安全管理资讯系统

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1、安全管理資訊系統監視錄影概述Introduction of Video Surveillance Networks1 1目標 n介紹數位時代的監視錄影設備n參考書： nEmily Harwood, “DIGITAL CCTV - A Security Professionals Guide,” Butterworth-Heinemann, Elsevier Inc., 20082 2不同的監視錄影 - 1類比式 CCTV (第一代) 類比式 CCTV Cameras + 同軸電纜 (coax-cable) + 類 比式錄影帶錄影 使用人工監看 (monitor) 或回播 (playback)多

2、工器 (Multiplexer)類比式監視器 (Analog Monitor)卡式錄放影機 Video Cassette Recorder (VCR)coax-cablecoax-cable3 3影像數位化 ( e 化，第二代) 類比式 CCTV Cameras + DVR (影像數位化 + 儲存 + 網路) 使用數位技術處理影像。如影像壓縮及事件錄影 (如移動偵測 啟動錄影) 網路 EthernetAlarm I/OMonitorDVR (含 Multiplexer)(Image Source: Mobotix)Cameras不同的監視錄影 - 2coax-cablecoax-cableco

3、ax-cablecoax-cable4 4網路數位化 (第三代) 數位方式：IP camera + 網路錄影設備 (Networking Video Recording; NVR) 使用影像處理整合平台 (影像壓縮執行於 IP camera) 進行多 功能影像分析與資料庫整合，如門禁管制與車輛追蹤等(Image Source: MIT CSAIL)不同的監視錄影 - 35 5監視錄影設備的改變 (www.ASMAG.com)不同的監視錄影 - 4類比時代影像數位化網路時代Tape/CCTVDVRIP-Cam/NVRIntegration技術與產品時間智慧與整合6 6DVR (Digital V

4、ideo Recorder) - 1 數位影像儲存機 (Digital Video Recorder; DVR) 用來取代 了傳統的 CCTV 中的 Multiplexer 與 VCRDVR 可以接多支類比式攝影機 (analog camera)，可做分 割畫面，影像壓縮儲存與回放 (playback)常見影像及聲音壓縮方式有 JPEG，Motion-JPEG 及 比較新 的 MPEG-4 或 H.264可選擇不同的錄影每秒張數 (frame rate, fps)目前市場上以 4 channels (camera 數) 或 16 channels 為 主流內建儲存記憶體 (硬碟機，hard d

5、isk) 以儲存影像。當儲存 量超過記憶體容量，自動覆蓋 (rollback) 舊有的影像7 7DVR (Digital Video Recorder) - 2 DVR 主要兩類產品為嵌入型 (embedded，或稱 stand- alone) 與 PC 型 (PC-based) 兩種，在產品特性上各有優缺 。前者使用簡單 CPU 加上影像壓縮、解壓縮 DSP 晶片， 所以功能固定，但價格較低；後者功能擴充彈性大，價格 較高DVR 可使用位移偵測 (motion detection) 來驅動事件前後 時區之錄影。如此可減少 DVR 不必要之錄影量。如某一事 件發生前五分鐘到事件發生後一小時間的

6、錄影儲存。位移 偵測常用兩種方式 可使用如磁簧開闢或紅外線感測器來當驅動事件 也可使用影像分析技術 (軟體)。選擇某一區塊或全部影像， 分析並檢查影像重大變化8 8DVR (Digital Video Recorder) - 3 DVR 常含許多保全擴充功能，如讀取周邊感測器或控制某 些開關 (IO) 和警報器 (Alarm)。與這些周邊 IO 接連方式主 要使用直接信號線 DI/DO (Digital In / Digital Out) 或 RS485 或無線電等通信方式通信方式以後再做介紹內建網頁，透過網際網路 Internet，可以讓遠端使用者透過 網路瀏覽方式進行遠端即時監視 (影像部

7、份) 或歷史影像調 閱。另網頁也可顯示感測器狀態與 IO 控制有 PTZ (Pan, Tile LAN) 的內網成員，如學校網路或辦公室網 路LAN 通常包含一個交換器或者一個集線器，做為與電腦之間的一 個連接點集線器 (hub) 是連結網路元件的簡單設備，傳送資料封包到所有 其他連結的設備交換器 (switch) 比集線器更聰明一些，能過濾並傳送資料到指定 的地點Ethernet交換器 SwitchLAN (內網)Ethernet1313網路基礎架構 - 3LAN 可以透過某一連接器來連結外網 (Wide Area Network; WAN 廣域網路，即泛稱的 Internet)路由器 (r

8、outer) 是一個特殊的通信處理器，用來阻隔內、外網， 在不同的網路中替封包選擇路徑，確保訊息能傳送到正確的位址防火牆 (firewall) 是一個比 router 更有智慧的通信處理器，除了 具備 router 功能外，還可過濾內、外網上電腦的不必要通信EthernetSwitchLAN (內網)InternetInternet 防火牆ADSL 數據機網際網路Internet (外網)1414網路基礎架構 - 4網路的速度，常使用網路頻寬 (bandwidth) 來表示。在不同 的網路中，有不同的網路頻寬一般內網常有穩定 100M bps (bits per seconds) 以上之網路

