安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之從入門到精通(入門篇最終修改)

安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之-從入門到精通

（入門篇）

主編：研發(fā)中心-產(chǎn)品管理部

安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之一從入門到精通（入門篇）

資料版本V1.1

日期2014年5月

浙江大華技術(shù)股份有限公司版權(quán)所有，保留一切權(quán)利。

非經(jīng)本公司書面許可，任何單位和個(gè)人不得擅自摘抄、復(fù)制本書

的部分或全部，并不得以任何形式傳播。

浙江大華技術(shù)股份有限公司（下簡稱：大華股份）經(jīng)過十年的磨練,

向著“行業(yè)領(lǐng)先，產(chǎn)業(yè)報(bào)國”的目標(biāo)不斷創(chuàng)新和發(fā)展壯大。今天的大

華公司已經(jīng)是安防監(jiān)控領(lǐng)域里舉足輕重的企業(yè)。大華公司提供視頻監(jiān)

控后端存儲、前端采集、通信傳輸、系統(tǒng)管理、解碼上墻的完整解決

方案。為了幫助大家更好的理解大華產(chǎn)品，幫助新員工、在職員工熟

悉安防專業(yè)知識，了解掌握公司產(chǎn)品，特別編寫了“視頻監(jiān)控技術(shù)與

產(chǎn)品入門”基礎(chǔ)資料庫，這套資料庫包括：

行業(yè)基礎(chǔ)知識：

1.《安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之一從入門到精通（入門篇）》

2.《安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之一攝像機(jī)技術(shù)》

3.《安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之一DVR技術(shù)》

4.《安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之一ITS技術(shù)》

5.《安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識之一軟件技術(shù)》

產(chǎn)品基礎(chǔ)知識：

1.《大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識一前端產(chǎn)品》

2.《大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識一后端產(chǎn)品》

3.《大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識一智能交通產(chǎn)品》

4.《大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識一顯示產(chǎn)品》

5.《安防系統(tǒng)方案基礎(chǔ)知識一解決方案基礎(chǔ)》

6.《安防系統(tǒng)方案基礎(chǔ)知識一常見安防解決方案剖析》

本套叢書深入簡出的介紹了大華產(chǎn)品的原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和業(yè)務(wù)

性能等，嘗試用通俗易懂的語言將復(fù)雜的視頻監(jiān)控產(chǎn)品展現(xiàn)在具備不

同知識結(jié)構(gòu)的讀者面前。

讀者對象

本套叢書適合于以下讀者閱讀:

?大華公司新員工

?大華公司非開發(fā)人員

?大華公司客戶（受控版）

目錄

第一章安防監(jiān)控概述.........................................................9

1.1安全防范基礎(chǔ)知識.....................................................9

1.1.1安全防范基本概念...............................................9

1.1.2安全防范的三種基本防范手段：人防、物防和技防..................9

1.1.3安全防范技術(shù)與安全技術(shù)防范....................................10

1.1.4安全防范技術(shù)的專業(yè)體系........................................11

1.2視頻監(jiān)控簡介.........................................................II

1.2.1基于模擬傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)....................................12

1.2.2?；旌弦曨l監(jiān)控系統(tǒng)............................................12

1.2.3網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)..........................................13

