1、第一章第一章 安全技术防范系统安全技术防范系统第二节第二节 视频安防监控系统视频安防监控系统(P28)(P28)(P28)(P28)(P29)(P29)(P30)(P30)(P39)(P39)(P46)(P46)(P51)(P51)一、视频安防监控系统的基本组成一、视频安防监控系统的基本组成(P29)(P29)（一）组成：由前端系统（前端设备）、传输（一）组成：由前端系统（前端设备）、传输系统和终端系统（终端设备）组成。系统和终端系统（终端设备）组成。（二）视频安防监控系统的基本特点（二）视频安防监控系统的基本特点 实时性、高灵敏性、监视范围大、便于隐蔽和遥实时性、高灵敏性、监视范围大、便于隐
2、蔽和遥控、不可见光转换为可见光图像、长期有效性、可控、不可见光转换为可见光图像、长期有效性、可在人类无法生存的环境工作、资料长期保存在人类无法生存的环境工作、资料长期保存前端设备前端设备传输系统传输系统终端设备终端设备 二、前端设备（二、前端设备（P30P30）（一）视频摄像机（一）视频摄像机 1 1摄像机的分类摄像机的分类 1 1）按摄取的图像种类分：）按摄取的图像种类分：黑白摄像机黑白摄像机 彩色摄像机彩色摄像机 彩色转黑白摄像机彩色转黑白摄像机 2 2）按适用照度来分）按适用照度来分 普通摄像机普通摄像机 低照度摄像机低照度摄像机 微光摄像机：微光摄像机：此种摄像机可以工作在照度极低的环
3、此种摄像机可以工作在照度极低的环境中，如在月光、星光下甚至阴天的夜晚，境中，如在月光、星光下甚至阴天的夜晚，其最低照度可达其最低照度可达0.0001Lux0.0001Lux。3 3）按适用光谱范围分）按适用光谱范围分 可见光摄像机可见光摄像机 非可见光摄像机：它可将非可见照射非可见光摄像机：它可将非可见照射下人眼看不到的信息转变为可见光图像。下人眼看不到的信息转变为可见光图像。主要有主要有 ：X X射线摄像机、红外线摄像机射线摄像机、红外线摄像机（新出现的热成像摄像机）和紫外线摄像机。（新出现的热成像摄像机）和紫外线摄像机。二、前端设备（二、前端设备（P30P30）（一）视频摄像机（一）视频摄
4、像机 2 2CCDCCD摄像机（摄像机（P31P31）(1).(1).主要主要技术指标。技术指标。电视制式：黑白电视我国为电视制式：黑白电视我国为 D D 制式；彩制式；彩色我国为色我国为PALDPALD制，每帧图像扫描制，每帧图像扫描625625行，场频行，场频50Hz50Hz。摄像器件尺寸：常见的有摄像器件尺寸：常见的有 1/21/2英寸，英寸，1/31/3英寸和英寸和1/41/4英寸等。英寸等。像素：像素：CCDCCD摄像器件摄像器件的像素越多，摄像器件摄像器件的像素越多，图像的分辨率就越高、越清晰。图像的分辨率就越高、越清晰。图像的清晰度，又称为水平解析度，是摄图像的清晰度，又称为水平
5、解析度，是摄像机的一项很重要的技术指标，它的数值除与摄像像机的一项很重要的技术指标，它的数值除与摄像器件及镜头的质量有关外，还与摄像系统的频道宽器件及镜头的质量有关外，还与摄像系统的频道宽度直接相关，用电视线（度直接相关，用电视线（TVLTVL）表示。）表示。一般频道一般频道宽度增加宽度增加1MHZ1MHZ，清晰度将增加，清晰度将增加80TVL80TVL。摄像机的灵敏度摄像机的灵敏度(最低照度最低照度)：摄像机要求：摄像机要求的最低照度的最低照度LuxLux的数值越小的数值越小,摄像机的灵敏度就越高摄像机的灵敏度就越高。某些黑白摄像机的最低照度可达某些黑白摄像机的最低照度可达0.0001-0.