9、頻寬；但外網 (Internet) 頻寬卻在 10M bps 以下，而且不 穩定網路頻寬愈大通常可以傳輸更多的影音量，但它不全然代表 網路速度。如同開車在六線道之高速公路不全然一定會比兩 線道之快速公路來得快，端視公路使用量在影音數位化時，也使用影音頻寬來表示，如 1.5M bps 的 VCD 影音。其原因便在於影音是被考慮如何在網路上傳輸1515網路基礎架構 - 5網路上的電腦或設備使用某一 IP address (地址) 來定址， 如同我們的住家使用不同地址一樣。這裡的 IP 指 Internet Protocol。一個 IP address 為一個 4 bytes 的位置 (新的定 址已

10、經擴充到 6 bytes)通常我們使用全球資訊網 (World Wide Web; www) 來定址 。如 Internet 上的 其實真實的 IP address 為209.85.175.99 四個 bytes (每個 bytes: 0 255)許多情況下，網路上的電腦並沒有固定的 IP address，而是 動態地址 (dynamic address)。一般內網上的電腦常是動態 地址，所以，外網上的電腦卻不容易連結到此一內網的電腦換言之，內網電腦設計上容易連結到外網 (即 “上網”)，但外 網上的電腦卻不容易連結到某一內網內的電腦 1616DVR 之可能網路架構 - 1DVR 影像儲存於

11、 DVR 本身。影像可由內網 (LAN) 或外網 (WAN, 即 Internet) 的電腦來瀏覽DVRCCD CameraSwitchCableEthernet防火牆InternetInternet 內網 個人電腦遠端 個人電腦Monitor網際網路LAN ( 內網)Internet (外網)1717DVR 之可能網路架構 - 2當 DVR 提供網路介面時，影像可由內網 (LAN) 電腦來顯示由於一般內網 (LAN) 網路速度 (或頻寬) 甚大於影像頻寬， 所以，使用內網電腦來顯示影像，可如同使用顯示器 (monitor) 的顯示效果如果 DVR 是可以被外網連結時，則可以使用外網電腦來觀

12、看 DVR 影像由於一般外網 (WAN) 網路速度 (或頻寬) 小於影像頻寬， 所以影像顯示無法得到如同使用顯示器，得到即時的效果1818IP-Cam (網路攝影機) - 1IP-Cam (IP Camera) 或稱網路攝影機 (network camera)。 為一種結合單一鏡頭 (或兩個鏡頭) 與影像壓縮處理單元之 camera，並使用網路來傳輸影像。這裡的 IP 指使用 Internet Protocol 的通信協定網路包括使用有線的 Ethernet 及無線區域網路 (wireless LAN, WiFi network) 兩種。通信方式與通信協定， 以後再做進一步介紹IP-Cam 一

13、般有 標準型、紅外線型 半球型、高速球型 (speed dome) 戶外型、防暴型 迷你型 1919IP-Cam (網路攝影機) - 2一般 IP-Cam 含有 DVR 的功能，但與 DVR 不同之處為 DVR 使用同軸電纜 (coax-cable) 連接多台傳統 cameras 之分 離設備，IP-Cam 內建 camera 之單一設備 一般 DVR 提供顯示器 (monitor) 介面 (cable) 來做多分割畫 面監看，IP-Cam 使用網路介面，在其它地點使用 PC 來監看 DVR 影像儲存於 DVR 本身 (硬碟機)，所以網路功能並不一 定是其主要重點。IP-Cam 本身無儲存設備

14、，所以 IP-Cam 可 能提供合適網路傳輸的環境 (一般 DVR 不會做如此改善)，讓 IP-Cam 更容易使用網路瀏覽或使用網路端影像儲存器 (Network Video Recording; NVR) 來儲存影像 DVR 自成一簡單而獨立的保全系統，但 IP-Cam 則可結合 NVR 等網路伺服器 (Server) 設備成一整合型系統2020IP-Cam 之網路簡單應用 - 1IP-Cam 本身無儲存設備，所以，當沒其他網路上的設備進 行影像儲存時， IP-Cam 只是一個 camera 而已IP-Cam 可以由內網電腦來 “監看” (即顯示) 或儲存影像LAN ( 內網)Interne

15、t (外網)Switch內網 個人電腦遠端 個人電腦網際網路EthernetInternetInternet IP-CamIP-Cam防火牆2121IP-Cam 之網路簡單應用 - 2如果 IP-Cam 是接在某個固定 IP address 時，而且當網路 頻寬足夠時，IP-Cam 的影像可由遠端個人電腦 (或具網路 功能的 PAD 及手機) “監看” 時，影像可由外網某一電腦或 設備來儲存影像IP-Cam 只是一個 camera：當在許多網路上應用，固定式 IP address 並不是垂手可得，而是動態的。此時，IP-Cam 的影像便無法被 “監看” 或儲存一種彈性做法是，IP-Cam 主動對某一網路上設備進行影音 (影像 + 錄音) 上傳，以達影音儲存的目的。此某一網路上 設備通稱為 NVR (Network Video Recording)目前多數 IP-Cam 皆只含內網功能，不含與外網 NVR 連結 的功能2222IP-Cam/NVR 之網路架構 - 1IP-Cam 則可結合 NVR 等網路伺服器 (Server) 達到影音隨 時與隨地監視目標 (http:/ 手機Streaming ServerNVRs IP-Cam遠端 個人電腦網際網路InternetInternet EthernetNVR 群組2323IP-Cam