視頻監(jiān)控基礎(chǔ)

1、智慧改變生活科技呵護(hù)未來視頻監(jiān)控基礎(chǔ)知識鄭州市公安局視頻辦技術(shù)交流鄭州市公安局視頻辦技術(shù)交流提綱提綱v前言 安全防范v第一章 視頻監(jiān)控原理和技術(shù)v第二章 視頻監(jiān)控主要產(chǎn)品：攝像機(jī)v第三章 視頻監(jiān)控主要產(chǎn)品：DVR、DVSv第四章 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)v第五章 新一代視頻監(jiān)控產(chǎn)品v第六章 數(shù)碼監(jiān)控技術(shù)的未來前言前言 安全防范安全防范v第一節(jié) 安全防范基本概念v第二節(jié) 安全防范系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)v第三節(jié) 安全防范術(shù)語v第四節(jié) 安全防范產(chǎn)品v第五節(jié) 安全防范技術(shù)體系v第六節(jié) 安全技術(shù)防范（工程）系統(tǒng)v第七節(jié) 安全防范類別安全防范安全防范安全防范安全防范人防人防技防技防物防物防視頻監(jiān)控報警、門禁其它技術(shù)防范手段

2、一、安全防范基本概念一、安全防范基本概念v 安全防范（Security） 安全防范是社會公共安全的一部分 安全防范行業(yè)是社會公共安全行業(yè)的一個分支 以防盜、防劫、防入侵、防破壞為主要內(nèi)容v 三種基本手段 人力防范，實(shí)（物）體防范，技術(shù)防范v 安全防范技術(shù) 用于安全防范工程的專用技術(shù)v 安全技術(shù)防范5三種基本手段三種基本手段-人防、物防、技防人防、物防、技防6利用人們自身的傳感器（眼、耳等）進(jìn)行探測，發(fā)現(xiàn)妨害或破壞安全的目標(biāo)，作出反應(yīng)；用聲音警告、恐嚇、設(shè)障、武器還擊等手段來延遲或阻止危險的發(fā)生，在自身力量不足時還要發(fā)出求援信號，以期待做出進(jìn)一步的反應(yīng)，制止危險的發(fā)生或處理已發(fā)生的危險人力防范推

3、遲危險的發(fā)生，為“反應(yīng)反應(yīng)”提供足夠的時間?，F(xiàn)代的實(shí)體防范，已不是單純物質(zhì)屏障的被動防范，而是越來越多地采用高科技地手段，一方面使實(shí)體屏障被破壞的可能性變小，增大延遲時間；另一方面也使實(shí)體屏障本身增加探測和反應(yīng)的功能實(shí)體防范對人力防范和實(shí)體防范在技術(shù)手段上的補(bǔ)充和加強(qiáng)。它要融入人力防范和實(shí)體防范之中，使人力防范和實(shí)體防范在探測、延遲、反應(yīng)三個基本要素中間不斷地增加技術(shù)含量，以不斷提高探測能力、延遲能力和反應(yīng)能力，使防范手段起到更好的作用，達(dá)到預(yù)期的目的 技術(shù)防范安全防范技術(shù)安全防范技術(shù)v物理技術(shù)防范（Physical Protection） 實(shí)體防范技術(shù)，如建筑物和實(shí)體屏障以及與其匹配的各種實(shí)

4、物設(shè)施、設(shè)備和產(chǎn)品（如門、窗、柜、鎖等）v電子防范技術(shù)（Electronic Protection） 應(yīng)用于安全防范的電子、通信、計(jì)算機(jī)與信息處理及其相關(guān)技術(shù)，如：電子報警技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、出入口控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其相關(guān)的各種軟件、系統(tǒng)工程等v生物統(tǒng)計(jì)學(xué)防范技術(shù)（Biometric Protection） 利用人體的生物學(xué)特征進(jìn)行安全技術(shù)防范的一種特殊技術(shù)門類，現(xiàn)在應(yīng)用較廣的有指紋、掌紋、眼紋、聲紋等識別控制技術(shù)。 7安全技術(shù)防范安全技術(shù)防范v以安全防范技術(shù)為先導(dǎo)，以人力防范為基礎(chǔ)，以技術(shù)防范和實(shí)體防范為手段所建立的一種具有探測、延遲、反應(yīng)有序結(jié)合的安全防范服務(wù)保障體系v是以預(yù)防損

5、失和預(yù)防犯罪為目的的一項(xiàng)公安業(yè)務(wù)和社會公共事業(yè) 對于警察執(zhí)法部門而言，安全技術(shù)防范就是利用安全防范技術(shù)開展安全防范工作的一項(xiàng)公安業(yè)務(wù) 對于社會經(jīng)濟(jì)部門來說，安全技術(shù)防范就是利用安全防范技術(shù)為社會公眾提供安全服務(wù)的一種產(chǎn)業(yè)8二、安全防范系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)二、安全防范系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)v國家標(biāo)準(zhǔn) GB50348-2004安全防范工程技術(shù)規(guī)范 GB20815-2006視頻安防監(jiān)控?cái)?shù)字錄像設(shè)備 v行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) GA38-2004銀行營業(yè)場所風(fēng)險等級和防護(hù)級別的規(guī)定 GA308-2004安全防范系統(tǒng)驗(yàn)收規(guī)則 GA/T669-2006城市監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通用技術(shù)要求 v地方標(biāo)準(zhǔn) DB33/T334-2001安全防范系統(tǒng)

6、v行業(yè)管理規(guī)定 國家公安部、國家教育部、省公安廳等相應(yīng)文件及規(guī)范9三、安全防范術(shù)語三、安全防范術(shù)語v安全防范產(chǎn)品v安全防范系統(tǒng)v安全防范（系統(tǒng)）工程v防護(hù)對象v人力防范（人防）v實(shí)體防范（物防）v技術(shù)防范（技防）三、安全防范術(shù)語（續(xù)三、安全防范術(shù)語（續(xù)1 1）v風(fēng)險等級（Level of risk）v防護(hù)級別（Level of protection）v安全防護(hù)水平（Level of security）v周界v監(jiān)視區(qū)v防護(hù)區(qū)v禁區(qū)v盲區(qū)v監(jiān)控中心v報警接收中心三、安全防范術(shù)語（續(xù)三、安全防范術(shù)語（續(xù)2 2）v探測（Detection） v延遲（Delay） v反應(yīng)（Response）v誤報警v漏

7、報警v縱深防護(hù)v均衡防護(hù)v縱深防護(hù)體系三個基本要素三個基本要素v探測（Detection） 指感知顯形和隱性風(fēng)險事件的發(fā)生并發(fā)出報警v延遲（Delay） 指延長和推延風(fēng)險事件發(fā)生的進(jìn)程v反應(yīng)（Response） 指組織力量為制止風(fēng)險事件的發(fā)生所采取的快速行動v探測、延遲和反應(yīng)三個基本要素之間是相互聯(lián)系、缺一不可的關(guān)系 探測要準(zhǔn)確無誤、延遲時間長短要合適，反應(yīng)要迅速； 反應(yīng)的總時間應(yīng)小于（至多等于）探測加延遲的總時間 四、安全防范產(chǎn)品四、安全防范產(chǎn)品v入侵探測器v防盜（搶）報警控制器（手動）v汽車防盜報警系統(tǒng)v出入口控制設(shè)備v防盜保險柜（箱）v機(jī)械防盜鎖v（樓宇）對講（可視）系統(tǒng)v防盜安全門v防