1.2.4大規(guī)模數(shù)模混合視頻監(jiān)控系統(tǒng)....................................14

第二章前端部分知識..........................................................16

2.1攝像機(jī)基礎(chǔ)知識.......................................................16

2.1.1圖像傳感器原理................................................16

2.1.2攝像機(jī)硬件方案知識............................................25

2.1.3模擬攝像機(jī)....................................................27

2.1.4智能球機(jī)......................................................30

2.1.5IPC攝像機(jī).....................................................37

2.1.6智能交通高清攝像機(jī)（ITC）.....................................58

2.2鏡頭基礎(chǔ)知識........................................................64

2.2.1鏡頭分類......................................................65

2.2.2鏡頭參數(shù)......................................................67

2.2.3常見鏡頭......................................................74

2.2.4其他特殊鏡頭..................................................78

2.3報(bào)警探測器基礎(chǔ)知識..................................................80

2.3.1紅外報(bào)警探測器................................................80

2.3.2微波探測器....................................................82

2.3.3玻璃破碎探測器................................................83

2.3.4震動(dòng)探測器....................................................84

2.3.5超聲波探測器..................................................84

2.3.6開關(guān)式報(bào)警器..................................................85

2.3.7周界報(bào)警探測器................................................85

2.3.8雙技術(shù)與雙鑒報(bào)警探測器........................................88

2.3.9商品電子防盜系統(tǒng)..............................................88

2.4云臺基礎(chǔ)知識.........................................................91

2.4.1云臺的分類....................................................91

2.4.2云臺的內(nèi)部結(jié)構(gòu)................................................92

2.4.3通用型云臺的性能指標(biāo)..........................................92

2.4.4特殊用途的云臺................................................94

2.5防爆設(shè)備知識...........................................................95

2.5.1防爆原理......................................................95

2.5.2防爆等級......................................................96

2.6防護(hù)罩基礎(chǔ)知識.......................................................98

2.6.1通用型防護(hù)罩..................................................98

2.6.2特殊用途護(hù)罩.................................................100

2.6.3護(hù)罩的安裝和功能集成.........................................102

2.7紅外燈及其它補(bǔ)光知識................................................103

2.7.1普通照明設(shè)備.................................................103

2.7.2紅外燈的原理.................................................104

2.7.3紅外燈的種類.................................................105

2.7.4紅外燈的選擇與使用...........................................106

第三章傳輸系統(tǒng)基礎(chǔ)知識...................................................109

3.1同軸電纜傳輸方式.....................................................109

3.1.1同軸電纜.....................................................109

3.1.2電纜補(bǔ)償器...................................................110

3.1.3同軸電纜基帶傳輸易出現(xiàn)干擾...................................110

3.2光纖傳輸方式........................................................111

3.2.1光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)...............................................111

3.2.2光纖結(jié)構(gòu)與傳輸機(jī)理...........................................112

3.2.3光纜..........................................................115

3.2.4光源..........................................................116

3.2.5光纖傳輸系統(tǒng).................................................118

3.2.6視頻傳輸?shù)南到y(tǒng)...............................................119

3.2.7常見的多路傳輸方式............................................120

3.2.8光路建立......................................................121

3.3雙絞線傳輸..........................................................122

3.3.1雙絞線傳輸視頻信號的基本原理.................................122

3.3.2雙絞線與雙絞線傳輸圖像的優(yōu)點(diǎn).................................123

3.3.3遠(yuǎn)程供電器...................................................124

3.4無線傳輸方式........................................................124

3.4.1工作原理......................................................125

3.4.2系統(tǒng)功能.....................................................125

3.4.3系統(tǒng)特點(diǎn).....................................................126

3.4.4無線監(jiān)控分類.................................................128

第四章后端編解碼設(shè)備基礎(chǔ)知識.............................................130

4.1數(shù)字硬盤錄像機(jī)......................................................130

4.1.1原理框圖和數(shù)據(jù)流.............................................130

4.1.2主要功能.....................................................131

4.1.3產(chǎn)品分類.....................................................131

4.1.4典型方案圖...................................................133

4.2網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器......................................................135

4.2.1原理框圖和數(shù)據(jù)流..............................................136

4.2.2NVS的構(gòu)成...................................................136

4.2.3NVS的特點(diǎn)...................................................137

4.2.4NVS同DVR比較...............................................137

4.2.5典型方案圖...................................................139

4.3網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)......................................................139

4.3.1原理框圖和數(shù)據(jù)流..............................................140

4.3.2主要模塊介紹.................................................140

4.3.3產(chǎn)品分類......................................................142

4.3.4NVR同DVR比較...............................................143

4.3.5典型方案圖...................................................145

4.4解碼器...............................................................146

4.4.1視頻解碼器...................................................146

4.4.2硬解碼器.....................................................147

4.4.3軟解碼器.....................................................147

4.4.4萬能解碼器...................................................148

第五章監(jiān)控中心矩陣基礎(chǔ)知識...............................................149

5.1矩陣設(shè)備簡述........................................................149

5.2模擬視頻矩陣系統(tǒng)工作原理介紹.......................................149

5.2.1視頻矩陣各個(gè)模塊的作用.......................................150

5.2.2控制鍵盤的組成...............................................150

5.2.3視頻矩陣切換器的工作原理.....................................151

5.2.4矩陣切換器的附加功能.........................................151

5.3數(shù)字視頻矩陣系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)...................................152

第六章網(wǎng)絡(luò)存儲基礎(chǔ)知識...................................................155

6.1什么是網(wǎng)絡(luò)存儲......................................................155

6.2網(wǎng)絡(luò)存儲的分類......................................................155

6.3網(wǎng)絡(luò)存儲的功能和性能................................................156

6.3.1網(wǎng)絡(luò)存儲的接口...............................................156

6.3.2網(wǎng)絡(luò)存儲的功能...............................................157

6.3.3網(wǎng)絡(luò)存儲的性能...............................................159

6.4網(wǎng)絡(luò)存儲的協(xié)議......................................................159

