圖像。目前市場上 CCD 攝像機的最低照度都是在這種條件下的參數。 6)自動白平衡：當彩色攝像機的白平衡正常時，才能真實地還原被攝物體的色彩。彩色攝像機 的自動白平衡就是實現其自動調整。 7)電子亮度控制：有些 CCD 攝像機可以根據射入光線的亮度，利用電子快門來調節 CCD 圖像傳感器的曝光時間，從而在光線變化較大時可以不用自動光圈鏡頭。使用電子亮度控制時，被攝景物的景深要比使用自動光圈鏡頭時要小。 8)逆光補償：在只能逆光安裝的情況下，采用普通攝像機時，被攝物體的圖像會發黑，應選用具有逆光補償的攝像機才能獲得較為清晰的圖像。 鏡頭選擇 鏡頭按功能和操作分類： 1)攝取靜態目標的攝像機，可選用固定焦距鏡頭，當有視角變化要求的動態目標攝像 場合，可選用變焦距鏡頭。鏡頭焦距的選擇要根據視場大小和鏡頭到監視目標的距離而定。 F=A L/B 式中 F—— 焦距 (mm)； A—— 像場、寬 (mm)； L—— 鏡頭到監視目標的距離； B—— 視場高 (L、 B 采用相同的度量單位 )。 2)選擇鏡頭焦距時，必須考慮攝像機圖像敏感器畫面的尺寸，有 2/3”、 1/2”、1/3”、 1/4”四種型式，這四種模式都具有垂直 X 水平尺寸為 3X4 的方位比，而四種模式攝像機對應于某一個鏡頭，則下一個模式正好與它上一個模式攝像機相差一個鏡 頭焦距的檔次。如專 1/2”攝像機使用 16mm 鏡頭的視角范圍正好與 1/3攝像機使用 12mm 焦距的鏡頭相同。以此類推。 3)對景深大、視場范圍廣的監視區域及需要監視變化的動態場景，一般對 14 應采用帶全景云臺的攝像機，并配置 6倍以上的電動變焦距帶自動光圈鏡頭。 4)使用電荷耦合器件 (CCD)時，一般均應選擇自動光圈鏡頭，對于室內照度恒定或變化很小的時可選擇手動可變光圈鏡頭，電梯轎箱內的攝像機鏡頭應根據轎箱體積的大小選用水平視場角大于 70176。的廣角鏡頭。 5)隨著小型化需要，鏡頭尺寸需縮小，除通常攝像機鏡頭的標準 C 接口 外，引入了 Cs接口。由于 Cs接口比 C 接口短 5mm，減小了鏡頭與敏感件的間距，故Cs 接口系統體積小、輕，且 Cs 接口鏡頭價格較便宜。 Cs 接口攝像機可配用 Cs接口鏡頭，也可使用 C 接口鏡頭再加上引入 5mm 隔條環。而 C接口攝像機只能配用 C 接口鏡頭，不能使用 Cs接口的鏡頭。 6)攝像機鏡頭應從光源方向對準監視目標，避免逆光。鏡頭的焦距和攝像機靶面的大小決定了視角，焦距越小，視野越大，焦距越大，視野越小。若要考慮清晰度，可采用電動變焦距鏡頭，根據需要隨時調整。 7)通光量：鏡頭的通光量是用鏡頭的焦距和通光孔徑的比值 (光圈 )來衡量的，一般用 F表示。在光線變化不大的場合，光圈調到合適的大小后不必改動，用手動光圈鏡頭即可。在光圈線變化大的場合，如在室外，一般均需要自動光圈鏡頭。 系統 監視現場和控制中心總有一定距離，從監視現場到控制中心需要圖像信號傳輸圖像信號，同時從控制中心的控制信號要傳送到現場，所以傳輸系統包括視頻信號和控制信號傳輸兩部分。 視頻信號傳輸 一般采用同軸電纜傳輸視頻基帶信號，也可采用光纜傳送電視信號以及用平衡電纜對也就是利用電話電纜傳送。由于電纜對外界的靜電場和電磁波有屏蔽作用，可減少串擾， 傳輸損失也較小。但當電纜作為長距離傳送媒體時，會發生對地不平衡低頻地電流的影響，有時也會有高頻干擾。信號傳輸帶寬為 50Hz～4MHz，當傳輸距離在 200m 以內時，用同軸電纜傳送，其衰減的影響一般可不予考慮；當傳輸距離大于 200m 時，電纜衰減量較大，為了能把整個帶寬內不同頻率的信號進行傳輸，必須使用電纜補償放大器。