高清数字监控系统整体解决方案

高清数字监控系统整体解决方案序言随着科学技术的进步和计算机网络的传输与存储技术、视频数字编解码技术的发展，使得视频监控系统在安防行业的应用有了一个飞跃性的发展。安防视频监控业界通常把视频监控技术的发展划为模拟监控、数模结合监控以及全数字智能化监控几个阶段。IP高清全数字智能化监控系统，作为划时代的革命性产物经过多年的发展已经解决了传统意义上诸多瓶颈问题，IP高清时代即将来临了！首先视频编解码技术和计算机存储技术的快速发展直接导致了高清图像有了网络传输和存储的可能，我们能够有效的利用最先进的编解码技术将将高清的图像压缩成可以接受的并易于传输和存储的大小，为高清系统的快速发展奠定了坚实的基础；其次，IP网络的广泛部署和快速发展推动了网络视频监控的出现，实际上视频监控IP化以后特别是CMOS技术的日益成熟和完善和720P,1080P高清摄像机的推出，很多广播级的IP视频技术都被大量的引入到视频监控应用中，除了传统意义上的技防监控，更延伸到各行各业的管理层面，使得视频监控的应用范围向更大范围扩展；第三，由于IP高清摄像机带来了视频图像质量的大幅提升，大量的视频采集的信息为各种智能视频分析工具提供了充足的分析源，大大推动了视频监控向智能监控的发展。随着高清IP监控系统的日渐成熟，可以预计，高清IP监控系统终将视频监控系统数字化、网络化、智能化推向顶峰，实现真正的全面应用。高清IP普及小常识Q&A：关键词：1080P、720PNVRCMOSHDMI高清有效像素Q:CMOS与CCD的区别A:感光器是IP摄像机的核心，也是最关键的技术。目前手机数码相机的核心成像部件有两种：一种是CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。CCD：电荷藕合器件图像传感器CCD（ChargeCoupledDevice），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。CMOS：互补性氧化金属半导体CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor），它的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像CMOS影像传感器将每一个像素的电荷转换成电压，每一个感光单位配置一个放大器，读取前便将其放大比较内容CCDCMOS物理结构由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵等多层结构传感单元、放大器等周边电路高度集成的单层结构成像质量好一般，高端CMOS可与CCD媲美信噪比高，照度一般可达到0.5Lux以下一般，高端CMOS可达0.5-1Lux成本工艺复杂，成本高工艺简单，成本低集成度低高功耗耗电量大、发热量大、寿命较短耗电量小、发热量小、寿命较长发展趋势CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型，高清成像应用瓶颈几乎无法解决高端CMOS随着技术的不断改进提升将成为未来高清成像系统的主角Q:什么是720P？什么是1080P？A:720P、1080P是美国电影电视工程师协会（SMPTE）制定的最高等级高清数字电视的格式标准，720P的有效显示格式为：1280×720,像素数达到92.16万,1080P的有效显示格式为：1920×1080，像素数达到207．36万。SMPTE(美国电影电视工程协会)将数字高清信号数字电视扫描线的不同分为1080P、1080I、720P(i是interlace,隔行的意思，p是Progressive,逐行的意思)。720P、1080P是一种在逐行扫描下达到1280×720、1920×1080分辨率的显示格式。是数字电影成像技术和计算机技术的融合。