6.5什么是raid......................................................................................................................162

6.6網(wǎng)絡(luò)存儲的應(yīng)用......................................................168

6.6.1配合服務(wù)器（監(jiān)控平臺）使用...................................168

6.6.2配合M60使用................................................169

第七章顯示設(shè)備基礎(chǔ).......................................................170

7.1CRT監(jiān)視器...........................................................170

7.2大屏幕投影設(shè)備......................................................171

7.3數(shù)字光處理DLP..............................................................................................................173

7.3.1DLP的工作過程................................................174

7.3.2DLP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)................................................174

7.3.3DLP系統(tǒng)的分類................................................176

7.3.4投影機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo).........................................177

7.4大屏幕拼接系統(tǒng)......................................................180

7.5平板顯示器件........................................................181

7.6圖像的輸入...........................................................182

第八章行業(yè)設(shè)備基礎(chǔ)知識...................................................184

8.1車載基礎(chǔ)知識........................................................184

8.1.1車載DVR和普通DVR的區(qū)別..................................184

8.1.2車載DVR常見術(shù)語............................................184

8.1.3車載關(guān)鍵部件-硬盤............................................187

8.1.4車載配件類使用說明...........................................189

8.1.5車載常見問題.................................................190

8.2ATM基礎(chǔ)知識.......................................................203

8.2.1ATM使用環(huán)境...............................................203

8.2.2ATM監(jiān)控系統(tǒng)作用............................................204

8.2.3ATM機(jī)和普通DVR區(qū)別.......................................204

8.3司法審訊行業(yè)及產(chǎn)品基礎(chǔ)知識.........................................205

8.3.1行業(yè)背景.....................................................205

8.3.2系統(tǒng)組成.....................................................206

8.3.3審訊指揮數(shù)字化管理應(yīng)用系統(tǒng)..................................206

8.4手持監(jiān)控終端基礎(chǔ)知識...............................................207

8.4.1應(yīng)用背景.....................................................207

8.4.2系統(tǒng)組成.....................................................207

8.4.3典型系統(tǒng).....................................................209

第九章視頻編碼壓縮技術(shù)..................................................210

9.1多媒體技術(shù)基礎(chǔ)......................................................210

9.1.1圖像的色彩模型..............................................210

9.1.2圖像的色彩空間變換...........................................212

9.1.3圖像的格式與質(zhì)量..............................................213

9.1.4數(shù)據(jù)壓縮方法.................................................214

9.2靜態(tài)圖像壓縮技術(shù)....................................................217

9.2.1色相變換過程.................................................218

9.3視頻（動(dòng)態(tài)圖像）編碼壓縮................................................221

9.3.1視頻壓縮的必要性.............................................221

9.3.2視頻壓縮的可行性..............................................222

9.3.3圖像格式說明.................................................222

9.3.4逐行掃描與隔行掃描...........................................225

9.3.5幀率、碼流與分辨率...........................................225

9.3.6視頻編碼模型.................................................226

9.3.7運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)介紹.............................................227

9.4主流視頻編碼技術(shù)....................................................228

9.4.1MJPEG編碼壓縮...............................................228

9.4.2MPEG-4技術(shù)介紹..............................................229

9.4.3H.264技術(shù)說明...............................................232

9.4.4H.265技術(shù)說明...............................................234

9.4.5視頻編解碼技術(shù)應(yīng)用...........................................235

第十章高清視頻監(jiān)控技術(shù)...................................................238

10.1模擬監(jiān)控高清........................................................238

10.1.1電視制式及分辨率.............................................238

10.1.2高清模擬攝像機(jī)...............................................239

10.1.3高清信號傳輸.................................................239

10.1.4高清顯示設(shè)備.................................................239

10.2數(shù)字時(shí)代高清技術(shù)....................................................240

10.2.1高清電視（HDTV）標(biāo)準(zhǔn).........................................240

10.2.2高清IP攝像機(jī)................................................240

10.2.3高清攝像機(jī)的優(yōu)勢.............................................241

10.2.4覆蓋范圍.....................................................241

10.2.5圖像細(xì)部特征.................................................242

10.2.6數(shù)字云臺功能.................................................242

10.2.7視頻校正與處理...............................................242

10.2.8360度全景攝像機(jī)..............................................242

10.3高清攝像機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)................................................243