8、彈復(fù)合玻璃v視頻監(jiān)控設(shè)備14安防產(chǎn)品管理辦法安防產(chǎn)品管理辦法v生產(chǎn)許可證vCCC認(rèn)證體系v檢測中心檢測報告五、安全防范技術(shù)體系五、安全防范技術(shù)體系v入侵探測與防盜報警技術(shù)v視頻監(jiān)控技術(shù)v出入口目標(biāo)識別與控制技術(shù)v報警信息傳輸技術(shù)v移動目標(biāo)反劫、防盜報警技術(shù)v社區(qū)安防與社會救助應(yīng)急報警技術(shù)v實(shí)體防護(hù)技術(shù)v防爆安檢技術(shù)v安全防范網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)集成技術(shù)v安全防范工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)16六、安全技術(shù)防范（工程）系統(tǒng)六、安全技術(shù)防范（工程）系統(tǒng)v入侵報警系統(tǒng) 利用傳感技術(shù)和電子信息技術(shù)探測并指示非法進(jìn)入或試圖非法進(jìn)入設(shè)防區(qū)域的行為，處理報警信息，發(fā)出報警信息的系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。v視頻安防監(jiān)控系統(tǒng) 利用視頻技術(shù)探測、

9、監(jiān)視設(shè)防區(qū)域并實(shí)時顯示、記錄現(xiàn)場圖像的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。v出入口控制系統(tǒng) 利用自定義符和/或模式識別技術(shù)對出入口目標(biāo)進(jìn)行識別并控制出入口執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟閉的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)v電子巡查系統(tǒng)v停車庫（場）管理系統(tǒng)v防爆安全檢查系統(tǒng)v安全管理系統(tǒng)（集成以上系統(tǒng)的平臺）17七、安全防范類別七、安全防范類別v高風(fēng)險對象的安全防范工程 金融機(jī)構(gòu) 文博機(jī)構(gòu) 民航、車站、碼頭 重要物資存儲庫 重要內(nèi)保單位（如電力、電信）v普通風(fēng)險對象的安全防范工程 通用型公共建筑 住宅小區(qū)18復(fù)習(xí)與思考復(fù)習(xí)與思考v安全防范的三個基本手段是什么？v安全防范的三個基本要素是什么？v現(xiàn)有的安全防范體系中，包括哪4個層次的標(biāo)準(zhǔn)？第一章第一章

10、視頻監(jiān)控原理和技術(shù)視頻監(jiān)控原理和技術(shù)v第一節(jié) 視頻監(jiān)控定義v第二節(jié) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成v第三節(jié) 從模擬到數(shù)字v第四節(jié) 基本概念v第五節(jié) 編碼和壓縮原理及技術(shù)v第六節(jié) 視頻監(jiān)控中分辨率、碼率的選擇20視頻監(jiān)控基本定義視頻監(jiān)控基本定義v視頻監(jiān)控的定義 利用視頻技術(shù)探測、監(jiān)視設(shè)防區(qū)域，實(shí)時顯示、記錄現(xiàn)場圖像，檢索和顯示歷史圖像的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)v視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全技術(shù)防范的一個子系統(tǒng)v視頻監(jiān)控技術(shù)是安全防范技術(shù)的一部分21監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能主要功能主要功能監(jiān)視監(jiān)視控制控制管理管理功能要求功能要求實(shí)時，清晰實(shí)時，清晰報警及時、云鏡操作靈活報警及時、云鏡操作靈活存儲、檢索、回放、認(rèn)證、

11、維護(hù)等存儲、檢索、回放、認(rèn)證、維護(hù)等業(yè)務(wù)對象業(yè)務(wù)對象視頻源視頻源控制信令控制信令用戶命令用戶命令第一章第一章 視頻監(jiān)控原理和技術(shù)視頻監(jiān)控原理和技術(shù)v第一節(jié) 視頻監(jiān)控定義v第二節(jié) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成v第三節(jié) 從模擬到數(shù)字v第四節(jié) 基本概念v第五節(jié) 編碼和壓縮原理及技術(shù)v第六節(jié) 視頻監(jiān)控中分辨率、碼率的選擇視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本組成視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本組成v前端 各種類型的攝像機(jī)及其附屬設(shè)備 編碼設(shè)備v傳輸 光端機(jī) 路由器和交換機(jī) 同軸電纜、光纖v后端 顯示、記錄、控制、管理設(shè)備 采用獨(dú)立的視頻中心控制臺或監(jiān)控 報警中心控制臺24第一章第一章 視頻監(jiān)控原理和技術(shù)視頻監(jiān)控原理和技術(shù)v第一節(jié) 視頻監(jiān)控定義v第二節(jié)

12、 視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成v第三節(jié) 從模擬到數(shù)字v第四節(jié) 基本概念v第五節(jié) 編碼和壓縮原理及技術(shù)v第六節(jié) 視頻監(jiān)控中分辨率、碼率的選擇視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢智能化智能化個性化個性化網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化數(shù)字化這是一個數(shù)字取代模擬的階段。實(shí)際上，這個階段從90年代就已經(jīng)開始了。但直到2000年金融行業(yè)進(jìn)行監(jiān)控?cái)?shù)字化改造，才得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。這個階段奠定了數(shù)碼監(jiān)控持續(xù)向前發(fā)展的技術(shù)和市場基礎(chǔ)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)的不斷發(fā)展，掀起了新一輪監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化的改革浪潮。在這個階段中，DVR、DVS成為主流的產(chǎn)品形態(tài)。聯(lián)網(wǎng)成為基本需求。視頻監(jiān)控管理平臺軟件應(yīng)用越發(fā)廣泛，IP監(jiān)控初露端倪。聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控不斷

13、深化發(fā)展以及需求的不斷提升，以IP攝像機(jī)、高清、智能為基本元素的開放式IP監(jiān)控架構(gòu)被越來越多地提及。如何滿足客戶的個性化需求成為設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者首要考慮的問題CCTVCCTV系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)v CCTV：閉路電視系統(tǒng)v 技術(shù)：主要是電視技術(shù)v 組成：攝像機(jī)、監(jiān)視器、錄像機(jī)、畫面分割器等v 功能：監(jiān)視（監(jiān)聽）、錄像、回放等v 線纜：視頻電纜（75歐同軸 阻抗 1.0Vp-p電平 傳輸約500m ）畫面分割器CCTVCCTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)v 技術(shù)：電視技術(shù)、控制技術(shù)v 組成：矩陣、攝像機(jī)、云臺、監(jiān)視器、錄像機(jī)等v 功能：監(jiān)視（監(jiān)聽） 、控制、錄像、回放v 線纜：視頻電纜、485控制線（

14、一對多 終端匹配電阻120歐，傳輸約1200m）v 主要應(yīng)用：規(guī)模較大的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，如金融、樓宇等模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)光纖光纖前端前端傳輸傳輸操作操作電纜電纜控制鍵盤控制鍵盤長延時錄像機(jī)長延時錄像機(jī)顯示顯示 矩陣矩陣數(shù)字視頻監(jiān)控的基本結(jié)構(gòu)數(shù)字視頻監(jiān)控的基本結(jié)構(gòu)v 技術(shù)：主要是視頻編解碼技術(shù)、嵌入式技術(shù)v 組成：硬盤錄像機(jī)、攝像機(jī)、監(jiān)視器等v 功能：監(jiān)視（監(jiān)聽）、控制、錄像、回放、對講等v 線纜：視頻電纜、 485控制線v 主要應(yīng)用：金融、樓宇、小區(qū)等模擬與數(shù)字監(jiān)控的比較模擬與數(shù)字監(jiān)控的比較v模擬監(jiān)控 組建跨區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)成本高昂、實(shí)現(xiàn)難度大 追加監(jiān)控點(diǎn)難度較高 圖像存儲成本高、長期

