淺談視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及其應(yīng)用_圖文

1、-7-視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全技術(shù)防范體系中一個(gè)重要的組成部分,是一種先進(jìn)的、防范能力極強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。它可以通過(guò)遙控?cái)z像機(jī)及其輔助設(shè)備(鏡頭、云臺(tái)等直接觀看被監(jiān)視場(chǎng)所的一切情況;可以把被監(jiān)視場(chǎng)所的圖像內(nèi)容、聲音內(nèi)容同時(shí)傳送到監(jiān)控中心,使被監(jiān)控場(chǎng)所的情況一目了然。同時(shí),視頻監(jiān)控設(shè)備還可以與防盜報(bào)警等其他安全技術(shù)防范體系聯(lián)動(dòng)運(yùn)行,使防范能力更加強(qiáng)大。特別近幾年來(lái),多媒體技術(shù)及計(jì)算機(jī)圖像文件處理技術(shù)的發(fā)展,使視頻監(jiān)控設(shè)備在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤、實(shí)時(shí)處理等方面更有了長(zhǎng)足發(fā)展,從而使視頻監(jiān)控設(shè)備在整個(gè)安全技術(shù)防范體系中具有舉足輕重的地位。視頻監(jiān)控系統(tǒng)按視頻信號(hào)的傳輸處理方式主要分為模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。模擬

2、視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種局域性視頻監(jiān)控系統(tǒng)。前端部分有攝像機(jī)、高速智能球機(jī)、一體化攝像機(jī)等;傳輸部分有銅纜、視頻放大器和光纖、光端機(jī)等傳輸設(shè)備;控制部分可分為主控中心和分控中心,常見(jiàn)的設(shè)備有視頻分配器、畫面分割器、視頻矩陣控制系統(tǒng)、控制鍵盤、監(jiān)視器(墻等;考慮到需要對(duì)重要場(chǎng)合的情況進(jìn)行記錄,可配備有錄像機(jī)。典型的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)見(jiàn)圖1:當(dāng)黑白攝像機(jī)、黑白電視機(jī)出現(xiàn)時(shí),初期的黑白圖像電視監(jiān)控系統(tǒng)也誕生了。當(dāng)時(shí)的監(jiān)控系統(tǒng)大多采用模擬方式傳輸,最簡(jiǎn)單的是將圖像基帶信息直接送入視頻傳輸電纜進(jìn)行傳送。每一監(jiān)控點(diǎn)的視頻信息都通過(guò)一條電纜線直接連接到中心控制室的多路切換控制臺(tái)上,通過(guò)手動(dòng)切換的方式選擇控制點(diǎn)圖像使

3、之顯示在電視上。對(duì)于要求比較復(fù)雜的多進(jìn)多出,即有多路視頻信號(hào)進(jìn)入和多路視頻信號(hào)輸出監(jiān)視,通過(guò)模擬矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn),存儲(chǔ)通過(guò)多路分時(shí)方式記錄在磁帶上。數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)的日益成熟,微機(jī)的普及化,為基于PC的多媒體監(jiān)控創(chuàng)造了條件。數(shù)字信號(hào)控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為基于微處理器的視頻切換控制加PC機(jī)的多媒體管理和基于PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣主機(jī)的一、模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)1、本地模擬監(jiān)控系統(tǒng)2、數(shù)字信號(hào)控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)淺談視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及其應(yīng)用楊璐江西公安?？茖W(xué)校,南昌,330002【摘要】【關(guān)鍵詞】視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為各行業(yè)安全防范系統(tǒng)的重要組成部分,它是一種防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。本文分別介紹了模擬

4、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)這兩類視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成、技術(shù)特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)做了詳細(xì)論述。最后介紹了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。視頻監(jiān)控模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用圖1切換控制及對(duì)系統(tǒng)的多媒體管理兩類。1基于微處理器的視頻切換控制加PC 機(jī)的多媒體管理系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用微處理器固件發(fā)展的矩陣切換器,將原來(lái)分散的全硬件視頻監(jiān)控系統(tǒng)微型集中化,可將視頻切換、對(duì)前端的控制等功能集合在一起,一機(jī)處理。帶微處理器的矩陣主機(jī)可實(shí)現(xiàn)以下功能:對(duì)單一節(jié)點(diǎn)之中的視頻監(jiān)控、出入口控制、內(nèi)部通訊、報(bào)警等進(jìn)行綜合全面控制;任意一節(jié)點(diǎn)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制其它節(jié)點(diǎn)所連接的矩陣主機(jī)、報(bào)警設(shè)備,完成視頻切換、云臺(tái)、鏡頭控制及報(bào)

