網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.doc

淺談網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用摘 要：文章介紹了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)的選擇。關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控；解決方案；設(shè)計(jì)；攝像機(jī)；問題1 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，一個城市的安全對視頻監(jiān)控的依賴程度變得越來越強(qiáng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為社會治安防控體系中視頻監(jiān)控的主體，其易用性和穩(wěn)定性對達(dá)成視頻監(jiān)控整體效果起到的比重也越來越大。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)已逐漸取代傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)（cctv），成為安防監(jiān)控市場的主流。對于大多數(shù)視頻監(jiān)控場合，基于“pc機(jī)多媒體卡”的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)（dvr）由于價格相對較低，通用性強(qiáng)，可供選擇的產(chǎn)品和供應(yīng)商多，已得到廣泛應(yīng)用。2 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案2.1 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)又稱多媒體網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。近年來寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻數(shù)據(jù)編碼及壓縮解壓縮技術(shù)、視頻處理運(yùn)算技術(shù)都取得了飛躍發(fā)展，推動了視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。多媒體網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)和基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)）、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實(shí)時音/視頻及控制信號的集成與功能組合，使圖像、圖表、數(shù)據(jù)、語音等多種信息一體化傳輸，交互使用。網(wǎng)絡(luò)的任意一臺計(jì)算機(jī)均可實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)信息的管理和調(diào)用，克服了模擬監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的弊端，且其運(yùn)用的各類技術(shù)背景是成熟的。2.2 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)屬于全數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：系統(tǒng)為全數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)虛擬交換/切換模式；攝像機(jī)是全數(shù)字一體化網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，也可以是模擬攝像機(jī)數(shù)字編碼器設(shè)備或其他數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，具有數(shù)字視頻數(shù)據(jù)信號直接輸出，并以網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介；基于tcp/ip協(xié)議，采用流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)在網(wǎng)上的多路復(fù)用傳輸。瀏覽器或pc機(jī)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)自帶的獨(dú)立（ip）地址對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和訪問。2.3 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則2.3.1 編碼器的配置技術(shù)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常是每一視頻信號配置一個編碼器。監(jiān)控中心可同時監(jiān)視多路視頻（如4、6、8、12、16）或分別監(jiān)控一路視頻，某一路視頻編碼器發(fā)生故障只會影響該路監(jiān)控，而不會影響其他攝像機(jī)的工作。網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)的編碼器有兩種：一種編碼器是一個獨(dú)立的專用設(shè)備；另一種編碼器與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器合為一體。2.3.2 支持遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)所謂“遠(yuǎn)程”：一是攝像機(jī)到監(jiān)控中心的距離遠(yuǎn)，二是兩個監(jiān)控中心的距離遠(yuǎn)。