某些場合，布線非常困難時，可 15 以采用無線傳輸如微波定向傳輸，但它要占用頻率資源，需經無線電管理委員會核準。 控制信號傳輸 對于 CCTV，常用的控制方式有直接控制、編碼控制、同軸視控。目前直接控制由 于線纜過多，很少采用。編碼控制是將全部控制命令數字化 (調制 )后再傳輸，到控制設備后再解調，還原成直接控制量，可節約線纜。這種方式傳輸距離長，目前工程中采用較多。同軸視控就是控制信號與視頻信號共用一條同軸電纜，利用頻率分割或視頻信號消隱期傳輸控制信號的方式傳輸，但價格較貴。 管槽敷設 為防止電磁干擾和外電源及變頻電梯等干擾，電纜應敷設在接地良好的金屬管或金屬橋架，同時保護線纜。 模擬控制系統 視頻矩陣切換器 對多路視頻輸入信號和多路視頻輸出信號進行切換和控制，可以通過電子開關，組成切換矩 陣，使任一路輸入可切換至任一路輸出。設計時應滿足必要的視頻輸入／輸出容量，并易擴展。一個 CCTV 系統除主控鍵盤外，還可根據需要設置分控鍵盤。 雙工多畫面視頻處理器 能把多路視頻信號合成一幅圖像，達到在一臺監視器上同時觀看多路攝像機信號。常用的 16 畫面分割器，又稱為多畫面視頻處理器，雙工的另一個用途是用一臺錄像機同時錄制多路視頻信號，并具有單路回放的功能，即能選擇同時錄下的多路視頻信號的任意一路在監視器上回放。 多畫面分割器 將多個畫面通過視頻數字處理合并成分割狀的一個畫面，就出現了多畫面分割器。現有 4 畫面分割器， 9 畫面分割器， 16 畫面分割器。這樣用一臺監視器，一臺錄像機上能同時監看、記錄 16個畫面，多畫面分割器通常分為三類： ? 單工畫面處理器：單純監看一個畫面，記錄分割畫面。 ? 雙工畫面處理器：在監視單畫面、分割畫面同時，可以進行記錄。 ? 全雙工畫面處理器：在監視、記錄的同時，可以進行記錄信號回放。 16 視頻分配器 一路視頻信號可同時分配成多路視頻輸出。 數字化圖像監控系統 以同軸電纜傳輸視頻信號，稱之為傳統的模擬信號傳輸方式，這種方式傳輸，在較短距離內 (如 200m 左右 )視頻信號的衰減不大，如果超過 200m，則必須對視頻信號進行補償放大。常規的閉路電視監控系統較適合在一座建筑物或較小的地域范圍內使用。 數字化監控系統是將計算機網絡技術、多媒體技術與閉路電視技術相結合，適用于遠距離傳輸多路視、音頻信號。實際上就是將模擬信號進行數字化，并對其壓縮編碼，通過計算機網絡及數字多媒體技術來傳輸視頻圖像。 數字化監控系統將計算機網絡技術、多媒體技術與圖像監控技術有機結合在一起，能高清晰、同步地傳輸圖像信號，是一項全新的安保電視系統，它已成為現代化樓宇管理的有力工具。 數字化圖像監控系 統可實現遠程圖像監控，把分散在各地的監控點通過計算機網絡有機聯系在一起并利用了多媒體技術，增強了整體安全和圖像監控的自動化管理能力。 目前不少公司的產品均使用了特殊的壓縮方法，采用了動態存儲技術，從而保證了圖像的質量。數據壓縮和圖像、聲音的復合全部由硬件完成，在一個系統上可實現 16 路的實時監控。 16 路信號可同時存儲，而且視頻圖像的不丟幀，動態存儲技術保證了監控端圖像的連續性和高清晰度。 數字硬盤錄像系統 數字監控硬盤錄像系統的功能 數字硬盤錄像是當今安保電視系統領域最新型的、性能最卓越的數 字化圖像記錄設備，它將監控系統中所有的攝像機攝取的畫面進行實時數字壓縮并錄制存檔，可以根據任意檢索要求對所記錄的圖像進行隨機檢索。由于采用了數字記錄技術，能大大增強錄制圖像的抗衰減、抗干擾能力，因此無論經過多少次的檢索或錄像回放都不會影響播放圖像的清晰度，而傳統的模擬方式記錄的錄像帶在經過若干次檢索及回放后，圖像質量將會有一定的衰減并引起信號信噪比的下降。當需要對已存儲的圖像進行復制