5、警聯(lián)動(dòng)等;可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多矩陣主機(jī)和報(bào)警接口軟件模塊的控制。2基于PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣主機(jī)的切換、控制和對(duì)系統(tǒng)的多媒體管理系統(tǒng)基于PC 機(jī)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)到監(jiān)視器的視頻矩陣切換,云臺(tái)和鏡頭的控制,通過(guò)串口連接報(bào)警設(shè)備的報(bào)警信息,并通過(guò)程序編程自動(dòng)完成視頻切換、云臺(tái)控制、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、報(bào)警錄像等各項(xiàng)控制功能。系統(tǒng)能充分利用PC 機(jī)的資源,使視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨電腦技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步,同時(shí)其開(kāi)放性的結(jié)構(gòu)特性更可使之與其它多種系統(tǒng)如與消防報(bào)警系統(tǒng)、出入口管理系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)互動(dòng)集成。隨著微處理器、微機(jī)功能、性能的增強(qiáng)和提高,系統(tǒng)在性能、功能、結(jié)構(gòu)方式、可靠性等方面都發(fā)生了很大

6、的變化,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便靈活、人機(jī)交互界面更為友好,與其它技術(shù)系統(tǒng)的接口趨于規(guī)范。但由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中信息流的形態(tài)為模擬的視頻信號(hào),系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是一種單向、單功能、匯總方式的信息采集網(wǎng)絡(luò),具有傳輸介質(zhì)專用的特點(diǎn),因此系統(tǒng)盡管已發(fā)展到很高的水平,進(jìn)一步挖潛有限,依然存在許多局限性。模擬監(jiān)控系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有:系統(tǒng)的擴(kuò)展能力差。對(duì)于已經(jīng)建好的系統(tǒng),如要增加新的監(jiān)控點(diǎn),往往是牽一發(fā)而動(dòng)全身,新的設(shè)備也很難添加到原有的系統(tǒng)之中;無(wú)法形成有效的報(bào)警聯(lián)動(dòng)。而且,由于各部分獨(dú)立運(yùn)作,相互之間的控制很難互通,聯(lián)動(dòng)只能在有限的范圍內(nèi)進(jìn)行。隨著多媒體技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字視

7、頻監(jiān)控系統(tǒng)迅速崛起。它是融合了數(shù)字電視技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。它的系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖2。傳輸利用了網(wǎng)絡(luò),前端終端等在位置上區(qū)分不再明顯;攝像機(jī)部分采用IP攝像機(jī)和IP高速智能球,由服務(wù)器對(duì)系統(tǒng)中設(shè)備進(jìn)行管理,利用客戶端對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制監(jiān)視,采用數(shù)字視頻錄像機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。目前有兩種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)類型,一種是以數(shù)字錄像設(shè)備為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng),另一種是以嵌入式視頻Web 服務(wù)器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)通常分為兩類:一類是基于PC 插卡的多媒體數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng);另一類是嵌入式數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)。1基于PC 插卡的多媒體數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)的日益成熟、微機(jī)的普及化

8、,為基于PC 的多媒體監(jiān)控創(chuàng)造了條件。基于PC 機(jī)的多媒體圖像監(jiān)控系統(tǒng)由PC 機(jī)插視頻卡構(gòu)成。在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng),有若干個(gè)攝像機(jī)以及各種檢測(cè)、報(bào)警探頭與數(shù)據(jù)設(shè)備,通過(guò)各自的傳輸線路,匯接到監(jiān)控終端機(jī)上。該終端可以是一臺(tái)PC 機(jī),也可以是專用的工業(yè)機(jī)箱組成的多媒體監(jiān)控終端。基于PC 的視頻監(jiān)控系統(tǒng)終端功能較強(qiáng),便于現(xiàn)場(chǎng)操作;由于采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),數(shù)字多媒體遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控不受距離限制;由于采用大容量磁盤陣列存盤器或光盤存儲(chǔ)器,可以節(jié)省大量的磁帶介質(zhì),同時(shí)有利于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多媒體信息查詢。這類監(jiān)控系統(tǒng)功能性較強(qiáng),便于現(xiàn)場(chǎng)操作;但穩(wěn)定性不夠好,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,視頻前端較為復(fù)雜,可靠性不高;功耗和費(fèi)用較高,需要多人值守;