10.4高清監(jiān)控的障礙......................................................245

10.5高清攝像機(jī)的應(yīng)用....................................................246

10.5.1需求分析.....................................................246

10.5.2像素?cái)?shù)量計(jì)算.................................................246

10.5.3攝像機(jī)選型...................................................247

10.5.4系統(tǒng)架構(gòu)說明.................................................247

10.5.5視頻傳輸與存儲...............................................248

第H-一章HDCVI技術(shù)........................................................249

11.1HDCVI技術(shù)白皮書...................................................249

11.1.1同SDI高清相比...............................................251

11.1.2同網(wǎng)絡(luò)高清相比...............................................252

11.1.3獨(dú)特新亮點(diǎn)：.................................................253

11.2HDCVI攝像機(jī)常見問題與故障排查方法................................253

11.2.1菜單設(shè)置方法.................................................253

11.2.2HDCVI攝像機(jī)的圖像異常......................................256

11.2.3圖像質(zhì)量不好或者異常.........................................257

11.2.4上電后無反應(yīng)不斷重啟.........................................258

11.2.5HDCVI攝像機(jī)的施工要點(diǎn)......................................258

第十二章硬盤知識簡介.......................................................259

12.1硬盤分類............................................................259

12.2基本參數(shù)............................................................259

12.3制造廠商............................................................261

12.4尺寸................................................................262

12.5接口............................................................262

12.6物理結(jié)構(gòu)............................................................264

12.7數(shù)據(jù)保護(hù)............................................................266

12.8PC硬盤和DVR硬盤的區(qū)別...........................................266

12.9PC硬盤與DVR專用硬盤含義........................................267

12.9.1普通PC硬盤..................................................267

12.9.2DVR專用硬盤................................................267

12.9.3企業(yè)硬盤與DVR專用硬盤不可替代.............................267

12.9.4PC硬盤與DVR專用硬盤具體差別..............................268

第十三章術(shù)語..............................................................270

第一章安防監(jiān)控概述

1.1安全防范基礎(chǔ)知識

1.1.1安全防范基本概念

根據(jù)現(xiàn)在漢語詞典的解釋，所謂安全，就是沒有危險(xiǎn)、不受侵害、不出事故；所謂防范，就是防

備、戒備，而防備是指作好準(zhǔn)備以應(yīng)付攻擊或避免受害，戒備是指防備和保護(hù)。

綜合上述解釋，是否可以給安全防范下如下定義：做好準(zhǔn)備和保護(hù)，以應(yīng)付攻擊或者避免受害，從而

使被保護(hù)對象處于沒有危險(xiǎn)、不受侵害、不出現(xiàn)事故的安全狀態(tài)。顯而易見，安全是目的，防范是手

段，通過防范的手段達(dá)到或?qū)崿F(xiàn)安全的目的，就是安全防范的基本內(nèi)涵。

1.1.2安全防范的三種基本防范手段：人防、物防和技防

安全防范是社會(huì)公共安全的一部分，安全防范行業(yè)是社會(huì)公共安全行業(yè)的一個(gè)分支。就防范手段

而言，安全防范包括人力防范、實(shí)體（物）防范和技術(shù)防范三個(gè)范疇。其中人力防范和實(shí)體防范是古

已有之的傳統(tǒng)防范手段，它們是安全防范的基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些傳統(tǒng)的防范手段也

不斷融入新科技的內(nèi)容。技術(shù)防范的概念是在近代科學(xué)技術(shù)（最初是電子報(bào)警技術(shù)）用于安全防范領(lǐng)

域并逐漸形成的一種獨(dú)立防范手段的過程中所產(chǎn)生的一種新的防范概念。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)

展和普及應(yīng)用，“技術(shù)防范”的概念也越來越普及，越來越為警察執(zhí)法部門和社會(huì)公眾所認(rèn)可和接受，

以致成為使用頻率很高的一個(gè)新詞匯，技術(shù)防范的內(nèi)容也隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷更新。在科學(xué)技

術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)今時(shí)代，可以說幾乎所有的高新技術(shù)都將或遲或早的移植、應(yīng)用于安全防范工作中。

因此，“技術(shù)防范”在安全防范技術(shù)中的地位和作用將越來越重要，它已經(jīng)帶來了安全防范的一次新的

革命。

安全防范的三個(gè)基本要素是：探測、延遲與反應(yīng)。探測（Detection）是指感知顯形和隱性風(fēng)險(xiǎn)事

件的發(fā)生并發(fā)出報(bào)警；延遲（Delay）是指延長和推延風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的進(jìn)程；反應(yīng)（Response）是指組