6、0001-0.00001Lux0.00001Lux。信噪比（信噪比（dBdB）：信噪比是指摄像机输出图）：信噪比是指摄像机输出图像的信号与噪声之比。像的信号与噪声之比。比值越高，图像上呈现的噪比值越高，图像上呈现的噪声干扰就越小，图像质量越好，一般应大于声干扰就越小，图像质量越好，一般应大于45dB45dB。同步方式：内同步、外同步、与电源同步。同步方式：内同步、外同步、与电源同步。视频输出：指摄像机输出的黑白或彩色全视频输出：指摄像机输出的黑白或彩色全视频信号的幅度。通常规定为视频信号的幅度。通常规定为1Vp-p751Vp-p75。镜头接口：分为镜头接口：分为CSCS型和型和C C型两种安装
7、方式。型两种安装方式。(P33)(P33)一般情况下，一般情况下，CSCS型镜头应安装在具有型镜头应安装在具有CSCS型接口型接口的摄像机上；而的摄像机上；而C C型镜头应安装在具有型镜头应安装在具有C C型接口的型接口的摄像机上。但有时无法配套使用时，摄像机上。但有时无法配套使用时，C C型镜头可型镜头可以安装在以安装在CSCS型接口的摄像机上，型接口的摄像机上，不过要附加一个不过要附加一个CSCS改改C C型的镜座的圈（厚约型的镜座的圈（厚约5mm5mm），以确保后焦距），以确保后焦距的尺寸，的尺寸，否则图像不清楚。否则图像不清楚。换句话说，换句话说，C C型镜头型镜头（附加接圈后）与（附
8、加接圈后）与CSCS型镜头都可以安装在型镜头都可以安装在CSCS型接型接口的摄像机上，口的摄像机上，CSCS型镜头不能安装在型镜头不能安装在C C型接口的摄型接口的摄像机上。像机上。C C型镜头的型镜头的Z=17.52mmZ=17.52mm，而，而CSCS型镜头的型镜头的Z=12.52mmZ=12.52mm二、前端设备（二、前端设备（P30P30）（二）摄像机用镜头（二）摄像机用镜头 （P34P34）镜头的作用是把被摄景物准确成像在摄像镜头的作用是把被摄景物准确成像在摄像器件的靶面上，并构成一幅清晰的光学图像，以器件的靶面上，并构成一幅清晰的光学图像，以便转换为电信号进行后期信息处理。便转换为
9、电信号进行后期信息处理。1 1镜头成像原理：镜头成像原理：凸透镜成像的一般公式：凸透镜成像的一般公式：1/s+1/s=1/f1/s+1/s=1/f（s s为物距，为物距，ss为像距，为像距，f f为焦距）。为焦距）。2 2镜头的技术参数镜头的技术参数 （1 1）焦距）焦距：选择镜头时，应根据摄像机与被：选择镜头时，应根据摄像机与被监控目标的距离和目标物的大小来选择镜头焦距监控目标的距离和目标物的大小来选择镜头焦距的尺寸。的尺寸。（2 2）聚焦）聚焦 （3 3）线放大率）线放大率：景物在摄像器件上成像的大：景物在摄像器件上成像的大小，与物距、焦距和景物的大小有关。小，与物距、焦距和景物的大小有关
10、。当焦距当焦距 f f固定时，固定时，物距越小，成像尺寸越大。物距越小，成像尺寸越大。（4 4）视场角）视场角：视场角仅随焦距：视场角仅随焦距f f变化，变化，f f变长变长，视场角减小，视场角减小，f f变短，视场角增大。变短，视场角增大。2 2镜头的技术参数镜头的技术参数 （5 5）光圈的相对孔径：）光圈的相对孔径：相对孔径相对孔径=D/f,D=D/f,D为有效进光孔径，为有效进光孔径，f f为为焦焦 距。相对孔径越大，通过的光就越多。距。相对孔径越大，通过的光就越多。光圈指光圈指 数数F=f/D=1/F=f/D=1/相对孔径，相对孔径，显然，光圈指数越小，显然，光圈指数越小，光圈开得就越