15、保存圖像質(zhì)量下降嚴(yán)重 不支持錄像與檢索雙工操作v數(shù)字監(jiān)控 可通過網(wǎng)絡(luò)組建低成本跨區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng) 一機(jī)多路，使用大容量硬盤可長期存儲 數(shù)字信號長期保存信號不失真 采用智能檢索，檢索與錄像可同時進(jìn)行 循環(huán)錄像方式，節(jié)約人力第一章第一章 視頻監(jiān)控原理和技術(shù)視頻監(jiān)控原理和技術(shù)v第一節(jié) 視頻監(jiān)控定義v第二節(jié) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成v第三節(jié) 從模擬到數(shù)字v第四節(jié) 基本概念v第五節(jié) 編碼和壓縮原理及技術(shù)v第六節(jié) 視頻監(jiān)控中分辨率、碼率的選擇圖像、視頻和碼流圖像、視頻和碼流v圖像（Image）v視頻（Video ） 時間上連續(xù)的圖像組成視頻：ImageVideo 視頻中的某一幅圖像稱為一幀（Frame） 幀率（Fra

16、me Rate）FPS 每秒的幀數(shù)v碼流（Bit Stream） 將圖像壓縮后形成的數(shù)據(jù) 碼率（Bit Rate）bps/Bps 對碼流進(jìn)行量化 碼率類型：定碼率（CBR）、變碼率（VBR） 碼流類型：視頻流、音頻流、復(fù)合流基本概念圖像基本概念圖像n 像素（Pixel）n 分辨率（Resolution）u水平：Widthu垂直：Heightn 線數(shù)（TVL）n 分辨力u水平u垂直掃描方式掃描方式13579111315246810121416奇場(Odd Field)偶場(Even Field)12345678910111213141516只有1場逐行掃描(Progressive)隔行掃描(In

17、terlacing）視頻制式視頻制式v PAL（ Phase Alternating Line）： 供電頻率為50Hz、場頻為每秒50場、幀頻為每秒25幀、掃描線為625行 圖像彩色誤差較小，與黑白電視的兼容也好 中國、德國v NTSC （National Television System Committee）： 供電頻率為60Hz，場頻為每秒60場，幀頻為每秒30幀，掃描線為525行 美國、日本v SECAM（Sequentiel Couleur A Memoire ）： 按順序傳送彩色與存儲 俄羅斯、法國、埃及分辨率分辨率D14CIF112CIF1 1/2DCIF3/4 2/3CIF1/

18、2 1/2QCIF1/4 1/4PAL720576704576704288528384352288176144NTSC720480704480704240528320352240176120分辨率分辨率4CIF576(PAL)480(NTSC)704 (PAL/NTSC)CIFQCIF2CIFDCIF528384(PAL)高清高清4CIF（704576） 720p（1280720）1080p（19201080）UXGA(16001200）第一章第一章 視頻監(jiān)控原理和技術(shù)視頻監(jiān)控原理和技術(shù)v第一節(jié) 視頻監(jiān)控定義v第二節(jié) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成v第三節(jié) 從模擬到數(shù)字v第四節(jié) 基本概念v第五節(jié) 編碼和壓縮

19、原理及技術(shù)v第六節(jié) 視頻監(jiān)控中分辨率、碼率的選擇數(shù)碼監(jiān)控的基礎(chǔ)技術(shù)：編碼和壓縮數(shù)碼監(jiān)控的基礎(chǔ)技術(shù)：編碼和壓縮采集采集編碼編碼壓縮壓縮A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號DSP壓縮輸出數(shù)字信號模擬信號為什么要壓縮？為什么要壓縮？v 一幅一幅CIFCIF分辨率的圖像，進(jìn)行分辨率的圖像，進(jìn)行A/DA/D轉(zhuǎn)換后未經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)換后未經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)量是是(RGB)(RGB)：一幀：一幀：3523522882883 3字節(jié)字節(jié)304128304128字節(jié)（不包括文件頭大小）字節(jié)（不包括文件頭大?。┮幻耄阂幻耄?04128304128字節(jié)字節(jié)2525幀幀/ /秒秒76032007603200字節(jié)字節(jié)/ /秒秒7.25MB/7

20、.25MB/秒秒一小時：一小時：7.25M/7.25M/秒秒36003600秒秒/ /小時小時25.5GB/25.5GB/小時小時一天：一天：25.5GB/25.5GB/小時小時2424小時小時612GB/612GB/天天 壓縮的基本原理壓縮的基本原理v安防監(jiān)控中的視頻數(shù)據(jù)有極強(qiáng)的相關(guān)性，有大量的冗余信息v冗余信息分為空域冗余信息和時域冗余信息v壓縮技術(shù)就是將數(shù)據(jù)中的冗余信息去掉v壓縮技術(shù)包括幀內(nèi)壓縮技術(shù)、幀間壓縮技術(shù)和熵編碼壓縮技術(shù)壓縮的基本原理壓縮的基本原理冗余信息去除冗余信息編碼幀結(jié)構(gòu)編碼幀結(jié)構(gòu)vI幀、B幀、P幀IIBBPBBPI 幀間隔壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮標(biāo)準(zhǔn)Chronological Pro

21、gression of ITU and MPEG Standard監(jiān)控中壓縮標(biāo)準(zhǔn)的選擇監(jiān)控中壓縮標(biāo)準(zhǔn)的選擇v監(jiān)控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等幾種視頻編碼技術(shù)v對于最終用戶而言，最為關(guān)心的主要有：清晰度、存儲量（帶寬）、穩(wěn)定性還有價格。采用不同的壓縮技術(shù)，將很大程度影響以上幾大要素M-JPEGM-JPEGvMJPEG（Motion JPEG）壓縮技術(shù)，主要是基于靜態(tài)視頻壓縮發(fā)展起來的技術(shù)，它的主要特點(diǎn)是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化，只單獨(dú)對某一幀進(jìn)行壓縮vMJPEG壓縮技術(shù)可以獲取清晰度很高的視頻圖像，可以動態(tài)調(diào)整幀率、分辨率v但由

22、于沒有考慮到幀間變化，造成大量冗余信息被重復(fù)存儲，因此單幀視頻的占用空間較大，目前流行的MJPEG技術(shù)最好的也只能做到3K字節(jié)/幀，通常要820KMPEG-2MPEG-2vMPEG-2被稱為“21世紀(jì)的電視標(biāo)準(zhǔn)”，它在MPEG-1的基礎(chǔ)上作了許多重要的擴(kuò)展和改進(jìn)。主要針對存儲媒體、數(shù)字電視、高清晰等應(yīng)用領(lǐng)域。vMPEG-2視頻相對MPEG-1提升了分辨率，滿足了用戶高清晰的要求，但由于壓縮性能沒有多少提高，使得存儲容量還是太大，也不適合網(wǎng)絡(luò)傳輸MPEG-4MPEG-4v MPEG-4的制定初衷主要針對視頻會議、可視電話超低比特率壓縮的需求。應(yīng)用范圍包括實(shí)時視聽通信、多媒體通信、遠(yuǎn)地監(jiān)測/監(jiān)視、