織力量為制止風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生所采取的快速行動(dòng)。在安全防范的三種基本手段中，要實(shí)現(xiàn)防范的最終

目的，都要圍繞探測、延遲、反應(yīng)這三個(gè)基本防范要素開展工作、采取措施，以預(yù)防和阻止風(fēng)險(xiǎn)事件

的發(fā)生。當(dāng)然，三種防范手段在實(shí)施防范的過程中，所起的作用有所不同。

基礎(chǔ)的人力防范手段（人防）是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(xiǎn)的發(fā)生，在自

身力量不足時(shí)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(xiǎn)的發(fā)生或處理已發(fā)生的危險(xiǎn)。

實(shí)體防范(物防)的主要作用在于推遲危險(xiǎn)的發(fā)生，為“反應(yīng)“提供足夠的時(shí)間。現(xiàn)代的實(shí)體防

范，已不是單純物質(zhì)屏障的被動(dòng)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

地可能性變小，增大延遲時(shí)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。

技術(shù)防范手段可以說是人力防范手段和實(shí)體防范手段的功能延伸和加強(qiáng)，是對人力防范和實(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(gè)基本要素中間不斷地增加高科技含量，不斷提高探測能力、延遲能力和反應(yīng)能力，使

防范手段真正起到作用，達(dá)到預(yù)期的目的。

探測、延遲和反應(yīng)三個(gè)基本要素之間是相互聯(lián)系、缺一不可的關(guān)系。一方面，探測要準(zhǔn)確無誤、

延遲時(shí)間長短要合適，反應(yīng)要迅速；另一方面，反應(yīng)的總時(shí)間應(yīng)小于(至多等于)探測加延遲的總時(shí)

間。

1.1.3安全防范技術(shù)與安全技術(shù)防范

安全防范技術(shù)是用于安全防范的專門技術(shù)，在國外，安全防范技術(shù)通常分為三類：物理技術(shù)防范

(PhysicalProtection)、電子防范技術(shù)(ElectronicProtection)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)防范技術(shù)(Biometric

Protection),這里的物理防范技術(shù)主要指實(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)

物設(shè)施、設(shè)備和產(chǎn)品(如門、窗、柜、鎖等)；電子防范技術(shù)主要是指應(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(bào)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。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)防范技術(shù)是法庭科學(xué)的物證鑒定技術(shù)和安全防

范技術(shù)中的模式識別相結(jié)合的產(chǎn)物，他主要是指利用人體的生物學(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)。

安全技術(shù)防范是以安全防范技術(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。他是以預(yù)防損失和預(yù)防犯罪為

目的的一項(xiàng)公安業(yè)務(wù)和社會(huì)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)；而對于社會(huì)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(huì)公眾提供一種安全服務(wù)的產(chǎn)業(yè)。既然是一種產(chǎn)業(yè)，就要有產(chǎn)品的研制與開發(fā)，就要有系統(tǒng)的設(shè)

計(jì)與工程的施工、服務(wù)和管理。

1.1.4安全防范技術(shù)的專業(yè)體系

安全技術(shù)防范作為社會(huì)公共安全科學(xué)技術(shù)的一個(gè)分支，具有其相對獨(dú)立的技術(shù)內(nèi)容和專業(yè)體系。

根據(jù)我國安全防范行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展，我們可以將安全防范技術(shù)按照學(xué)科專業(yè)、產(chǎn)品屬性和

應(yīng)用領(lǐng)域的不同進(jìn)行如下分類：

1.入侵探測與防盜報(bào)警技術(shù)

2.視頻監(jiān)控技術(shù)

3.出入口目標(biāo)識別與控制技術(shù)

4.報(bào)警信息傳輸技術(shù)

5.移動(dòng)目標(biāo)反劫、防盜報(bào)警技術(shù)

6.社區(qū)安防與社會(huì)救助應(yīng)急報(bào)警技術(shù)

7.實(shí)體防護(hù)技術(shù)

8.防爆安檢技術(shù)

9.安全防范網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)集成技術(shù)

10.安全防范工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

由于安全防范技術(shù)是正在發(fā)展中的新興技術(shù)領(lǐng)域，因此上述專業(yè)的劃分只具有相對意義。實(shí)際上

上述各項(xiàng)專業(yè)技術(shù)本身，都涉及諸多不同的自然科學(xué)和技術(shù)的門類,它們之間又互相交叉和相互滲透，

專業(yè)的界限會(huì)變得越來越不明顯，同一技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于不同專業(yè)的情況也會(huì)越來越多。