11、大，成像面上的照度也就越大。光圈开得就越大，成像面上的照度也就越大。换句话说，在光圈指数序列中，前一个标值正换句话说，在光圈指数序列中，前一个标值正 好是后一个标值所对应曝光量的好是后一个标值所对应曝光量的 2 2倍。倍。在有些在有些 镜头上仅表明最小的镜头上仅表明最小的F F值，用来表示镜头的曝值，用来表示镜头的曝 光特性，这个值越小，镜头的曝光特性越好。光特性，这个值越小，镜头的曝光特性越好。3.3.镜头的种类镜头的种类 （1 1）按光圈的调整方式划分：）按光圈的调整方式划分：手动和自动光圈镜头手动和自动光圈镜头 自动光圈镜头：根据现场照度变化，光圈大自动光圈镜头：根据现场照度变化，光圈大
12、小可由摄像机自动控制调整的镜头。小可由摄像机自动控制调整的镜头。（2 2）按镜头焦距的尺寸来分：）按镜头焦距的尺寸来分：广角镜头广角镜头 超广角镜头超广角镜头 远摄镜头远摄镜头 标准镜头标准镜头（3 3）按镜头焦距尺寸是否可变来分：）按镜头焦距尺寸是否可变来分：定焦距镜头定焦距镜头 变焦距镜头：变焦距镜头：焦距可在一定范围内连续变。焦距可在一定范围内连续变。（4 4）按镜头聚焦的调整方式来分：手动和自动聚焦。）按镜头聚焦的调整方式来分：手动和自动聚焦。（5 5）按镜头的安装方式来分：）按镜头的安装方式来分：C C型和型和CSCS型。型。（6 6）按镜头的尺寸来分：）按镜头的尺寸来分：1/21/
13、2寸、寸、1/31/3寸寸 、2/3 2/3寸寸 、1/41/4寸等寸等（7 7）按镜头参数可调整的项目来分（）按镜头参数可调整的项目来分（P37P37）三可变镜头镜头的光圈、焦距和聚焦均可人为调整。两可变镜头一般是自动光圈，而聚焦、焦距可人为调整。一可变镜头一般是自动光圈、自动聚焦，而只有焦距可人为控制。（8 8）按镜头的结构或不同的使用条件来分：）按镜头的结构或不同的使用条件来分：可分为普通镜头、小孔镜头和其他特种镜头。可分为普通镜头、小孔镜头和其他特种镜头。4 4变焦距镜头变焦距镜头 是指焦距在一定范围内连续可变的镜头。是指焦距在一定范围内连续可变的镜头。当在监视区域内，要想实现既能进行
14、大视场当在监视区域内，要想实现既能进行大视场的观察，又能进行局部场面的特写就必须使的观察，又能进行局部场面的特写就必须使用变焦距镜头。用变焦距镜头。变焦距镜头最重要的参数就是变焦比，变焦距镜头最重要的参数就是变焦比，它等于最长焦距与最短焦距之比，它等于最长焦距与最短焦距之比，也就是通也就是通常说的倍变焦、常说的倍变焦、1010倍变焦等。倍变焦等。5.5.自动光圈镜头自动光圈镜头 镜头焦距发生变化，特别是摄取的景物亮镜头焦距发生变化，特别是摄取的景物亮度变化较大时，会使摄像器件上获得的光照度度变化较大时，会使摄像器件上获得的光照度发生强烈变化，此时光圈自动跟踪控制就显得发生强烈变化，此时光圈自动
15、跟踪控制就显得尤为方便和重要。尤为方便和重要。目前分为视频信号控制方式和直流电压控目前分为视频信号控制方式和直流电压控制方式，购买镜头时要注意与摄像机所支持的制方式，购买镜头时要注意与摄像机所支持的方式相配合。方式相配合。二、前端设备（二、前端设备（P30P30）（三）配套设备（三）配套设备(P38)(P38)1 1摄像机防护罩：功能是防尘、防雨雪风摄像机防护罩：功能是防尘、防雨雪风霜、自动调节温度等，根据需要，还可以附加霜、自动调节温度等，根据需要，还可以附加防爆、防砸、防腐蚀、防冲击、防烟雾、防辐防爆、防砸、防腐蚀、防冲击、防烟雾、防辐射等一些特殊的功能。射等一些特殊的功能。2 2摄像机云