我们常说的720P高清摄相机或1080P高清摄相机就是按照这种标准，能够通过对视频图像的采集、编码、压缩、解码等一系列过程最终输出720P或1080P分辨率图像的摄相机。Q:什么是高清摄像机的有效像素？A:数字摄像机/照相机的像素数包括有效像素（EffectivePixels）和最大像素（MaximumPixels）。与最大像素不同的是有效像素数是指真正参与感光成像的像素值，而最高像素的数值是感光器件的真实像素，这个数据通常包含了感光器件的非成像部分，而有效像素是在感光器件真正参与感光部分的像素值，它往往会比最大像素值少很多，所以，在像素面积不变的情况下，数字摄像机/照相机能获得最大的图片像素，即为有效像素。目前许多数码摄像机/照相机所标称的像素值往往是最大像素，而不是有效像素。另外，同时同样的感光器件在拍摄视频和拍摄照片时所使用的有效像素也是不同的。一般拍摄视频时所使用的有效像素要远远小于拍摄照片时所使用的有效像素。Q:如何鉴别高清IP摄像机的性能？（标称720P/1080P的摄像机如何能够鉴别优劣）A:高清摄像机的属于视频监控领域里的新兴事物，目前国内还没有统一的检验与测试标准。因此，虽然同样标称为720P或1080P的高清摄像机，但是，在视觉感官上的差距却非常明显。我们大致可以通过以下五点来简单的判断高清IP摄像机的优劣1、清晰度测试可以通过普通的视频图像清晰度（线数）测试卡来简单的判断高清摄像机的清晰度。这种方法能够通过肉眼直接分辨出图像的清晰度，一般来说高清720P的摄像机测试卡指标能够清晰的分辨出大于800TVL电视线，而较差的高清摄相机这一指标会偏低，而且图像有抖动或毛边。2、动态范围测试可以通过普通的视频图像灰度等级测试卡来简单判断高清图像的灰度等级数据。3、色彩还原通过色彩测试卡或肉眼来判断比较高清视频图像的色彩还原度。一般好的高清IP摄相机的还原度非常高，几乎可以达到非常逼真的还原效果。4、信噪比相同画面情况下对噪声的抑制处理也是衡量高清IP摄相机性能优劣的重要指标之一。对于画面中暗块亮快的处理、噪声抑制直接决定了图像的画质效果，有许多低端的摄相机只能在100Lux以上的理想状态下输出较为清晰的画面，对于光线环境变化的适应能力很差，强光或者暗光的环境下没有对噪声抑制的有效手段，无法保证图像质量。这种情况下高清图像是没有意义的，我们称之为伪高清。5、图像编码压缩算法IP高清摄相机对图像的编码压缩算法的好和差也是直接影响摄相机性能的重要指标之一，目前市场上的高清摄相机视频图像的编码压缩处理芯片分成DSP芯片和ASIC芯片两种载体，两者各有千秋，DSP芯片功能应用相对灵活,开发周期短，但是编码效率偏低，且成本较高。ASIC芯片功能应用相对固定，开发周期长，但是编码效率很高，且大批量使用后成本较低。不管是哪一种载体都需要好的视频编码压缩算法，好的算法能够在保证图像质量和清晰度的情况下尽可能的减少视频码流和存储容量。较差的IP高清摄相机往往会在大运动量的情况下产生马赛克或水波纹等情况，直接影响视频图像质量。Q:高清图像如何存储？A:高清图像的存储设备和传统的数字硬盘录像机DVR（DigitalVideoRecoder）不同，由于它直接输入的数字视频图像，因此它不需要进行图像的编码压缩，而只需要存储数字视频图像资料，除此之外，它还需要能够支持对IP高清摄像机的管理，网络服务、权限管理、Web服务等后端网络服务和应用支持。这种设备我们统称为NVR（NetVideoRecorder）。目前，NVR设备按照不同的使用需求有多种产品形态，其中包括分布式NVR和集中式NVR存储系统。Q:高清图像如何显示？A:目前高清视频图像大都以720P（1280*720）或1080P（1920*1080）分辨率为主，由于分辨率达到了甚至超过了我们传统显示设备的显示能力范围，因此在高清图像的显示方面也引入了许多新的设备、标准和接口。其中包括大屏幕高清显示器、HDMI接口等。