1、视频监控系统贵州电子信息职业技术学院电子工程系庄宜松 主讲本课程的主要内容 视频监控系统的作用、系统组成、主要设备参数、系统设计方法、系统应用与维护方法、发展 前景。本课程的教学目标 通过本课程的学习，基本掌握视频监控系统的设计、施工、运行与维护的方法。模块一模块一 概概 论论1视频监控系统在社会公共安全防范体系及技术安全防护体系中的地位。2国外视频监控系统的现状（含架构）、前景及我国视频监控系统的规范。3广播电视与视频监控系统的关系及视频监控系统的数字化进程。1.1 视频监控系统概述由于历史、宗教、意识形态、经济差异等多种错综复杂的因素，当今社会伴随财富、人口增长的同时，恐怖与刑事犯罪日趋猖
2、狂；随着高新技术的发展，恐怖、犯罪的手段日渐现代化、智能化。另一方面，随着房地产业的火爆，以别墅、高档小区为代表的高档住宅建筑的热销，带动了包括视频监控、门禁系统、楼宇可视对讲系统在内的楼宇智能安防设备的强烈需求。同时，由于数字化、网络化的高速发展，各行各业从各自的生产、管理、教育与人、物、信息流动等角度出发，充分认识到包括视频监控在内的安防设备的重要性，纷纷开始对包括视频监控系统在内的网络进行改造与建设。所以，未来社会对安防设备及其从业人员的需求会更加强烈，同时也提出了更高的要求。1.1.1 视频监控在技术防范体系中的地位1技术防范是社会公共安全防范体系的重要组成部分之一。2技术防范的范围涉
3、及入侵报警、电子巡更、视频监控、出/入口控制、楼宇可视对讲等多种领域。3视频监控系统是技术安全防范体系的重要组成部分，它与入侵报警系统、门禁系统共同构成现代综合安全防范技术系统的三大要素。视频监控系统是安防体系中防范能力极强的一个综合系统，它能够利用遥控摄像机及其电动镜头、云台及红外灯等辅助设备，在监控中心直接观察被监控场所的各种情况，以便及时发现和处理异常情况。整个系统包括摄像、传输、显示和控制等4个部分，涉及到电学、光学和机械学等相关学科。近年来，视频监控系统在安防领域中的地位和作用日渐突出，作为报警复核、动态监控、过程控制和信息记录的有效手段：图像视频信号本身具有可视、可记录及信息量大等
4、特点，并能提供“眼见为实”的证据。电视技术与计算机技术（如多媒体技术、人工智能技术、信息处理技术、流媒体技术、卫星通信技术等高新技术）逐渐以嵌入式手段融入安全防范体系中，其发展的势头非常迅猛。1.1.2 电视技术推动视频监控技术进步电视技术与视频监控技术是一对“孪生兄弟”，前者广泛运用在广播电视领域，后者工作在安全防护系统中。一般说来，视频行业的新技术都先应用于前者，然后迅速“嫁接”给后者。电视技术的发展同时牵引着视频监控技术前进的步伐。随着数字电视及全数字高清晰度电视的普及，在不久的将来，高清晰度电视技术将迅速融入，监控系统的图像清晰度相对于现有的图像清晰度可提高4倍。1.1.3 视频监控系
5、统的应用现状与数字化进程1欧美视频监控系统的应用安全防范设备在美国的应用非常广泛，几乎所有的银行、商店、加油站、美术馆、图书馆、ATM机、机场、公交/地铁站、写字楼、停车场、宾馆、医院、学校等，都安装有视频监控系统。欧洲在高楼大厦、路口车站、地铁站台等地方也都设置了视频监控系统。金融街、金融市场、政府重要部门等也引进了视频监控设备，夜间警戒以视频监控为中心，实行24小时持续监控。2我国视频监控系统的现状与规范我国视频监控系统的现状与规范我国的视频监控系统起步很早，20世纪50年代起，就在重要的部门秘密安装与使用了视频监控系统。但总体而言，我国的视频监控系统尚处于比较落后的阶段。中国安全防范产品