9、同時(shí),軟件開(kāi)放性不好,傳輸距離受限。2嵌入式數(shù)字監(jiān)控錄像監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,軟硬件可裁減的,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積等綜合性要求嚴(yán)格的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),亦即為監(jiān)控系統(tǒng)量體裁衣的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。3、模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)1、數(shù)字監(jiān)控錄像系統(tǒng)二、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)-8-圖2網(wǎng)絡(luò)模塊IP攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)視頻錄相機(jī)網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器電視墻或屏幕服務(wù)器客戶端LAN /WAN嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成,它是集軟硬件于一體的可獨(dú)立工作的“器件”。嵌入式操作系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)的,支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件,它是嵌入式系統(tǒng)極為重要的組成部分,通

10、常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等,嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依靠性、軟件固態(tài)化及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。這類系統(tǒng)為專用系統(tǒng),所以系統(tǒng)小,指令精簡(jiǎn),處理速度快;系統(tǒng)數(shù)據(jù)置于ROMPFLASH MEMORY(只讀存儲(chǔ)器/閃存中,調(diào)用速度快,不會(huì)被改變,穩(wěn)定性好;系統(tǒng)處理實(shí)時(shí)性好,性能穩(wěn)定;文件管理系統(tǒng)更適合于大量的視頻數(shù)據(jù)。但該類系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)功能、音視頻同步等方面很難令人滿意?；谇度胧絎eb服務(wù)器技術(shù)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控主要的原理是:視頻服務(wù)器內(nèi)含一個(gè)嵌入式Web服務(wù)器,采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。攝像機(jī)傳送來(lái)的視頻

11、信號(hào)數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮,通過(guò)內(nèi)部總線傳送到內(nèi)含的Web服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接用瀏覽器(如IE或Netscape等觀看Web服務(wù)器上的攝像機(jī)圖像,授權(quán)用戶還可以控制攝像機(jī)云臺(tái)鏡頭的動(dòng)作或?qū)ο到y(tǒng)配置進(jìn)行操作?；谇度爰夹g(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)不需處理模擬視頻信號(hào)的PC機(jī),而是把攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)通過(guò)嵌入式視頻編碼器直接轉(zhuǎn)換成IP數(shù)字信號(hào)。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng),其關(guān)鍵設(shè)備內(nèi)置嵌入式Web服務(wù)器的視頻服務(wù)器。它廣泛結(jié)合多媒體、圖像處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù),使視頻監(jiān)控基本滿足了人們對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求。嵌入式視頻編碼器具備視頻編碼處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等強(qiáng)大功能,直接支持網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸和網(wǎng)絡(luò)管

12、理,使得監(jiān)控范圍達(dá)到前所未有的廣度。除了編碼器外,還有嵌入式解碼器、控制器、錄像服務(wù)器等獨(dú)立的硬件模塊,它們可單獨(dú)安裝,不同廠家設(shè)備可實(shí)現(xiàn)互連?；谇度胧皆O(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是:由于這種系統(tǒng)的處理器和操作系統(tǒng)捆綁較為緊密、功能專一,是專門設(shè)計(jì)的獨(dú)立設(shè)備,不像插卡系統(tǒng)那樣受通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中其他軟、硬件的影響,因此性能上更穩(wěn)定,且便于安裝,易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì),便于管理、維護(hù)。嵌入式視頻服務(wù)器可達(dá)到無(wú)論用戶在何時(shí)何地,只要在瀏覽器上鍵入嵌入式Web視頻服務(wù)器的IP地址,即可監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)。用戶端無(wú)需安裝任何專用軟件,只需有IE或Netscape等瀏覽器即可。全數(shù)字技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)徹底打破“閉路電視

13、系統(tǒng)”模擬方式的結(jié)構(gòu)從根本上改變了視頻監(jiān)控系統(tǒng)從信息采集、傳輸處理、系統(tǒng)控制的方式和結(jié)構(gòu)形式。主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn):前端一體化監(jiān)控系統(tǒng)的前端如攝像頭,以往輸出的是模擬信號(hào),現(xiàn)在的攝像頭可直接輸出打成IP包的視頻信號(hào)。這種一體化意味著多種技術(shù)的整合、嵌入式構(gòu)架、適用和適應(yīng)性更強(qiáng),為整個(gè)系統(tǒng)的集成化奠定了基礎(chǔ)。傳輸網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)化意味著系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將由集總式向集散式系統(tǒng)發(fā)展,集散式系統(tǒng)可采用多層分級(jí)的結(jié)構(gòu)形式,將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件和軟件資源以及任務(wù)和負(fù)載得以共享,這也是系統(tǒng)集成與整合的重要基礎(chǔ)。處理數(shù)字化數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)由于全部采用數(shù)字技術(shù),即信息處理的數(shù)字化,這意味著信息流