我公司主要涉及的是視頻監(jiān)控技術(shù)，但目前的視頻監(jiān)控技術(shù)也不是單一的，也涉及到與入侵探測、

防盜報(bào)警系統(tǒng)相結(jié)合的一些聯(lián)動(dòng)報(bào)警技術(shù)。

1.2視頻監(jiān)控簡介

本文介紹的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要指的是閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)的視頻信號是非公開傳

輸?shù)?，只能提供給特定的使用者觀看，因此稱為閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。英文縮寫是：CCTV(closed-circuit

television),閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)跨行業(yè)的綜合性保安系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)用了世界上最先進(jìn)的傳感技

術(shù)、監(jiān)控?cái)z像技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，組成一個(gè)多功能全方位監(jiān)控的高智能化的處理系統(tǒng)。閉

路電視監(jiān)控系統(tǒng)因其能給人最直接的視覺、聽覺感受，以及對被監(jiān)控對象的可視性、實(shí)時(shí)性及客觀性

的記錄，因而已成為當(dāng)前安全防范領(lǐng)域的主要手段，被廣泛應(yīng)用.

視頻監(jiān)控系統(tǒng)一直是監(jiān)控領(lǐng)域中的熱點(diǎn)，它以直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而在各個(gè)行業(yè)得到廣泛

應(yīng)用，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與電子、通信的發(fā)展息息相關(guān)，就其發(fā)展的階段看，主要經(jīng)歷了以下階段。

1.2.1基于模擬傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)

在20世紀(jì)90年代初及其以前，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，

即模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這種基于模擬圖像的視頻監(jiān)控系統(tǒng)從電視機(jī)、攝像機(jī)誕生的那天，就已經(jīng)誕生。

其視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、視頻切換矩陣、監(jiān)視器、錄像機(jī)等組成，通過視頻線、控制線連接，主

要用于安保、生產(chǎn)管理場合。其特點(diǎn)是模擬視頻信號傳輸，使用串口控制，傳輸距離有限，遠(yuǎn)距離傳輸

需要光傳輸設(shè)備，監(jiān)控方式單一，智能化，集成度不高。

系統(tǒng)構(gòu)成：前端攝像機(jī)+視頻光端機(jī)+視頻矩陣+VCR

攝像機(jī)

1.2.2?；旌弦曨l監(jiān)控系統(tǒng)

20世紀(jì)90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)處理能力的提高和數(shù)字視頻技術(shù)、嵌入式技術(shù)的發(fā)展，人們利用

計(jì)算機(jī)以及專用大規(guī)模集成電路的高速數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行視頻的采集和處理，從而大大提高了圖像質(zhì)量,

增強(qiáng)了視頻監(jiān)控的功能。整個(gè)系統(tǒng)的視頻、音頻信號的采集、存儲主要為數(shù)字形式，質(zhì)量較高，但是視

頻信號的傳輸和現(xiàn)實(shí)，基本還是模擬信號。DVR（數(shù)字硬盤錄像機(jī)）是第二代多媒體監(jiān)控系統(tǒng)的核心產(chǎn)

品，有采用PC平臺（己經(jīng)趨于淘汰）和嵌入式DVR兩種流行產(chǎn)品。在較大型的項(xiàng)目中，仍然會(huì)使用視

頻矩陣，使圖像能夠分配給任意的監(jiān)視器使用。整個(gè)系統(tǒng)數(shù)字視頻信號和模擬視頻信號處理并存。

控制鍵盤

1.2.3網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)

到了20世紀(jì)90年代末特別是近5年；隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬、計(jì)算機(jī)處理能力和存儲容量的迅速提高，

以及各種實(shí)用視頻信息處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控進(jìn)入了全新的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，稱為第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，

網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為

核心，以智能實(shí)用的圖像分析為特色，引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術(shù)革命。

第三代視頻監(jiān)控領(lǐng)域，集中了多媒體技術(shù)、數(shù)字圖像處理及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)茸钚录夹g(shù)。不僅僅可

以解決圖像傳輸、遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)場信號采集等監(jiān)控功能，還可提供高質(zhì)量的監(jiān)控圖像和便捷的監(jiān)控方

式。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般基于TCP/IP架構(gòu)，符合通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢。系統(tǒng)所有硬件軟件全都采用

專業(yè)設(shè)計(jì)、具備專業(yè)的制造工藝。在編解碼方面，采用專用的高速DSP處理芯片，系統(tǒng)軟件采用穩(wěn)定

性最高的實(shí)時(shí)專用操作系統(tǒng)，因此具有功能強(qiáng)大、可靠性高、功耗小、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、軟件的擴(kuò)展