23、VOD、家庭購物/娛樂等v MPEG-4與前面提到的JPEG、MPEG-1/2有很大的不同，它為多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼提供更為廣闊的平臺，它定義的是一種格式、一種框架，而不是具體算法，它希望建立一種更自由的通信與開發(fā)環(huán)境v MPEG-4視頻壓縮算法相對于MPEG-1/2在低比特率壓縮上有著顯著提高，在CIF、4CIF情況下，無論從清晰度還是從存儲量上都比MPEG1具有更大的優(yōu)勢，也更適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。v MPEG-4由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，使得MPEG-4難以完全實(shí)現(xiàn)并且兼容，很難在視頻會議、可視電話等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)。v 對于中國企業(yè)來說還要面臨高昂的專利費(fèi)，目前規(guī)定： 每臺解碼設(shè)備需要交給MPEG-LA 0

24、.25美元 每臺設(shè)備還需要按時間交費(fèi)(4美分/天=1.2美元/月=14.4美元/年）H.264H.264v 在ISO/IEC中的正式名稱為：MPEG-4 AVC標(biāo)準(zhǔn)；在ITU-T中的名稱:H.264v H264集中了以往標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，并吸收了以往標(biāo)準(zhǔn)制定中積累的經(jīng)驗(yàn), 采用簡潔設(shè)計(jì),使它比MPEG4更容易推廣v H.264創(chuàng)造性多參考幀、多塊類型、整數(shù)變換、幀內(nèi)預(yù)測等新的壓縮技術(shù)，使用了更精細(xì)的分象素運(yùn)動矢量（1/4、1/8)和新的環(huán)路濾波器，使壓縮性能大大提高v H.264主要有以下幾大優(yōu)點(diǎn)： 高效壓縮：與H.263+和MPEG4 SP相比，最高減小50%比特率 延時約束方面有很好的柔韌性 容

25、錯能力 編/解碼的復(fù)雜性可伸縮性 解碼全部細(xì)節(jié)：沒有不匹配（MPG-4采用浮點(diǎn)運(yùn)算，進(jìn)行整形變換時 高質(zhì)量應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)友善視頻監(jiān)控中視音頻壓縮的實(shí)現(xiàn)方式視頻監(jiān)控中視音頻壓縮的實(shí)現(xiàn)方式v主要采用ASIC和DSP兩種方案vASIC（Application Specific Integrated Circuits）專用集成電路 集成度高，編解碼算法固化在芯片中 ASIC芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期較長vDSP（Digital Signal Processor）數(shù)字信號處理器 處理器架構(gòu) 通用設(shè)計(jì)，按需加載編碼算法第一章第一章 視頻監(jiān)控原理和技術(shù)視頻監(jiān)控原理和技術(shù)v第一節(jié) 視頻監(jiān)控定義v第二節(jié) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成v

26、第三節(jié) 從模擬到數(shù)字v第四節(jié) 基本概念v第五節(jié) 編碼和壓縮原理及技術(shù)v第六節(jié) 視頻監(jiān)控中分辨率、碼率的選擇分辨率的選擇分辨率的選擇v 目前監(jiān)控行業(yè)中主要使用以下分辨率：QCIF、CIF、DCIF、4CIFv QCIF主要用于窄帶環(huán)境，如手機(jī)監(jiān)控；v CIF是監(jiān)控行業(yè)的主流分辨率，它的優(yōu)點(diǎn)是存儲量較低、圖像質(zhì)量較好，能在普通寬帶網(wǎng)絡(luò)中傳輸，價格也相對低廉。缺點(diǎn)是圖像質(zhì)量不能滿足高清晰的要求。v 4CIF是標(biāo)清分辨率，它的優(yōu)點(diǎn)是圖像清晰。缺點(diǎn)是存儲量高，帶寬要求很高，價格也較高v DCIF圖像清晰度介于CIF與4CIF之間，是兼顧清晰度和存儲成本的過渡選擇v 下一代高清數(shù)碼監(jiān)控的分辨率選擇：720

27、p、960pv 下一代超高清數(shù)碼監(jiān)控的分辨率選擇：UXGA、1080p352352288288704704576576碼率的選擇碼率的選擇v不同分辨率對應(yīng)不同的碼率范圍，通常而言，碼率與圖像質(zhì)量成正比關(guān)系v如果碼率小于該范圍，則圖像質(zhì)量較差v如果碼率大于該范圍，則顯得浪費(fèi)25fps通過碼率計(jì)算錄像文件大小通過碼率計(jì)算錄像文件大小v每小時錄像文件大小（單位：M字節(jié)/小時）碼率（Kbps）3600秒810241字節(jié)8 bit1M1024K分辨率、圖像質(zhì)量與碼流關(guān)系圖分辨率、圖像質(zhì)量與碼流關(guān)系圖Bitrate（kbps）復(fù)習(xí)與思考復(fù)習(xí)與思考v 盡管都是采用H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)，為什么不同廠家的播放器仍

28、然不能通用？v A和B兩個編碼通道接入同一視頻源，A采用CIF分辨率，B采用4CIF分辨率；A和B均采取相同的碼率錄像，相同時間后它們所生成的錄像文件大?。篈B？ AB？ A=B？第二章第二章 視頻監(jiān)控的主要產(chǎn)品：攝像機(jī)視頻監(jiān)控的主要產(chǎn)品：攝像機(jī)v第一節(jié) 攝像機(jī)基本概念v第二節(jié) 圖像傳感器v第三節(jié) 攝像機(jī)的分類v第四節(jié) 攝像機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)v第五節(jié) 鏡頭知識攝像機(jī)基本概念攝像機(jī)基本概念v組成：主要由鏡頭、影像傳感器（CCD/CMOS）、ISP(Image Signal Processor)及相關(guān)電路組成v工作原理：被攝物體經(jīng)鏡頭成像在影像傳感器表面，形成微弱電荷并積累，在相關(guān)電路控制下，積累電荷逐

29、點(diǎn)移出，經(jīng)過濾波、放大后輸入DSP進(jìn)行處理，最后形成視頻信號（CVBS）輸出CCDDSPCDSAGCV. DriverT. G.Composite VideoIris第二章第二章 視頻監(jiān)控的主要產(chǎn)品：攝像機(jī)視頻監(jiān)控的主要產(chǎn)品：攝像機(jī)v第一節(jié) 攝像機(jī)基本概念v第二節(jié) 圖像傳感器v第三節(jié) 攝像機(jī)的分類v第四節(jié) 攝像機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)v第五節(jié) 鏡頭知識第二節(jié)第二節(jié) 圖像傳感器圖像傳感器v傳感器分類vCCD的誕生vCCD的結(jié)構(gòu)和工作原理vCCD的種類vCCD的技術(shù)指標(biāo)vCMOS的結(jié)構(gòu)vCCD vs CMOS圖像傳感器分類圖像傳感器分類vCCD（Charged Coupled Device）電荷耦合器件 優(yōu)點(diǎn)

30、：靈敏度，信噪比，成像質(zhì)量 缺點(diǎn)：成本、動態(tài)范圍、功耗、制造加工 代表廠家：SONY、 Sharp、 Panasonic、富士、Philips、KodavCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 優(yōu)點(diǎn)：成本、動態(tài)范圍、功耗 缺點(diǎn)：靈敏度、信噪比、成像質(zhì)量 代表廠家： Aptina(Micron)、 OmniVision、PixelCamCCDCCD結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)vCCD結(jié)構(gòu) 感光二極管（Photodiode） 并行信號寄存器（Shift Register） 用于暫時存儲感光后產(chǎn)生的電荷 串行信號寄存器（Transfer Regis