由于传统的数字显示接口以VGA标准为主，但是VGA标准接口的输出分辨率最大也只能达到1280*1024分辨率，因此，当我们需要显示1080P分辨率的高清图像时就必须采用以HDMI标准的接口进行视频信号的传输，采用支持1080P（FULLHD）分辨率的高清显示设备进行显示。高清数字监控系统（DINS）介绍第一部分：DINS系统构成：和传统的视频监控系统一样，DINS系统主要分成五大部分即：图像的采集、图像的传输、图像的存储以及图像的显示、系统的管理与控制。它是由IP高清网络摄像机、光纤传输交换、NVR网络存储服务器和高清视频解码服务器以及集中管理服务平台组成。DINS系统有着与传统概念监控系统相比无与伦比的优势主要体现在：1.完美的高清监控画面，逼真的色彩还原，清晰的局部细节特征表现，完全颠覆了传统监控系统中对监控图像画面的认知概念。高清晰、大画面、大视角的监控图像能够使一台高清摄像机替代多达5、6台普通摄像机达到同样的效果甚至表现更优秀。2.统一的监控平台，工程实施、管理维护方便。通过对网络监控四大基础组件IP高清摄像机、网络存储设备、网络系统和管理平台的互相融合，优化了系统架构，提高了系统整体效地能、可靠性和性价比，同时可以真正有效地满足用户的定制需求。基予网络介质的IP监控方案，省去了传统监控中要敷设大量视频线和控制线的工作，只需要将几根网线接入监控机房就能解决图像或控制信号的传输问题。3.先进的体系架构，扩容方便。有网络本身来承载交换存储流和实时流等业务码流，由管理服务器处理控制信息，适合扩展应用。控制、图像、存储等全部采用国际标准技术实现，便于互连互通，整体架构采用分层、开放设计，便于新技术新业务的引入及融合，真正让建筑变得“智能化”。扩容只需要增加编码器，增加管理平台软件许可，增加存储容量，便可快速实现。4.支持IPSAN扩展存储，实现快速、高可靠。IP监控系统的存储本身由于采用IPSAN专业存储架构，设备可靠性要远高于传统DVR，包括支持各种RAID保护技术，支持硬盘热备和在线维护，任何一个硬盘损坏不会丢失数据，支持电源冗余，这些都是传统DVR所不具备的。5.丰富的增值业务，实现安防智能化。IP监控解决方案可以实现诸如专业报警、门禁、SCADA、消防、智能分析等系统联动，帮助用户解决跨系统联动集成和应用管理方面的问题，大大降低了项目实施、协调、集成等方面的风险，丰富了系统的各种增值应用。传统监控中对图像只能进行传输、监看和记录对图像不可能进行分析和处理。而基于IP的数字化监控方案让视频监控可以与门禁、报警、智能分析、智能跟踪、流量统计等智能业务整合，实现真正安防自动化。网络视频监控以数字信号处理为基础，采用网络化的方式实现信号的传输、交换、控制、录像存储以及点播回放，并通过设立强大的中心业务平台，实现对系统内所有编解码设备及录像存储设备的统一管理与集中控制。对用户而言，仅需登录中心业务平台，即可实现全网监控资源的统一调用和浏览。第二部分：DINS系统的典型应用拓扑图：第三部分：DINS系统的整体介绍1.图像的采集图像的采集部分主要有IP高清网络摄像机来完成，它的作用相当于传统的模拟摄像机+视频服务器或DVR的编码及网络服务等功能的集合，只是IP高清网络摄像机所采集的图像更清晰、数据量更大、色彩还原更度更高。由于IP高清网络摄像机直接输出的是高清IP网络信号，因此不会受到网络传输中各种信号干扰的困扰。同时，亚奥IP高清网络摄像机还支持1路BNC模拟输出，满足用户的不同需求。除此之外IP高清网络摄像机还支持RS485控制信号的接入，通过485信号控制云台解码器，控制云台的上下左右转动（如图所示）。高清摄像机的特点：A、图像清晰度高高清IP网络摄像机，它采用500万像素的逐行扫描CMOS图像传感器清晰度可达720P(1280*720分辨率)/1080P（1920*1080分辨率）全实时广播级图像画质，清晰度远远高于传统意义上的CCD模拟摄像机，真正实现了高清监控的目标。B、系统的环境适应性强系统具有自适应的智能调节模式，会根据不同光