升級方便等優(yōu)點(diǎn)，具有非常廣泛而靈活的應(yīng)用。示意圖如下：

1.2.4大規(guī)模數(shù)?；旌弦曨l監(jiān)控系統(tǒng)

近幾年，平安城市、智慧城市概念以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)從早期的僅僅提供

清晰的，可控制的圖像到目前的越來越多的面向用戶實(shí)戰(zhàn)需求、面向各種業(yè)務(wù)處理以及智能化應(yīng)用發(fā)

展。用戶的需求也由早期的需要機(jī)器設(shè)備提供清晰可用的視頻信號發(fā)展到了需要機(jī)器設(shè)備在原始視頻

信號的基礎(chǔ)上提供更多的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用；面對越來越海量的設(shè)備和信息，用戶越來越多的需要通過智能化

應(yīng)用，用機(jī)器代替人力協(xié)助處理信息，人工智能可以對信息進(jìn)行識別、統(tǒng)計(jì)、歸納、挖掘等處理，輔

助使用者進(jìn)行決策，擺脫過去諸如人工視頻巡檢、監(jiān)看、設(shè)備維護(hù)等這種繁重的體力勞動(dòng)。軟件在視

頻監(jiān)控中的作用越來越大，同時(shí)TCP/IP技術(shù)由于其自生的一些問題，還是不能完全取代模擬以及非

IP數(shù)字信號技術(shù)。因此，面對復(fù)雜的應(yīng)用，在一些大型項(xiàng)目中，會(huì)涉及到大規(guī)模、多技術(shù)混合應(yīng)用的

的情況，同時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也開始向多業(yè)務(wù)處理，模數(shù)混合發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用為目的。

系統(tǒng)構(gòu)成：攝像機(jī)+光端機(jī)+多功能矩陣+DVR/DVS+SAN/NAS+流媒體服務(wù)

器+綜合業(yè)務(wù)管理平臺

客戶端

—????

流媒體服務(wù)犧集中存儲群

第二章前端部分知識

2.1攝像機(jī)基礎(chǔ)知識

2.1.1圖像傳感器原理

現(xiàn)代安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開圖像傳感器技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展.而在圖像傳感器中，日商所獨(dú)占的CCD

傳感器與百家爭鳴的CMOS傳感器都在盡力克服自身的缺點(diǎn)，希望成為市場上的主流技術(shù)。

CCD/CMOS傳感器技術(shù)簡介

1)技術(shù)簡介

CCD/CMOS圖像傳感器是當(dāng)前主流的兩種器件，其實(shí)物如下圖所示。從外觀上看它們并沒有實(shí)質(zhì)的

差異。

CCDCMOS

傳感器實(shí)物

CCD(ChargeCoupledDevice)是電荷耦合器件的英文簡寫。它由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室于1969年發(fā)明。

CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor),是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的英文簡寫。它本意

是一種半導(dǎo)體制造工藝，當(dāng)標(biāo)識圖像傳感器時(shí)特制采用CMOS工藝制造的器件。

2)成像原理

無論是CCD還是CMOS,它們都采用感光元件作為影像捕獲的基本手段，CCD/CMOS感光元件單元的核

心都是一個(gè)感光二極管，該二極管在接受光線照射之后能夠產(chǎn)生輸出電流或電壓，而電流的強(qiáng)度則與

光照的強(qiáng)度對應(yīng)。輸出的電壓或電流經(jīng)過放大器放大，A/D轉(zhuǎn)換后就成為可以被計(jì)算機(jī)其他數(shù)字器件處