31、ter） 用于暫時存儲并行寄存器的電荷并轉(zhuǎn)移放大 信號放大器 用于放大微弱的電信號 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 將放大后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息CCDCCD結(jié)構(gòu)（圖示）結(jié)構(gòu)（圖示）CCDCCD工作原理（圖示）工作原理（圖示）彩色成像原理彩色成像原理第二章第二章 視頻監(jiān)控的主要產(chǎn)品：攝像機(jī)視頻監(jiān)控的主要產(chǎn)品：攝像機(jī)v第一節(jié) 攝像機(jī)基本概念v第二節(jié) 圖像傳感器v第三節(jié) 攝像機(jī)的分類v第四節(jié) 攝像機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)v第五節(jié) 鏡頭知識攝像機(jī)的分類攝像機(jī)的分類v 按圖像色彩分：彩色（Color）（彩色自動轉(zhuǎn)黑白）、黑白（B/W）；v 按傳感器分：CCD、CMOSv 按分辨率分：超高解、高解、低解v 按靈敏度（最低照度）分：普通

32、型、月光型、星光型、紅外照明型v 按傳感器大小分：1、2/3、1/2、1/3、1/4； v 按供電電源分：直流12V、交流24V、交流220V； v 按同步方式分：內(nèi)同步、外同步v 按鏡頭接口分：C卡口 、CS卡口、M12。 v 按攝像機(jī)結(jié)構(gòu)分：槍機(jī)、半球、迷你、針孔、飛碟、防暴、一體型v 按輸出信號類型分：模擬攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)（ITU656）v 按特殊功能分：寬動態(tài)攝像機(jī)、強(qiáng)光抑制第二章第二章 視頻監(jiān)控的主要產(chǎn)品：攝像機(jī)視頻監(jiān)控的主要產(chǎn)品：攝像機(jī)v第一節(jié) 攝像機(jī)基本概念v第二節(jié) 圖像傳感器v第三節(jié) 攝像機(jī)的分類v第四節(jié) 攝像機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)v第五節(jié) 鏡頭知識攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)攝像

33、機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)v傳感器類型v分辨力（解析度）v最低照度v信噪比（S/N）v自動增益控制（AGC）v白平衡（WB）v同步方式v電子快門（ES）v其它攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)傳感器傳感器v傳感器類型：CCD、CMOSv傳感器（靶面）尺寸： 1/2”，6.44.8mm，對角線8mm； 1/3”，4.83.6mm，對角線6mm； 1/4”，3.22.4mm，對角線4mm。v有效像素 例如：1/3” SONY Super HAD CCD有效像素規(guī)格有： 500（水平）582（垂直），PAL制式 752（水平）582（垂直），PAL制式攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)分辨力分辨力

34、v標(biāo)示攝像機(jī)清晰度的參數(shù)，通常用水平電視線（TVL）來表示v現(xiàn)階段常見的分辨力參數(shù)有 420TVL或以下，低解 480530TVL，高解 540TVL以上，超高解攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)最低照度最低照度v 標(biāo)示攝像機(jī)能夠正常輸出圖像的最低照度值，有時被稱為“靈敏度”，單位：Luxv 攝像機(jī)的最低照度參數(shù)通常由三部分組成，例如：v 以攝像機(jī)正常工作照度范圍劃分： 普通型：13 Lux 月光型：0.1 Lux左右 星光型：0.01 Lux以下 紅外型：0 Lux，采用紅外照明彩色 0.1Lux F1.2色彩模式（彩色/黑白）。同一支攝像機(jī)在彩色或黑白模式下，其照度參數(shù)不相同照度參數(shù)

35、，表示攝像機(jī)在正常輸出圖像時，到達(dá)傳感器的最小光照強(qiáng)度光圈值。表示該照度參數(shù)是在鏡頭設(shè)定于何種光圈值條件下取得的。攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)信噪比信噪比v 標(biāo)示攝像機(jī)輸出信號中的信號與噪聲之比，用S/N表示，單位為dBv 計(jì)算公式：S/N=20log(VS / VN )v 信噪比性能直接決定了攝像機(jī)在低照度條件下的輸出圖像質(zhì)量（噪點(diǎn)）正常照度低照度（IR）攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)自動增益自動增益v AGC（Auto Gain Control）將來自CCD的信號放大到可以使用水準(zhǔn)的視頻放大器，其放大量即增益，并自動根據(jù)信號電平調(diào)整增益幅度v 優(yōu)點(diǎn)是提升了攝像機(jī)的動態(tài)

36、范圍，缺點(diǎn)是將噪聲一同放大AGC打開AGC關(guān)閉攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)白平衡白平衡v 用于彩色攝像機(jī)，確保在不同色溫環(huán)境下正確表示色彩v 分為手動白平衡和自動白平衡兩種 手動白平衡 自動白平衡 自動控制白平衡（AWB，Auto White Balance） 自動跟蹤白平衡（ATB，Auto Tracking White Balance）日光燈色溫 標(biāo)準(zhǔn)色溫 鎢絲燈色溫?cái)z像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)同步方式同步方式v 攝像機(jī)必須依靠一個同步信號來協(xié)調(diào)各信號處理模塊的運(yùn)作；分為內(nèi)同步、電源同步和外同步三種 內(nèi)同步（INT） 采用攝像機(jī)內(nèi)部晶振產(chǎn)生的時鐘信號作為同步信號；

37、電源同步（LL，Line Locked） 采用交流電源作為同步信號（零線同步） 外同步（EXT） 利用外部信號發(fā)生器作為同步信號源，如：彩色復(fù)合視頻或黑色突發(fā)信號（VBS）、黑白復(fù)合視頻或復(fù)合同步信號（VS）、復(fù)用垂直驅(qū)動信號（VD2）和復(fù)合視頻輸出信號矩陣同步出錯攝像機(jī)同步出錯攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)電子快門電子快門v ES（Electronic Shuttle），攝像機(jī)通過控制傳感器的感光時間實(shí)現(xiàn)快門功能，通常為1/501/100000秒可調(diào)v AES（Auto Electronic Shuttle）自動電子快門模式，根據(jù)環(huán)境照度高低（進(jìn)光量大小）自動調(diào)整電子快門時間，確保

38、輸出圖像亮度恒定AES關(guān)閉AES打開攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)攝像機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)其它關(guān)鍵指標(biāo)其它關(guān)鍵指標(biāo)v背光補(bǔ)償（BLC）v寬動態(tài)（WD）v日夜轉(zhuǎn)換（D/N）v強(qiáng)光抑制背光補(bǔ)償背光補(bǔ)償v 攝像機(jī)通過整個視場的亮度平均值來確定AGC水平，如前景、后景亮度差異較大時，將導(dǎo)致前景曝光不足v 攝像機(jī)開啟背光補(bǔ)償功能，僅針對視場中的某一個子區(qū)域來確定其AGC水平，確保前景正常曝光，但會導(dǎo)致背景過曝寬動態(tài)寬動態(tài)v 采用特殊的CCD和DSP電路，針對畫面中較亮的區(qū)域和較暗的區(qū)域分別曝光，并將兩個畫面合成在一起形成一幅前景和后景均正常的圖像日夜轉(zhuǎn)換日夜轉(zhuǎn)換D/ND/Nv 在夜間或照度較低的場景下，攝像機(jī)從彩色模

39、式自動轉(zhuǎn)換為黑白模式，可有效提高攝像機(jī)的低照度性能白天（彩色）模式夜間（黑白）模式0.008Lux / F1.2日夜轉(zhuǎn)換日夜轉(zhuǎn)換D/ND/N（續(xù)）（續(xù)）v 兩種日夜轉(zhuǎn)換模式 普通日夜型采用固定式的雙峰濾光片，同時通過可見光和紅外光 ICR日夜型采用機(jī)械式紅外濾色片，白天濾掉紅外光確保圖像效果；夜晚則移去紅外濾色片，確保全光譜光線均可進(jìn)入CCD普通日夜型ICR日夜型強(qiáng)光抑制強(qiáng)光抑制v對畫面中的強(qiáng)光源進(jìn)行抑制，以獲得周邊圖像信息附：提升攝像機(jī)照度性能的幾種方法附：提升攝像機(jī)照度性能的幾種方法v鏡頭 采用F值較小的鏡頭v濾光片 采用雙濾光片（ICR）vISP（Image Signal Process