當(dāng)有兩個以上監(jiān)控中心不在同一個局域網(wǎng)范圍內(nèi)，需要通過其他（如廣域網(wǎng)）線路遠(yuǎn)距離連接（如一個e1或幾個e1線路，有時甚至低于1 mbit/s帶寬的線路連接），又要在一條線路同時監(jiān)控多路視頻監(jiān)控點(diǎn)（攝像機(jī)），實(shí)現(xiàn)的方法有兩種：畫面分割器將多路視頻信號組合成一路視頻信號，經(jīng)一個視頻編碼器轉(zhuǎn)換ip視頻監(jiān)控“包”在網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)）上傳送。此方案畫面分割器本身會產(chǎn)生較大的圖像下降或延時，系統(tǒng)可靠性會降低，不推薦使用；基于嵌入式系統(tǒng)和基于mpeg4編碼壓縮技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在e1（2 m）線路上甚至更低帶寬的線路上保證高質(zhì)量的視頻圖像。當(dāng)前采用此方案的較多。2.3.3 遠(yuǎn)程錄像和錄像回放錄像和回放是視頻監(jiān)控系統(tǒng)不可缺少的功能，通常采用錄像資料本地存放和在線實(shí)時回放相結(jié)合的方案。遠(yuǎn)程錄像回放功能的實(shí)現(xiàn)必須充分考慮通信線路帶寬的限制，一般采用較高標(biāo)準(zhǔn)的編碼壓縮技術(shù)。2.3.4 系統(tǒng)應(yīng)具有支持組播能力的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或路由器系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)組播，應(yīng)采用支持組播技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或路由器，能夠有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬。2.3.5 qos（服務(wù)質(zhì)量）的部署qos是網(wǎng)絡(luò)的一種質(zhì)量保障機(jī)制，是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)。3 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)的選擇3.1 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的攝像機(jī)類型網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的攝像機(jī)有兩類：采用模擬視頻攝像機(jī)，通過設(shè)在現(xiàn)場的視頻服務(wù)器對模擬視頻壓縮編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，前端所示的攝像機(jī)；采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或攝像機(jī)/編碼器一體化的設(shè)備，前端所示的攝像機(jī)。3.2 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)（內(nèi)置編碼器的ip監(jiān)控?cái)z像機(jī)）網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)主要包括一臺標(biāo)準(zhǔn)攝像機(jī)和一個具有網(wǎng)絡(luò)連接功能的視頻服務(wù)器（video server），并包括專用嵌入式硬件編碼器、視頻捕捉卡、網(wǎng)卡、操作系統(tǒng)、軟件。每個網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都有自己的ip網(wǎng)址，并具有標(biāo)準(zhǔn)的模擬視頻攝像機(jī)的所有功能，可以直接接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)通常包括鏡頭、聲音傳感器、a/d轉(zhuǎn)換器、圖像和聲音控制器、外部報(bào)警控制接口等。鏡頭與模擬攝像機(jī)一樣有固定光圈、自動光圈、自動變焦、自動變倍等功能。3.3 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的優(yōu)勢網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的優(yōu)勢有：應(yīng)用范圍廣，只要有網(wǎng)絡(luò)（包括internet）就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。由于基于網(wǎng)絡(luò)傳輸，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離視頻會議、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程分支機(jī)構(gòu)監(jiān)控管理、交通監(jiān)管等。系統(tǒng)所需設(shè)備簡單，前端只需一臺攝像機(jī)，后端只需一套軟件及其顯示設(shè)備，利用綜合布線網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像，省去了大量同軸電纜。擴(kuò)展容易，如果需要增設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，只需增加攝像機(jī)或pc機(jī)，無需對布線進(jìn)行改動，系統(tǒng)具有無縫擴(kuò)展能力。布控區(qū)域廣闊，由于采用tcp/ip協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)所到之處在距離上幾乎沒有限制。系統(tǒng)安裝維護(hù)簡單，軟件安裝使用容易，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)。3.4 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)同步方式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)有電源同步和外同步兩種方式：電源同步方式是以交流電源頻率作為場掃描頻率，其優(yōu)點(diǎn)是由于場掃描頻率與電源頻率一致，因而串入視頻信號的交流電源雜音在畫面上不會出現(xiàn)明顯的干擾波。