16、台及支架：分为手动式和电动摄像机云台及支架：分为手动式和电动式。云台不仅起到支撑和安装摄像机的作用，式。云台不仅起到支撑和安装摄像机的作用，更重要的是扩大了摄像机的监视范围。更重要的是扩大了摄像机的监视范围。三、三、监控系统的终端设备（监控系统的终端设备（P39P39）（一）（一）视频处理显示记录设备视频处理显示记录设备 1 1监视器监视器 一般应根据值班人员的观看距离，即控一般应根据值班人员的观看距离，即控制台与电视墙的距离来选择监视器的屏幕大制台与电视墙的距离来选择监视器的屏幕大小，通常规律是观看距离为监视器屏幕对角小，通常规律是观看距离为监视器屏幕对角线尺寸的倍较为适宜。线尺寸的倍较为适
17、宜。2 2视频分配器视频分配器 视频分配器用来将一路输入分配为多路同视频分配器用来将一路输入分配为多路同样的视频信号输出，对输入视频信号按照需要样的视频信号输出，对输入视频信号按照需要进行电压幅度放大或功率放大，并对远距离传进行电压幅度放大或功率放大，并对远距离传输来的视频信号进行频率补偿。输来的视频信号进行频率补偿。3 3时间日期、字符发生器时间日期、字符发生器4 4视频多画面分割器（视频多画面分割器（P40P40）（1 1）工作原理：采用图像压缩和数字化的方法，）工作原理：采用图像压缩和数字化的方法，将多个摄像机的图像信号经模数转换，并经将多个摄像机的图像信号经模数转换，并经 适当比例压缩
18、后存入帧存储器，再经过数模适当比例压缩后存入帧存储器，再经过数模 转换后把几个画面按同样的比例压缩在一个监转换后把几个画面按同样的比例压缩在一个监 视器的屏幕上，在不同的部位进行显示视器的屏幕上，在不同的部位进行显示，同时同时 有的画面分割器还带有内置顺序切换起的功能。有的画面分割器还带有内置顺序切换起的功能。目前有目前有4 4画面分割器、画面分割器、9 9画面分割器、画面分割器、1616画面分画面分 割器等。通常它不具备视频切换功能。割器等。通常它不具备视频切换功能。（2 2）功能）功能 （P40P40）:单画面显示、多画面分割显示单画面显示、多画面分割显示 5 5长延时录像机长延时录像机
19、6 6硬盘录像机硬盘录像机 (1)PC (1)PC式硬盘录像机式硬盘录像机 (2)(2)嵌入式硬盘录像机嵌入式硬盘录像机（二）（二）视频信号控制切换设备视频信号控制切换设备 1 1顺序切换器（云台镜头控制器）顺序切换器（云台镜头控制器）2 2视频矩阵切换控制器（视频矩阵切换控制器（P45P45）采用单片机控制，具有多路视频输入和采用单片机控制，具有多路视频输入和多路视频输出，可根据需要将任何一路的摄多路视频输出，可根据需要将任何一路的摄像机输入图像切换至任意一路的输出监视器像机输入图像切换至任意一路的输出监视器上进行显示，操作灵活方便。上进行显示，操作灵活方便。而且有较强的而且有较强的控制功能
20、，能起到整个视频监控系统主机的控制功能，能起到整个视频监控系统主机的作用，又称为视频矩阵切换作用，又称为视频矩阵切换 /控制主机。控制主机。视频矩阵切换器主要功能（视频矩阵切换器主要功能（P45P45，问答题）：，问答题）：矩阵视频切换功能可以将任意一路的输入图像在任意一路的输出监视器上进行显示。前端控制功能通过矩阵上的按键或配套的控制键盘，可以对系统的各种设备进行控制，如云台的旋转、镜头的变焦、灯光的开启等等。报警输入输出功能通信功能 矩阵主机具有标准的通信接口矩阵主机具有标准的通信接口 ，如RS-232，RS-485，RS-422等，通过这些接口主机可以与配套计算机或其他主机可以与配套计算