40、or） 工作于黑白模式下 提升AGC水平 采用低速電子快門（幀累積）v傳感器 提升傳感器的開口率（填充因子） 采用大尺寸的傳感器 采用多傳感器第二章第二章 視頻監(jiān)控的主要產(chǎn)品：攝像機(jī)視頻監(jiān)控的主要產(chǎn)品：攝像機(jī)v第一節(jié) 攝像機(jī)基本概念v第二節(jié) 圖像傳感器v第三節(jié) 攝像機(jī)的分類v第四節(jié) 攝像機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)v第五節(jié) 鏡頭知識鏡頭種類鏡頭種類手動光圈鏡頭（MF）手動變焦鏡頭（VR）DC Vedio自動光圈鏡頭（AI）Board Lens(Pine Hole)固定光圈鏡頭(FF)電動鏡頭(Zoom Lens)鏡頭分類鏡頭分類v按焦距 定焦鏡頭 變焦鏡頭 變倍鏡頭 廣角鏡頭v按光圈 固定光圈鏡頭 手動光圈鏡

41、頭 自動光圈鏡頭 DD VDv按特殊功能 FA鏡頭（工業(yè)級） 百萬像素鏡頭 IR鏡頭 針孔鏡頭鏡頭的關(guān)鍵指標(biāo)鏡頭的關(guān)鍵指標(biāo)v像面尺寸vF值（光圈值）v焦距v接口類型 CS C第三章第三章 視頻監(jiān)控主要產(chǎn)品：視頻監(jiān)控主要產(chǎn)品：DVRDVR、DVSDVSv第一節(jié) PC式硬盤錄像機(jī)（PC-DVR）v第二節(jié) 嵌入式硬盤錄像機(jī)（DVR）v第三節(jié) DVR的關(guān)鍵技術(shù)v第四節(jié) 嵌入式視頻服務(wù)器（DVS）PCPC式網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成式網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成兼容兼容/ /工控工控PCPC機(jī)機(jī)+ +視頻采集或壓縮卡視頻采集或壓縮卡+ +普通普通/ /較可靠的操作平臺較可靠的操作平臺+ +應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件PCPC

42、式硬盤錄像機(jī)特點(diǎn)式硬盤錄像機(jī)特點(diǎn)v PC平臺在數(shù)字視頻技術(shù)發(fā)展的早期階段成為首選的載體v PC-DVR的核心要素是視音頻壓縮（采集）板卡，它決定了整套系統(tǒng)的技術(shù)體系架構(gòu)及性能v PC式DVR具有兼容性好，軟件開發(fā)周期短，易擴(kuò)展、易操作，一機(jī)多用等特點(diǎn)v PC式DVR中影響整套系統(tǒng)穩(wěn)定性的環(huán)節(jié)較多，例如主板、顯卡、壓縮卡、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等等視頻卡分類視頻卡分類v 視頻采集卡 / 捕捉卡 / 軟壓卡v 視頻壓縮卡 / 硬壓卡軟壓卡A/D轉(zhuǎn)換CPU（壓縮）（壓縮）模擬信號輸入數(shù)字信號輸出硬壓卡A/D轉(zhuǎn)換模擬信號輸入數(shù)字信號輸出DSP壓縮壓縮附：視音頻壓縮板卡分類及簡介附：視音頻壓縮板卡分類及簡介

43、 數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心是視頻壓縮板卡，從工作方式（算法實(shí)現(xiàn)的芯片）來分的話，可以分為軟壓縮卡和硬壓縮卡兩種。軟壓縮卡： 也稱視頻采集卡、視頻捕捉卡，主要由視頻采集芯片加輔助元器件組成，電路結(jié)構(gòu)比較簡單，只負(fù)責(zé)采集視頻信號，視頻數(shù)據(jù)的壓縮、處理則由計(jì)算機(jī)的CPU來實(shí)現(xiàn)。 主要生產(chǎn)廠商有臺灣Geovision、韓國Kodicom等。硬壓縮卡： 又稱視頻采集壓縮卡，與軟壓卡不同的是，多了視頻壓縮部分的電路。視頻數(shù)據(jù)的壓縮、處理是由卡上的視頻處理器(Video Processor,有的也叫DSP)完成。 硬壓縮板卡又分為采用DSP技術(shù)的壓縮板卡和采用ASIC芯片技術(shù)的壓縮板卡。第三部分 基礎(chǔ)知識附：

44、軟壓卡和硬壓卡的演變歷程附：軟壓卡和硬壓卡的演變歷程 在2000年左右，由于DSP運(yùn)算能力的不足，硬壓卡發(fā)展緩慢，軟壓卡在海外及國內(nèi)的市場獲得了較大的成功，占據(jù)了很大的市場份額，但由于軟壓卡方案本身的限制，總線帶寬和CPU的運(yùn)算能力有限，它的穩(wěn)定性和壓縮效率是兩大固有缺點(diǎn)，所以對于大路數(shù)的軟壓卡，基本上采用低幀率錄像方式，圖像的壓縮也采用了運(yùn)算能力較簡單的MPEG4的編碼方式； 在2002年后，隨著DSP主頻的不斷提高，處理能力的不斷增強(qiáng)，以及視頻編碼技術(shù)的不斷進(jìn)步，在DSP上開發(fā)視頻壓縮軟件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時的視頻壓縮成為可能，國內(nèi)多家廠商根據(jù)監(jiān)控市場應(yīng)用的需求，吸納視頻編碼最新成果，推出了硬壓縮視

45、頻卡。 第三部分 基礎(chǔ)知識附：軟壓卡特點(diǎn)附：軟壓卡特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：v 成本低；v 海外市場占有率高、認(rèn)同度高；缺點(diǎn)：v 壓縮算法、效率容易受主機(jī)資源（CPU）的限制；v 穩(wěn)定性要差一點(diǎn)；v 大多數(shù)提供應(yīng)用軟件，面向直接客戶；第三部分 基礎(chǔ)知識附：硬壓卡特點(diǎn)附：硬壓卡特點(diǎn)v 圖像采集、壓縮均在板卡上完成v 每通道都有獨(dú)立25幀/秒的資源v 壓縮效率較高，不受主機(jī)CPU資源限制v 功能強(qiáng)大，移動偵測、水印等技術(shù)可以直接通過DSP完成v 穩(wěn)定性好，v 成本較高，主要面向中高端市場第三部分 基礎(chǔ)知識第三章第三章 視頻監(jiān)控主要產(chǎn)品：視頻監(jiān)控主要產(chǎn)品：DVRDVR、DVSDVSv第一節(jié) PC式硬盤錄像機(jī)（PC-

46、DVR）v第二節(jié) 嵌入式硬盤錄像機(jī)（DVR）v第三節(jié) DVR的關(guān)鍵技術(shù)v第四節(jié) 嵌入式視頻服務(wù)器（DVS）DVRDVRv DVR：Digital Video Recoder數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)功能：v 模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼v 存儲、檢索及回放（VOD）v 連接CVBS系統(tǒng)及IP系統(tǒng)v 提供控制界面什么是嵌入式？什么是嵌入式？v 從應(yīng)用的角度，IEEE（國際電子和工程師協(xié)會）給嵌入式系統(tǒng)下過一個定義，即嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置。嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制、交通管理、信息家電、環(huán)境監(jiān)測、航空航天、軍事等方面均有廣泛的應(yīng)用，美國火星車上的探測器是嵌入式技術(shù)在高端領(lǐng)域的典型例子v