14、可以采用業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化技術(shù)、編碼壓縮方式、開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議以及具有微內(nèi)核技術(shù)的實(shí)時(shí)多任務(wù)、多用戶,分布式操作系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)搶先任務(wù)調(diào)度算法的快速響應(yīng)。在軟硬件設(shè)計(jì)上可以采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化的設(shè)計(jì),系統(tǒng)設(shè)備的配置更具有通用性、開(kāi)放性、系統(tǒng)的組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、人機(jī)界面友好以及系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維修簡(jiǎn)單化等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)運(yùn)行也可以互為熱備份和具備容錯(cuò)功能等。系統(tǒng)集成化系統(tǒng)集成化正是由于構(gòu)建系統(tǒng)的各子系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化,特別是使視頻監(jiān)控系統(tǒng)與弱電系統(tǒng)中其他各子系統(tǒng)間可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接,從而實(shí)現(xiàn)了在統(tǒng)一的操作平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一管理和統(tǒng)一控制。近年來(lái),視頻監(jiān)控在各行業(yè)得到了廣泛的

15、應(yīng)用。生活中有小區(qū)安全監(jiān)控,電訊行業(yè)有機(jī)站監(jiān)控,銀行系統(tǒng)有柜員制監(jiān)控,林業(yè)部門有火情監(jiān)控,交通方面有違章和流量監(jiān)控等等。從功能上講視頻監(jiān)控可用于安全防范、信息獲取和指揮調(diào)度等方面。2、基于嵌入式Web技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)3、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)三、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用-9-初期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的是模擬式,近年來(lái)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)以獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)了越來(lái)越大的監(jiān)控市場(chǎng),廣泛應(yīng)用在電信、電力、交通、銀行、水利、智能大廈等領(lǐng)域。在電信局無(wú)人值守機(jī)房、電力無(wú)人值守變電站、水文站、銀行營(yíng)業(yè)所等場(chǎng)所,通常具有以下特點(diǎn):有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值,安全防范要求高,在地理位置上分布較廠或位置較偏僻。利用數(shù)字視頻遠(yuǎn)程監(jiān)

16、控技術(shù)可在本系統(tǒng)內(nèi)建立監(jiān)控調(diào)度中心、對(duì)遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)的圖像聲音及其他敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以便對(duì)敏感事件進(jìn)行快速反應(yīng)。具體實(shí)現(xiàn)的方式是:利用各種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)如DDN、ISDN、El、xDSL,把經(jīng)過(guò)數(shù)字化壓縮、編碼的視頻、音頻、報(bào)警感應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸置監(jiān)控中心,中心的計(jì)算機(jī)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮、解編碼同時(shí)回放視頻、音頻,對(duì)報(bào)警事件進(jìn)行告警處理?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】(3添加kernel中對(duì)GPIO口通用操作的支持(4修改有關(guān)內(nèi)存分配的內(nèi)容ez-ipupdate程序用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)域名解析(DDNS的功能,移植自u(píng)Clinux-dist中的ez-ipupdate包。使用此模塊的DDNS功能,系統(tǒng)開(kāi)機(jī)運(yùn)行即自動(dòng)登記已注冊(cè)的動(dòng)態(tài)域名。ez-ipupdate基本實(shí)現(xiàn)了DDNS的規(guī)范流程,但它直接讀取端口的IP地址,這對(duì)于直接使用公網(wǎng)IP的用戶是可以的。而有些計(jì)算機(jī)可能并不是直接連接公網(wǎng),直接獲取端口IP不合適,需要適當(dāng)修改程序。應(yīng)用服務(wù)模塊iplay是運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)上用來(lái)控制系統(tǒng)硬件,同時(shí)完成與客戶端軟件交互過(guò)程的程序。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)運(yùn)行這個(gè)程序,視頻音頻壓縮處理芯片IME6410只有通過(guò)這個(gè)程序才能正常工作。其工作模式是一個(gè)多線程的工作組合模式。主控程序首先對(duì)系統(tǒng)初始化,在完成了必要的初始化過(guò)程以后創(chuàng)建與其他模塊對(duì)應(yīng)的工作線程