21、机或其他设备之间进行信息的传递。设备之间进行信息的传递。分控功能编程功能四、视频安防监控系统中对前端设备的控制四、视频安防监控系统中对前端设备的控制 (P46-P47)(P46-P47)(一一)控制的方法控制的方法 1.1.按对启动设备动作的电源控制方法不同按对启动设备动作的电源控制方法不同来分：分为直接和间接控制方式。来分：分为直接和间接控制方式。2.2.按控制信号的传输方式不同来分：按控制信号的传输方式不同来分：可分可分为有线传输控制方式和无线传输控制方式。为有线传输控制方式和无线传输控制方式。3.3.按多种控制信号所经过的通道数目不同按多种控制信号所经过的通道数目不同来分：来分：(1)(
22、1)采用多芯电缆的多通道控制方式。采用多芯电缆的多通道控制方式。(2)(2)采用两芯的单通道多重控制方式。采用两芯的单通道多重控制方式。（3 3）视频信号与控制信号共用一根同轴电）视频信号与控制信号共用一根同轴电缆的同轴视控方式。缆的同轴视控方式。(二二)脉冲编码控制方式的基本原理脉冲编码控制方式的基本原理(三三)控制设备控制设备 1.1.主控设备：监控中心的矩阵、硬盘录像机主控设备：监控中心的矩阵、硬盘录像机 2.2.解码器：是视频安防监控系统中的前端解码器：是视频安防监控系统中的前端接口控制设备，接口控制设备，它接收视频矩阵切换它接收视频矩阵切换/控制主控制主机发出的控制信号，机发出的控制
23、信号，实现对云台、镜头等设备实现对云台、镜头等设备的控制。的控制。（四）控制信号的传输方式（四）控制信号的传输方式 遥控前端设备控制信号的传输方式可分为：有线和遥控前端设备控制信号的传输方式可分为：有线和无线的传输方式。无线的传输方式。1.1.有线传输控制方式。有线传输控制方式。这种方式中又可分为利这种方式中又可分为利用双绞线、同轴电缆、光纤等不同的传输类型。用双绞线、同轴电缆、光纤等不同的传输类型。解码器与控制主机的连接方式的两大类型：解码器与控制主机的连接方式的两大类型：一种是摄像机输出视频信号和遥控摄像机动作控一种是摄像机输出视频信号和遥控摄像机动作控制信号共用一根同轴电缆进行传输。制信
24、号共用一根同轴电缆进行传输。另一种是控制信号与视频信号是分开传输的，即另一种是控制信号与视频信号是分开传输的，即视频信号与控制信号是分别利用不同的传输线来进行视频信号与控制信号是分别利用不同的传输线来进行传输的。传输的。（1 1）视频信号和控制信号共用一根同轴电缆）视频信号和控制信号共用一根同轴电缆传输，传输，可称为同轴视控制。它一般是采用频分复可称为同轴视控制。它一般是采用频分复用的原理，即两种信号的传输频率不同，传输方用的原理，即两种信号的传输频率不同，传输方向也相反。向也相反。（2 2）控制信号单独用一根双绞线电缆传输。）控制信号单独用一根双绞线电缆传输。（3 3）控制信号单独用一根光纤
