模拟视频监控系统

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1、智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 第二章 模拟视频监控系统 模拟视频监控系统具有技术成熟、性能稳定、操控性好等优点，至今已经存在并发展了 30多年。随着计算机技术、多媒体技术、网络技术、存储技术与视频监控技术的不断融合，视频监控系统的组成、架构发生了根本变化，模拟系统正在慢慢退出历史舞台。模拟视频监控系统虽然风光不再，但是其在安防监控的历史上写下了厚重的一笔。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.1 模拟监控系统构成 图 2.1 模拟视频

2、监控系统结构示意图 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.1 模拟监控系统构成 前端视频采集设备（摄像机）将光信号转换成电信号后，通过信号传输部分传送到矩阵输入端，矩阵的输出连接到监视器，利用矩阵的切换功能实现前端摄像机到监视器之间的选择切换； 操作键盘与矩阵控制器连接，控制信号通过信号传输通道发送到前端摄像机的解码器，进而实现对云台及镜头的控制（ PTZ操作）； 多画面处理器的作用是在一个监视器中可以同时以“多画面分割形式”显示多个画面，从而节省了监视器或录像机； 磁带录像机（ VCR）可以对选择的视频信号进行录制； 报警接口单元实现其他系统如门禁、防盗系统的报警信号接

3、入进而完成报警集成联动功能。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.1 视频采集部分 视频采集设备包括摄像机、镜头、云台、解码器、支架、防护罩、视频分配器等。可以根据不同的需要选择不同的设备，如室内环境可能只需选择摄像机、镜头，而室外摄像机可能需要配置防护罩、支架及辅助灯光等，如果需要进行大范围监视则需要给摄像机配置云台及变焦镜头。 视频采集设备的核心是摄像机及镜头，实现光信号到电信号的转变；防护罩对摄像机及镜头实现保护功能；云台承载摄像机，实现摄像机上下左右的运动；解码器接收控制矩阵发来的控制信号，转换成电信号实现对云台的上下左右运动（ Pan， Tilt）的控制及变焦

4、镜头的拉近拉远(Zoom In,Zoom Out)控制；加热器、雨刷等是辅助设备，可以给摄像机提供合适的运行环境。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.1 视频采集部分（ 2） 图 2.2 视频采集设备结构示意图 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.1.1 摄像机相关技术 工作原理 分类 主要参数 通常，摄像机是指含镜头的摄像机，如半球摄像机、快球摄像机等都是摄像机和镜头构成的一体化设备。但是，对于普通枪式摄像机，由于可能需要配置不同类型的镜头，因此“摄像机”一般是指不包括镜头的裸摄像机，那么在实际使用中需根据应用的具体需求，选择一个合适的镜头与

5、裸摄像机配套。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 （ 1）工作原理 摄像机的主要部件是 CCD， CCD是电耦合器件（ Charge Couple Device）的简称，它能够将光线信号变为电荷信号并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像元件。 CCD的工作原理是：被摄物体反射的光线传播到镜头，经镜头聚焦到 CCD芯片上， CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 （ 2）主要分类 枪式摄像机 半球摄像机

6、 云台摄像机 一体化球型摄像机 图 2.3 摄像机外观实物图 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 （ 3）主要参数 CCD尺寸 清晰度 分辨率 最低照度 信噪比 白平衡 背光补偿 宽动态技术 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 摄像机的清晰度与分辨率 清晰度是指人眼看到的宏观图像的清晰程度，是由系统和设备的客观性能的综合因素造成的人们对最终图像的主观感觉。清晰度作为一种主观感觉，是可以定量地进行测量的，它有标准的测量方法。评估摄像机清晰度的指标是水平分辨率，其单位为电视线 (TVLine)，其数值越大成像越清晰。图像清晰度与 CCD和镜头有关，与摄像机电

7、路通道的频带宽度直接相关。 分辨率指在视频摄录、传输和显示过程中所使用的图像质量指标，或显示设备自身具有的表现图像细致程度的固有屏幕结构，换句话说就是指单幅图像信号的扫描格式或显示设备的像素规格。分辨率的单位是“像素点数Pixels”，而不是“电视线 TVLine”，分辨率代表着水平行和垂直列的像素数目，用“水平像素 垂直像素”来表达，如 1280 1024代表水平行有1280个像素而垂直列上有 1024个像素。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 摄像机的最低照度 照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量，照度的单位是每平方米的流明（ Lm）数，

8、也叫做勒克斯（ Lux）： 1Lux=1Lm/平方米。最低照度是测量摄像机感光度的一种方法，也就是说，标称摄像机能在多黑的条件还可以看到可用的影像。 图 2.4 不同天气情况下照度的参考值 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 摄像机的宽动态技术 宽动态范围，即 WDR(Wide Dynamic Rang)当在强光源照射下的高亮度区域及阴影、逆光等相对亮度较低的区域在一幅图像中同时存在时，摄像机输出的图像会出现明亮区域因曝光过度成为白色，而黑暗区域因曝光不足成为黑色，严重影响图像质量。 摄像机在同一场景中对最亮区域及较暗区域的表现是存在局限的，这种局限就是通常所讲的“动态范围