6、行业协会在2000年制定的中国安全防范产品行业“十五”发展规划中明确指出视频监控防范系统要“发展自动跟踪和锁定系统、远距离多路报警图像传输信号系统（包括窄带视频传送报警图像系统、可视电话传送）和多媒体技术传送及接收图像系统，提高监控产品质量。研制有自主知识产权的系统产品，开拓应用领域，提高国内产品的市场占有率”。国家质量技术监督局和公安部在2000年6月联合颁布的安全技术防范产品管理办法的出台，也对我国的视频监控系统规范化进程起到了良好的监督、促进作用。3视频监控系统的现状与前瞻视频监控系统的现状与前瞻早期的视频监控系统自成体系且大都采用闭路结构，所以，视频监控系统以前又被称为闭路电视监控系统
7、（CATV）。但是此系统主要针对视频信号、数据进行处理与控制，对音频信号的处理与控制相对较少；同时，也可以通过无线微波传输模拟视/音频及控制信号。因此，再将其称为CATV是不恰当的，准确的名称应该是视频监控系统。按结构与控制特点，视频监控系统又分为传统视频监控系统、多媒体视频监控系统、基于网络的视频监控系统，后者还有基于局域网与广域网之分。（1）图像摄取）图像摄取早期的图像采集由光电导摄像管式的摄像机来实现，体积大而笨重，。当前主要使用CCD摄像机，大多数摄像机都具有电源锁相、电子快门、背光补偿等基本功能，新型摄像机还大都采用了DSP（数字信号处理）技术，进一步提高了整体性能。彩色摄像机具有鲜
8、明的色彩，图像视觉效果良好，分辨率与黑白摄像机相当，在视频监控系统中的应用率不断提高。彩色-黑白日夜两用型摄像机的问世则弥补了彩色摄像机在夜视情况下的不足。近年来摄像器件CCD的小型化，使其体积小、重量轻、低价格、高可靠性的特点更加突出。（2）图像传输）图像传输信号目前大多数视频接收设备仍采用模拟方式，且模拟信号在近距传输时是最具实时性、最经济的，因此，模拟视频基带信号仍为传统的输出方式；但由于DSP技术广泛应用于摄像机中，由DSP处理的信号完全用某种格式的数字信号形式输出，所以，拥有数字视频输出接口的视频监控用摄像机将很快普及。传输媒介以恰当方式实现远程、低失真的视频信号传送，是保证视频监控
9、系统基本质量、应用范围的关键。采用同轴电缆的基带信号传输是基本的应用方式，具有简单可靠、附加设备少的特点，但同时又有信噪比低、失真大的缺点，成为限制视频监控应用范围的技术障碍。光纤传输技术采用光纤传送视频信号，使无中继传输距离从同轴电缆的几百米提高到几十千米，还拥有极高的图像质量，使远程（网络教学、高速公路等）、大型视频监控系统（住宅小区、大型建筑等）成为可能。（3）图像的显示与记录设备）图像的显示与记录设备显示设备：目前，由于经济因素，视频监控系统的监视器的主流是CRT显示器。LCD、PDP等平板显示器已经应用在高档领域中，将逐渐普及。记录设备：当前视频监控系统的主流是数字硬盘录像机（DVR
10、）。而且新一代采用MPEG4、H.246等数字压缩标准的数字硬盘录像机（DVR）的出现，将使基于局域网、广域网的多画面实时传输与存储技术逐步成熟，应用会更广泛。（4）系统的控制设备）系统的控制设备早期的系统控制设备多为人工控制。随着微处理器、单片机的功能和性能的提高及增强，各种专用LSIC、ASIC的出现和多媒体技术的应用，使得系统控制设备在功能、性能、可靠性和结构式等方面都发生了很大的变化。视频监控系统的构成更加方便、灵活，与报警和出/入口控制系统的接口趋于规范，人机交互界面更为友好。随着与计算机系统融合程度的强化，基于计算机网络的综合型全数字监控系统已应用在智能化建筑中，其范围涉及视频监控