當(dāng)采用隨機(jī)隔行掃描或攝像機(jī)設(shè)置在大型變壓器附近，或視頻信號傳輸線隨交流電源線一起敷設(shè)時，使用電源同步方式較好。外同步方式多用于多臺網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的系統(tǒng)，由于多臺網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的信號需經(jīng)切換器切換至一臺監(jiān)視器監(jiān)視，或經(jīng)切換器切換至一臺錄像機(jī)進(jìn)行錄像，或有幾臺攝像機(jī)的信號需要進(jìn)行混合和編輯加工，這時就需要采用外同步來消除轉(zhuǎn)換圖像過程中所產(chǎn)生的畫面混亂。當(dāng)采用外同步方式時，需要向每臺網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)提供外同步脈沖信號。3.5 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)3.5.1 清晰度（分辨率）通常用電視線（tvl）來表示，選用ccd彩色攝像機(jī)的水平清晰度要求在330線以上，黑白在420線以上。3.5.2 靈敏度（照度）在鏡頭光圈大小一定的情況下，攝像機(jī)獲取規(guī)定的信號電平所需要的最低靶面照度。一般所選擇攝像機(jī)的靈敏度為被攝像物體表面照度的1/10，或更低一些。3.5.3 信噪比即攝像機(jī)攝取的圖像信號與噪聲電壓比值，用s/n表示。ccd攝像機(jī)的典型s/n值在4555 db之間，在視頻監(jiān)視系統(tǒng)中使用的攝像機(jī)一般要求應(yīng)高于46 db。3.6 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的供電方案3.6.1 直接集中供電方式直接集中供電方式是將電源變換器安裝在監(jiān)控中心內(nèi)，通過網(wǎng)絡(luò)線，直接經(jīng)以太網(wǎng)向前端攝像機(jī)供電。系統(tǒng)特點(diǎn)：通過ups集中供電和管理；用網(wǎng)絡(luò)同時傳輸數(shù)據(jù)信號和電源，攝像機(jī)無需額外的電源線；適用于前端攝像機(jī)距離監(jiān)控中心較近的系統(tǒng)。3.6.2 遠(yuǎn)距離供電方式遠(yuǎn)距離供電方式是將電源變換器設(shè)置在攝像機(jī)附近，適用于前端攝像機(jī)距監(jiān)控中心較遠(yuǎn)，攝像機(jī)相對集中且較多的系統(tǒng)；或是將單臺電源變換器分散設(shè)置在攝像機(jī)旁，就近直接供給攝像機(jī)電源，適用于攝像機(jī)距監(jiān)控中心較遠(yuǎn)且分散的系統(tǒng)。3.7 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)控制方式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的控制方式依據(jù)所采取的系統(tǒng)型式的不同，有直接控制方式、間接控制方式和編碼微機(jī)控制方式。直接控制方式用于小型系統(tǒng)，視頻信號由視頻切換器或硬盤錄像（dvr）直接切換；大型系統(tǒng)多由在各攝像機(jī)附近設(shè)置解碼器將控制信號采取數(shù)據(jù)編碼的方式，與圖像信號一起通過傳輸網(wǎng)絡(luò)線，以電流或電壓方式實(shí)現(xiàn)對攝像機(jī)的功能控制。3.8 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用標(biāo)準(zhǔn)的lan/man/wan/internet公網(wǎng)、專網(wǎng)作為傳輸音頻/視頻和數(shù)據(jù)的中樞鏈路，與模擬（cctv）和數(shù)字（dvr）監(jiān)控系統(tǒng)不同，系統(tǒng)可利用企業(yè)已有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)任何終端調(diào)用圖像。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用開放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，不同的廠家設(shè)備都可以在同一個系統(tǒng)中使用。目前圖像編碼器標(biāo)準(zhǔn)主要有：mpeg1、mpeg2、h.261、h.263、mpeg4等。mpeg4是一種具有很高壓縮率的標(biāo)準(zhǔn)，mpeg2用于速率為410 mbit/s下記錄和傳輸音/視頻。4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在我國的發(fā)展趨勢（1）攝像機(jī)固體化。普通的黑白和彩色攝像機(jī)全部固體化，包括特種攝像機(jī)。并以ccd攝像機(jī)為主體，大力提高其靈敏度和清晰度。攝像管式攝像機(jī)將全部被市場淘汰。（2）從過去的攝像機(jī)加云臺等分離式發(fā)展為小型復(fù)合、一體化攝像機(jī)。（3）計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于電視監(jiān)視系統(tǒng)和設(shè)備制造，傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，遠(yuǎn)程、集中控制、顯示得到發(fā)展。（4）圖像、數(shù)據(jù)、聲音和控制信息的傳送綜合化、數(shù)字化，圖像、數(shù)據(jù)、聲音和控制在同一媒體上傳送。（5）同軸電纜傳輸發(fā)展為光纖或兩者并存的局面（小型系統(tǒng)、短距離系統(tǒng)仍以同軸電纜較經(jīng)濟(jì)）。（6）控制系統(tǒng)模塊化、智能化、自動化，視頻監(jiān)控圖像顯示與報(bào)警一體化。參考文獻(xiàn)：1汪長峰.巢湖市治安網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施d.合肥工業(yè)大學(xué)，2009.2劉軍民.基于arm的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)d.大連理工大學(xué)，2009.abstract: this paper describes the applic