理的圖像數(shù)據(jù)。

基本工作流程如下圖：

基本工作流程

由于每個(gè)像素單元是一樣的，所以對光線的反應(yīng)也近似，這樣是沒有辦法區(qū)分出色彩的，因此在

彩色成像時(shí)，按照一定的規(guī)律在每個(gè)像素前放置一個(gè)微小的顏色透鏡，這樣就可以使不同的像素單元

僅對某一色彩的光線產(chǎn)生光敏特性。根據(jù)建立在大量統(tǒng)計(jì)規(guī)律的基礎(chǔ)上所體現(xiàn)的人的視覺特性，目前

多采用RGB(red,green,blue)三原色矩陣來對顏色進(jìn)行分離如同圖所示。這樣每個(gè)像素單元對光

的反應(yīng)就表示一種顏色的光強(qiáng)，在該像素點(diǎn)上的其他顏色就依據(jù)周圍像素的顏色強(qiáng)度通過差值來得到,

這個(gè)差值過程通常也稱為解馬賽克。其過程如下圖所示。通過這種方式雖然降低了圖像顏色的分辨率，

但用一片傳感器就可以獲得彩色圖像數(shù)據(jù)，同是減少了要存貯的數(shù)據(jù)量。

利用GRB矩陣采集彩色圖像

彩色還原原理

2.1.1.2CCD/CMOS傳感器主要區(qū)別

CCD和CMOS固態(tài)圖像傳感器在光檢測方面都利用了硅的光電效應(yīng)原理，其根本不同點(diǎn)在于像素光

生成電荷的讀出方式。造成這種差異的原因在于：CCD的特殊工藝可保證數(shù)據(jù)在傳送時(shí)不會(huì)失真，因

此各個(gè)象素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進(jìn)行放大處理；而CMOS工藝的數(shù)據(jù)在傳送距離較長時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，

因此，必須先放大再整合各個(gè)象素的數(shù)據(jù)。

對于CMOS傳感器,每一個(gè)感光元件都直接整合了放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換邏輯，當(dāng)感光二極管接受光照、

產(chǎn)生模擬的電信號之后，電信號首先被該感光元件中的放大器放大,然后直接轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號。

換句話說，在CMOS傳感器中，每一個(gè)感光元件都可產(chǎn)生最終的數(shù)字輸出。CMOS圖像傳感器芯片的結(jié)構(gòu)

如圖所示。典型的CMOS像素單元主要由感光區(qū)和采樣電容及放大器構(gòu)成，多個(gè)單元構(gòu)成一個(gè)像素陣列

（二維可編址傳感器陣列），傳感器的每一列與一個(gè)位線相連，行允許、線允許所選擇的行內(nèi)每一個(gè)敏

感單元輸出信號送入它所對應(yīng)的位線上，位線末端是多路選擇器，按照各列獨(dú)立的列編址進(jìn)行選擇，

輸出相應(yīng)像素信號。

CMOS傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

而在CCD傳感器中，每一個(gè)感光元件都不對輸出的電流作進(jìn)一步的處理，而是將它直接輸出到感光

元件的存儲單元，由于感光元件生成的電信號實(shí)在太微弱了，無法直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換工作，因此這些

輸出數(shù)據(jù)必須做統(tǒng)一的放大處理，這項(xiàng)任務(wù)是由CCD傳感器中的放大器專門負(fù)責(zé)，經(jīng)放大器處理之后，

每個(gè)像點(diǎn)的電信號強(qiáng)度都獲得同樣幅度的增大；但由于CCD本身無法將模擬信號直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，

因此還需要一個(gè)專門的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行處理。但在周邊組成上，CCD的感光元件與CMOS的感光元件也

不相同，如下圖所示，CCD的感光元件除了感光二極管之外，包括一個(gè)用于控制相鄰電荷的存儲單元,

感光二極管占據(jù)了絕大多數(shù)面積，不像CMOS那樣，每個(gè)感光元件還集成了采樣電容、放大器、A/D裝換

等器件。因此在相同面積下，CCD的感光區(qū)域占據(jù)了較多的面積，而CMOS由于其復(fù)雜結(jié)構(gòu)，感光面積比

CCD降低了約20%甚至更多。

圖表CCD傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

正是由于CCD與CMOS的結(jié)構(gòu)工藝的不同，導(dǎo)致了他們在物理特性上的很多差異,主要有以下幾方面：

?靈敏度差異

由于CMOS的采樣及放大電路與感光區(qū)集成在一起，所以CMOS的有效感光面積就比CCD小了很多,

表現(xiàn)就是在相同像素面積的情況下，CMOS的靈敏度比CCD低很多。

?分辨率差異

如上所述，CMOS每個(gè)像素的構(gòu)成相對復(fù)雜，因此像素尺寸通常不容易做的更小，所以在相同尺寸（感

光面積）的情況下，CMOS集成的像素?cái)?shù)一般情況下比CCD要少，導(dǎo)致相同尺寸的分辨率較低。

?噪聲差異

由于CMOS傳感器的每個(gè)感光二極管都需搭配一個(gè)放大器，而放大器屬于模擬電路，很難讓每個(gè)

放大器所得到的結(jié)果保持一致，因此與只有一個(gè)放大器放在芯片邊緣的CCD傳感器相比，CMOS

傳感器的噪聲就會(huì)增加很多，影響圖像品質(zhì)