47、 目前國內(nèi)有一個比較認(rèn)同的定義就是：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) v 比較通俗的解釋是，嵌入式就是按需訂制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其所有構(gòu)成部件（軟件和硬件）都是圍繞著一個核心目標(biāo)而設(shè)計(jì)嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)嵌入式網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A-Out預(yù)覽模塊VGAV-OutA-IN CPUDSPPCI內(nèi)存控制器網(wǎng)絡(luò)控制器報警控制器USB控制器UART控制器RS232KBRS485UTPAlarmUSBV-IN ADCSATA硬盤控制器IDE嵌入式嵌入式DVRDVR軟件結(jié)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)錄像錄像監(jiān)控應(yīng)用軟件監(jiān)控應(yīng)用軟件網(wǎng)

48、絡(luò)網(wǎng)絡(luò)硬件層硬件層硬件硬件抽象層抽象層操作操作系統(tǒng)層系統(tǒng)層應(yīng)用層應(yīng)用層PC-DVRPC-DVR與嵌入式與嵌入式DVRDVR的比較的比較vPC式DVR（PC-DVR）在處理性能和功能方面有優(yōu)勢，適于小規(guī)模應(yīng)用v嵌入式DVR（E-DVR）優(yōu)勢主要在可靠性方面，性能隨著IC技術(shù)的進(jìn)步而不斷提升；適于各種規(guī)模的應(yīng)用第三章第三章 視頻監(jiān)控主要產(chǎn)品：視頻監(jiān)控主要產(chǎn)品：DVRDVR、DVSDVSv第一節(jié) PC式硬盤錄像機(jī)（PC-DVR）v第二節(jié) 嵌入式硬盤錄像機(jī)（DVR）v第三節(jié) DVR的關(guān)鍵技術(shù)v第四節(jié) 嵌入式視頻服務(wù)器（DVS）DVRDVR的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)v視頻編碼技術(shù)v硬盤記錄技術(shù)v網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)v

49、應(yīng)用技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之一：視頻編碼技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之一：視頻編碼技術(shù)v幾種編碼技術(shù)的效率對比關(guān)鍵技術(shù)之一：視頻編碼技術(shù)（續(xù)）關(guān)鍵技術(shù)之一：視頻編碼技術(shù)（續(xù)）v任何視頻編碼的效率都是與視頻源有關(guān)的，針對不同的視頻源，視頻編碼效率是不一樣的v現(xiàn)有的視頻編碼算法，不是很適合數(shù)碼監(jiān)控中的視頻編碼，需要對現(xiàn)有的視頻編碼算法進(jìn)行重新組合和/或改進(jìn)v解碼圖像質(zhì)量與視頻輸入源的圖像質(zhì)量（信噪比等）以及視頻編碼算法有極大的相關(guān)性v為提高視頻輸入源的圖像質(zhì)量，解決方案是： 選擇高質(zhì)量的前端圖像輸入設(shè)備 增加DVR視頻圖像的自適應(yīng)處理功能關(guān)鍵技術(shù)之二：硬盤記錄技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之二：硬盤記錄技術(shù)v 硬盤錄像機(jī)這樣快速普及，主要原

50、因是管理和使用方便，如無需人工對硬盤進(jìn)行管理（不存在象磁帶那樣堆放的負(fù)擔(dān)）、可快速檢索、提供人性化的回放操作等v 目前硬盤是為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的，用于硬盤錄像還存在一些問題：記錄數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性、錯誤恢復(fù)能力、硬盤的使用壽命等，DVR專用硬盤的問世一定程度上改善了這一狀況，但還有很大的提升空間v 在硬盤管理上還需要做很多工作，目前已使用的硬盤休眠技術(shù)、磁盤預(yù)分配技術(shù)、凍結(jié)保護(hù)技術(shù)、低尋道技術(shù)、硬盤故障預(yù)警和報警等，還需要做更多的工作DVRDVR的存儲管理技術(shù)的存儲管理技術(shù)v磁盤管理技術(shù) 硬盤休眠技術(shù) SMART技術(shù)v文件管理技術(shù) 磁盤空間預(yù)分配 雙分區(qū)表 低尋道技術(shù) 分區(qū)表凍結(jié)保護(hù) 索引 幀重疊技術(shù)關(guān)鍵

51、技術(shù)之二：硬盤記錄技術(shù)（續(xù)）關(guān)鍵技術(shù)之二：硬盤記錄技術(shù)（續(xù)）v普通硬盤與DVR專用硬盤的差別性能指標(biāo)性能指標(biāo)DVR專用硬盤專用硬盤普通硬盤普通硬盤連續(xù)工作時間連續(xù)工作時間724小時，企業(yè)級應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)小時，企業(yè)級應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)58小時，商業(yè)、家庭環(huán)境設(shè)計(jì)小時，商業(yè)、家庭環(huán)境設(shè)計(jì)啟動電流啟動電流2.0安培，優(yōu)化電源配置安培，優(yōu)化電源配置2.8安培安培功耗和散熱功耗和散熱8W / 盤，適合多盤應(yīng)用盤，適合多盤應(yīng)用14.5W / 盤盤傳輸模式傳輸模式不間斷傳輸，適合流媒體傳輸不間斷傳輸，適合流媒體傳輸間斷傳輸，適合文件傳輸間斷傳輸，適合文件傳輸并發(fā)訪問并發(fā)訪問支持多路并發(fā)支持多路并發(fā)I/O支持隨機(jī)并發(fā)

52、支持隨機(jī)并發(fā)I/O防震性能防震性能多盤系統(tǒng)的專業(yè)抗震解決方案多盤系統(tǒng)的專業(yè)抗震解決方案不考慮多盤系統(tǒng)的抗震不考慮多盤系統(tǒng)的抗震關(guān)鍵技術(shù)之三：網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之三：網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)v 有效傳輸：目前的IPv4技術(shù)，是為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的，用于流媒體的傳輸，在有效和實(shí)時上有些勉強(qiáng)，需要RTP/RTCP協(xié)議，給予適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救v 協(xié)議支持：各領(lǐng)域的監(jiān)控業(yè)務(wù)要求不同，需采用不同的傳輸協(xié)議，如TCP、UDP、點(diǎn)播、多播、SIP等等v 網(wǎng)管功能：對于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，端設(shè)備的在線保活及業(yè)務(wù)功能實(shí)施狀態(tài)的信息傳遞已成為必須具備的功能v 網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)可應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中，但不能照搬。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)電視的需求特點(diǎn)鮮明，容易出標(biāo)準(zhǔn)，而網(wǎng)

53、絡(luò)監(jiān)控的需求復(fù)雜，規(guī)模大小不一，所以宜選擇符合監(jiān)控業(yè)務(wù)要求的相關(guān)技術(shù)，如實(shí)時控制切換技術(shù)、QoS、各安防子系統(tǒng)的集成技術(shù)，具有安防特點(diǎn)的視頻內(nèi)容管理與分發(fā)技術(shù)等等關(guān)鍵技術(shù)之三：網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)（續(xù)）關(guān)鍵技術(shù)之三：網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)（續(xù)）v 端到端時延主要包括IP鏈路上的傳輸時延、DVR編碼時間、終端解碼時間以及接入時間等，在網(wǎng)絡(luò)傳輸時，由于緩沖區(qū)的調(diào)度也會產(chǎn)生延時，后者甚至比前者還嚴(yán)重，需要仔細(xì)的調(diào)度v 時延指標(biāo)應(yīng)包括傳輸時延、時延抖動、丟包率等參數(shù)v 公安部669標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)要求如下：業(yè)務(wù)類型（端到端）端到端時延時延抖動丟包率監(jiān)控中心內(nèi)部及監(jiān)控中心間互聯(lián)400ms50ms0.1%前端設(shè)備與信