11、、防盗报警、门禁和电子警戒等子系统，应用的领域也由单纯的安全防范向生产管理、系统检测与监测等全方位扩展。例如，教育部门的实时远程教学、教学资料的交换；高速公路、收费站的实时图像、数据监测；在煤矿企业，可将其用于井下瓦斯浓度状态的远程实时数据监测等方面。4视频监控系统的数字化进程视频监控系统的数字化进程由于传统模拟视频设备的发展已进入瓶颈阶段，已无潜力可挖，因此，系统就必须向数字化方向发展。数字信号具有频谱效率高、抗干扰能力强、失真少等优点，同时也存在信号处理数据量大、占用频率资源多的问题，只有对数字信号实现有效的压缩，使之在通信方面的开销与模拟信号基本相同，它的优点才能表现出来，并具有实用性。
12、目前与数字电视相关的技术标准、算法及专用芯片，数字图像信号的摄取、处理、传输、记录等技术已日趋成熟。视频监控的数字化进程主要表现在以下三个方面。动态图像传输是图像压缩技术和调制解调技术结合的产物，其图像压缩、处理、记录都是在数字基础上进行的。采用Modem将数据流通过公用介质传送，是目前远程视频监控系统的技术基础。远程视频监控系统利用公共信息网络的开放性，可实现远距离的信息传送和控制。可视电话和电视会议是利用窄带介质、采用低数据率传输动态图像的数字视频较为成功的实例。尽管其图像质量（分辨率、帧率）远低于广播电视，但其传送的信息量作为图像监控的目的是足够的。（1）动态图像传输的成功应用（2）多媒
13、体技术完全融入视频监控系统多媒体视频监控系统将传统视频监控系统的所有功能交由计算机来实现，可以处理图形、图像、声音、文本等多种信息资源，并且有多种方式的人机交互界面。图像系统是最能体现多媒体特点的应用领域，然而其信息量大。随着视频技术、图像压缩技术和计算机技术的发展、相应标准的完善、各种专用芯片的研制成功，在传输和存储时所需开销很大，数据处理速度要求高等问题得到了初步解决。因此，多媒体技术在视频监控系统中得到了广泛的应用，且是今后视频监控系统的发展趋势。当前各种视频设备普遍采用模拟视频信号输入/输出，在机内再将其转换为数字信号进行各种变换和处理。采用DSP和DRAM对信号进行并行和分时处理，可
14、以方便地分别处理各分量信号，实现多路视频信号之间的同步，解决扫描变换和开窗采样等问题，很容易地完成各种图像的分解、组合及简单的图像分析，使各种设备的功能更为完善，性能大为提高。随着DSP技术和器件趋于成熟，CPU在视频设备中的应用也更加广泛，信号的变换、处理和控制均处在同一个数字层面上，使视频设备与计算机的接口更加方便。目前许多设备开始采用数字输入/输出方式，如大屏幕显示的图像合成、切换、分配设备、远程监控设备等。（3）广泛使用数字信号处理技术进入21世纪，随着电视技术、计算机技术、通信网络及国际互联网的飞速发展，人类社会进入了数字化时代，世界即将成为“数字家庭”。视频监控系统也将跨越技术安防体系单一的范畴，成为管理智能化楼宇的综合性多媒体数字监控系统。让我们畅想未来：装有各种传感器的房间的温度、湿度、空气流速及清洁状况通过多媒体计算机自动控制，住户也可通过电话线向监控中心发出视频点播命令，监控中心将住户点播的节目通过有线电视网改善给住户；同时住户也可以利用电话线通过监控中心接入因特网，而住户从网上得到的信息也可以由监控中心通过有线电视网改善给住户；一旦发生报警，监控中心将切断住户的所有节目源，将报警点的各种图文信息发送出去，将综合服务功能结合到多媒体视频监控系统中。结 语