9、”。一般的“动态范围”是指摄像机对拍摄场景中景物光照反射的适应能力，具体指亮度（反差）及色温（反差）的变化范围。 宽动态摄像机的动态范围比传统只具有 3:1动态范围的摄像机超出了几十倍。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.1.2 镜头相关技术 镜头之于摄像机的成像器件，相当于眼睛的晶状体之于视网膜。没有晶状体，人的眼睛看不到东西，而没有镜头，摄像机的输出图像将会无法成像。摄像机的镜头是视频监视系统的关键器件，它的质量（指标）优劣直接影响摄像机的整机性能指标。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 （ 1）镜头的主要分类 广角镜头：视角在 50度以上，

10、一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大视角场所 标准镜头：视角在 30度左右，一般用于走廊、通道及小区周界等场所 长焦镜头：视角在 20度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米 变焦镜头：焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大、视角范围广的区域 针孔镜头：用于隐蔽监控场合，如电梯轿厢内 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 （ 2）镜头的主要参数 焦距 镜头尺寸 相对孔径 镜头接口类型 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 （ 3）镜头焦距计算方法 镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算公司如下； f=wD/W f=hD/H f：镜头焦距 w：图像

11、的宽度（被摄物体在 CCD靶面上成像宽度） W：被摄物体宽度 D：被摄物体至镜头的距离 h：图像高度（被摄物体在 CCD靶面上成像高度） H：被摄物体的高度 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 （ 3）镜头焦距计算方法（续） 图 2.11 镜头的焦距计算方法 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 （ 3）镜头焦距计算方法（续） 镜头的焦距计算方法如图 2.11所示。 举例说明：当使用 1/2寸镜头时， CCD靶面成像高度 h=4.8mm，宽度 w=6.4mm。假设镜头至景物（停车场）距离 D=36000mm，景物（停车场）实际高度 H=6000mm。 则由

12、计算公式： f=hD/H=4.8 36000/6000 28mm。而如果需要清晰成像停车场的人，那么，景物（人）实际高度 H=1600mm，则由计算公式： f=hD/H=4.8 36000/1600 108mm。当然，上述焦距计算均为理论值，而根据工程经验，该数值约为理论值的一半，也就是说，焦距需求分别是 14mm及 50mm即可实现对整个停车场或目标“人”的监视应用。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.1.3 防护罩 防护罩也是监控系统中最常用的设备之一，常见主要分为室内和室外两种。室内防护罩主要功能是防尘、防破坏。室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩

13、内部侵蚀摄像机。有的室外防护罩还带有排风扇、加热器、雨刮器，可以更好地保护摄像机设备。当天气较热时，排风扇自动工作；气温太冷时加热器自动工作；当防护罩上有雨水污物时，可以通过控制系统启动雨刮器。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.1.4 云台及解码器 通常，电视监控系统中的“云台”是承载摄像设备及防护罩并能够远程进行上下左右全方位控制的平台（ Pan and Tilt）。云台的实质是两个电机组成的安装平台，可以实现水平和垂直的运动，从而带给摄像机设备实现全方位多角度的视野。解码器，国外称其为接收器 /驱动器（ Receiver/Driver），是为带有云台、变焦镜头等

14、可控设备提供驱动并与控制设备如矩阵进行通讯的设备。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.1.5 一体球型摄像机 一体球型摄像机是集变焦镜头、摄像机、 PTZ云台、解码器、防护罩等多器件于一体的摄像系统，是集光、机、电多技术于一体的高科技产品。一体球型摄像机已经广泛应用于大范围监视的场所，如大厅、小区、平安城市等。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.2 信号传输设备 闭路电视监控系统中，通常按照功能分为前端部分、传输部分和主控部分，传输部分是将监控系统的前端设备与终端设备联系起来的物理通道。前端设备所产生的视频信号、音频信号、各种报警信号通过传输

15、系统传送到控制中心，并反向将控制中心的控制指令传送到前端设备。总体讲，信号传输包括视频信号的上行传输及控制信号的下行传输，以及电源供应。信号的传输需要根据传输信号不同而选择相应的电缆，一般需要视频同轴电缆、带屏蔽层的多芯控制电缆、三芯电源线等，如果距离过长，需要配置光纤及相应收发器。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.2.1 视频信号传输 监控系统中视频信号的传输非常重要，由于视频信号的信息量大，频带宽，实时性强，因此视频监控系统中信号传输的重点就是视频图像信号的传输。视频信号传输的介质主要是同轴电缆，如果距离过远可以采用光纤传输，还有双绞线传输方式。 智能高清视频监控原理精解与最佳实践 课件制作人：西刹子 2.2.1 视频分频器 摄像机采集的视频信号，或矩阵输出的视频信号，可能要送往监视器、录像机、传输装置等终端设备，完成图像的显示与记录功能。经常会遇到同一个视频信号需要同时送往几个不同设备的需求，在终端设备为二个时，可以利用转接插头或者某些终端设备上配有的环