54、號直接接入的監(jiān)控中心相應(yīng)設(shè)備間2s前端設(shè)備與用戶終端設(shè)備間4s關(guān)鍵技術(shù)之四：應(yīng)用技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之四：應(yīng)用技術(shù)v個性化應(yīng)用技術(shù)v平臺技術(shù)v智能監(jiān)控技術(shù)個性化應(yīng)用技術(shù)個性化應(yīng)用技術(shù)v移動偵測v字符疊加v報警聯(lián)動v同步回放v電子放大vDVRDVR主要解決的問題主要解決的問題v模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼v存儲、檢索及回放（VOD）v連接CVBS系統(tǒng)及IP系統(tǒng)v提供控制介面第三章第三章 視頻監(jiān)控主要產(chǎn)品：視頻監(jiān)控主要產(chǎn)品：DVRDVR、DVSDVSv第一節(jié) PC式硬盤錄像機(jī)（PC-DVR）v第二節(jié) 嵌入式硬盤錄像機(jī)（DVR）v第三節(jié) DVR的關(guān)鍵技術(shù)v第四節(jié) 嵌入式視頻服務(wù)器（DVS）嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（嵌入式網(wǎng)絡(luò)

55、視頻服務(wù)器（DVSDVS）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A-Out預(yù)覽模塊VGAV-OutA-IN CPUDSPPCI內(nèi)存控制器網(wǎng)絡(luò)控制器報警控制器USB控制器UART控制器RS232KBRS485UTPAlarmUSBV-IN ADCSATA硬盤控制器IDEDVSDVS主要解決的問題主要解決的問題v前端模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼v連接CVBS系統(tǒng)及IP系統(tǒng)v盡可能縮短CVBS傳輸距離v提供緩存第五章第五章 新一代視頻監(jiān)控產(chǎn)品新一代視頻監(jiān)控產(chǎn)品v第一節(jié) 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)（IPC）v第二節(jié) 網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)（NVR）v第三節(jié) 混合型網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)（HDVR）v第四節(jié) 磁盤存儲陣列第一代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第一代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的系統(tǒng)

56、結(jié)構(gòu)v 第一代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)包括視頻采集模塊和編碼模塊，二者通過模擬信號接口（CVBS）相連v 本質(zhì)上是將模擬攝像機(jī)與視頻編碼器進(jìn)行捆綁，主要解決聯(lián)網(wǎng)的問題v CVBS系統(tǒng)成為實(shí)現(xiàn)更高分辨率的瓶頸v 最大分辨率為4CIF/D1，最大幀率為25/30fps傳感器ADCDSP1DAC光光圖像碼流第一代IP攝像機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ADCDSP2NETCVBS第二代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)v 第二代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)包括視頻采集模塊和編碼模塊，二者通過數(shù)字接口（ITU656）相連v 真正全數(shù)字化，主要解決清晰度的問題，同時前端智能化應(yīng)用成為可能v 傳感器像素密度成為實(shí)現(xiàn)更高分辨率的瓶頸v 可實(shí)現(xiàn)100

57、萬像素以上分辨率、25fps以上幀率傳感器A/DDSP1NET光光圖像碼流圖像碼流DSP2第二代IP攝像機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)v 第三代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將視頻處理和編碼進(jìn)行整合v 實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的視頻處理和高效的視頻分析（智能）功能v DSP的性能決定了攝像機(jī)的整體性能v 更注重前端智能化，高分辨率已經(jīng)不是唯一追求的目標(biāo)DSP CCD/CMOSISPNET光圖像碼流第三代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的關(guān)注重點(diǎn)第三代網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的關(guān)注重點(diǎn)v強(qiáng)調(diào)技術(shù)的整合與業(yè)務(wù)的融合 視頻處理技術(shù)、視音頻編碼技術(shù)、智能技術(shù) 管理、傳輸、控制、識別v更高的技術(shù)門檻，將對IPC市場格局

58、產(chǎn)生影響v在性能和成本之間取得平衡網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與智能技術(shù)結(jié)合的案例網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與智能技術(shù)結(jié)合的案例智能跟蹤高清卡口網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展趨勢網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展趨勢清晰度清晰度 整體性能整體性能 ASIC第三代IPC技術(shù)的整合第二代IPC解決清晰度的問題第一代IPC解決聯(lián)網(wǎng)的問題網(wǎng)絡(luò)、高清、智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)v視頻處理技術(shù)v視頻編碼技術(shù)v網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)IPCIPC關(guān)鍵技術(shù)之一：視頻處理技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之一：視頻處理技術(shù)v模擬攝像機(jī)技術(shù) 傳感器類型 分辨力（解析度） 最低照度 信噪比（S/N） 自動增益控制（AGC） 白平衡（WB） 同步方式 電子快門（ES） 背光補(bǔ)償（BLC） 寬動態(tài)（

59、WD） 日夜轉(zhuǎn)換（D/N） 強(qiáng)光抑制v圖像增強(qiáng)技術(shù) 降噪 去抖動 GAMMA校正 圖像均衡原始圖像增強(qiáng)處理IPCIPC關(guān)鍵技術(shù)之二：視頻編碼技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之二：視頻編碼技術(shù)v略（與DVR關(guān)鍵技術(shù)中的編碼技術(shù)一致）IPCIPC關(guān)鍵技術(shù)之三：網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之三：網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)v有效傳輸：目前的IPv4是為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的，用于流媒體的傳輸，在有效和實(shí)時上有些勉強(qiáng)，需要RTP/RTCP協(xié)議給予適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救v協(xié)議支持：各領(lǐng)域的監(jiān)控業(yè)務(wù)要求不同，需采用不同的傳輸協(xié)議，如TCP、UDP、點(diǎn)播、多播、SIP等等v網(wǎng)管功能：對于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，端設(shè)備的在線?；罴皹I(yè)務(wù)功能實(shí)施狀態(tài)的信息傳遞已成為必須具備的功能IPIP攝

60、像機(jī)的優(yōu)勢攝像機(jī)的優(yōu)勢v支持百萬像素以上的高清v開放式的IP系統(tǒng)，降低總體擁有成本（TCO）v安裝成本低，設(shè)備管理可達(dá)通道級v兼顧未來對智能應(yīng)用的需要第五章第五章 新一代視頻監(jiān)控產(chǎn)品新一代視頻監(jiān)控產(chǎn)品v第一節(jié) IP攝像機(jī)v第二節(jié) 網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)（NVR）v第三節(jié) 混合型網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)（HDVR）v第四節(jié) 磁盤存儲陣列網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)（網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)（NVRNVR）v NVR是Net Video Recorder的縮寫 ,其主要功能是對網(wǎng)絡(luò)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲和檢索v 主要工作原理：采集+編碼傳輸存儲網(wǎng)絡(luò)視頻流網(wǎng)絡(luò)視頻流IP網(wǎng)絡(luò)NVR網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)第五章第五章 新一代視頻監(jiān)控產(chǎn)品新一代視頻監(jiān)控產(chǎn)品v