25、传输。）控制信号单独用一根光纤传输。2.2.无线传输控制方式无线传输控制方式 直接式、中继式、多点式直接式、中继式、多点式五、智能化数字硬盘录像监控系统五、智能化数字硬盘录像监控系统(P51)(P51)概念：概念：智能化数字硬盘录像监控系统（以下智能化数字硬盘录像监控系统（以下称为硬盘录像系统）是指以计算机硬盘为图像录称为硬盘录像系统）是指以计算机硬盘为图像录像媒体，继承画面分割、切换、云镜控制、录像、像媒体，继承画面分割、切换、云镜控制、录像、网络传输、视频报警及报警联动等多功能为一体网络传输、视频报警及报警联动等多功能为一体的、高度智能化的监控系统。的、高度智能化的监控系统。相对于传统监控
26、系统，硬盘录像系统具有相对于传统监控系统，硬盘录像系统具有很多特点很多特点 （P51P51）第一，功能高度集成第一，功能高度集成 第二，操作简单第二，操作简单 第三，维护方便第三，维护方便 第四，易实现网络监控第四，易实现网络监控 第五，画质好第五，画质好 第六，超大的记录容量，易检索、保存第六，超大的记录容量，易检索、保存 第七，高安全性第七，高安全性（一）（一）数字监控录像系统总体结构（数字监控录像系统总体结构（P52P52）数字监控录像系统数字监控录像系统总体结构总体结构一类是基于一类是基于PCPC机机组合的计算机多组合的计算机多媒体工作方式媒体工作方式一类是嵌入式数字监一类是嵌入式数字
27、监控录像系统和嵌入式控录像系统和嵌入式视频视频 Web Web 服务方式。服务方式。图像记录部分采用数字视频压缩技术，利用硬盘录图像记录部分采用数字视频压缩技术，利用硬盘录像，使图像的记录、重放、检索、管理等更加灵活像，使图像的记录、重放、检索、管理等更加灵活便捷便捷。数字监控录像系统是以数字监控录像系统是以DVRDVR为基础，在为基础，在其中增加了前端设备的控制、报警信息处理其中增加了前端设备的控制、报警信息处理及计算机网络传输功能等，从而构成晚上的及计算机网络传输功能等，从而构成晚上的数字化监控报警系统。其中图像记录部分采数字化监控报警系统。其中图像记录部分采用用数字视频压缩技术，利用硬盘
28、录像，使图数字视频压缩技术，利用硬盘录像，使图像的记录、重放、检索、管理等更加灵活便像的记录、重放、检索、管理等更加灵活便捷。捷。1 1基于基于PCPC机的计算机多媒体方式数字监控录像机的计算机多媒体方式数字监控录像系统系统 影响影响基于基于PCPC机的数字监控录像系统稳定性的主机的数字监控录像系统稳定性的主要原因：首先是要原因：首先是PCPC机本身的稳定性，特别是长时间机本身的稳定性，特别是长时间、不间断工作的稳定性。其中，工控、不间断工作的稳定性。其中，工控PCPC机相对商用机相对商用PCPC机具有更好的稳定性，应该是首选机型。其次在机具有更好的稳定性，应该是首选机型。其次在采用采用Win
29、dowsWindows 95/98/NT95/98/NT、UnixUnix、LinuxLinux 等通用操作等通用操作系统时，稳定性存在一定问题。如果同时应用软件系统时，稳定性存在一定问题。如果同时应用软件又不是很规范，这就容易在使用过程中出现工作不又不是很规范，这就容易在使用过程中出现工作不稳定、死机等问题。稳定、死机等问题。这种机型目前基本淘汰。这种机型目前基本淘汰。2 2嵌入方式的视频安防监控系统嵌入方式的视频安防监控系统 3 3嵌入式视频嵌入式视频WebWeb服务方式服务方式（二）视频压缩编码标准及应用范围简介（二）视频压缩编码标准及应用范围简介（P54P54）1 1JPEGJPEG 标准标准 2 2MPEGMPEG 标准：能提供的最高压缩比为标准：能提供的最高压缩比为2002001 1 3.H.264 3.H.264标准（标准（P57P57）
