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1视频监控原理介绍——海康威视认证安防工程师培训课程说明课程时间120分钟课程目标帮助学员了解并掌握视频监控产品的相关原理和技术了解海康威视前后端产品基础知识内容概要123安全防范视频监控原理和技术摄像机4硬盘录像机安防的基本概念安防全范目的手段安防人防物防技防安防的三种基本手段安防的三个基本要素自助银行监控中心“请勿破坏ATM设备”“xx自助银行震动报警”敲、砸、破坏ATM机…探测延迟反应2三个基本手段与三个基本要素探测延迟反应人防物防技防安全防范工程设计应遵循的原则之一：技防、物防、人防相结合，探测、延迟、反应相协调——《安全防范工程技术规范》GB50348-2004安全防范系统设计依据地方标准（DBXX[/T]）行业标准（GA[/T]）行业管理规定企业标准（QB）国家标准（GB[/T]）GB50348-2004《安全防范工程技术规范》GB20815-2006《视频安防监控数字录像设备》……GA38-2004《银行营业场所风险等级和防护级别的规定》GA308-2004《安全防范系统验收规则》GA/T669-2006《城市监控报警联网系统通用技术要求》……DB33/T334-2001《安全防范系统》……国家公安部、国家教育部、省公安厅等相应文件及规范安防系统组成停车场管理系统在线巡查系统移动监控系统可视对讲系统访客管理系统视频监控系统入侵报警系统门禁管理系统视频监控系统产品组成传输DS-3ADS-3DDS-3S存储控制DS-96视频采集DS-2CCDS-2CEDS-2CD2DS-2CD4DS-2CD6DS-2DF5DS-2DF7解码输出显示控制DS-3BDS-3CDS-3JDS-3HDS-86DS-76DS-A70DS-A81DS-A82DS-A10/20DS-4100HDDS-6300D-TDS-6400HD-TDS-6400HD-SDS-6500D-TDS-D20DS-D10DS-C10DS-B10一体机DS-B20其他子系统产品组成可视对讲室内分机管理主机别墅门口机单元门口机停车管理车位引导灯车位探测器LED显示屏中心服务器多路视频处理器出入口机箱停车道闸门禁管理读卡器门禁控制主机发卡器通讯转换器门锁人员通道报警网络报警主机探测器双鉴探测器紧急按钮红外对射视频报警主机复习与思考安全防范的三个基本手段是什么？安全防范的三个基本要素是什么？现有的安全防范体系中，包括哪4个层次的标准？安全技术防范（工程）系统通常包括哪些子系统？3内容概要213视频监控原理和技术安全防范摄像机基础4硬盘录像机视频监控原理和技术视频监控系统发展视频监控技术基本概念视频监控基本定义视频监控的定义利用视频技术探测、监视设防区域，实时显示、记录现场图像，检索和显示历史图像的电子系统或网络系统视频监控系统是安全技术防范的一个子系统视频监控技术是安全防范技术的一部分主要功能功能要求业务对象监视控制管理实时，清晰报警及时、云镜操作灵活存储、检索、回放、认证、维护等视频源控制信令用户命令视频监控系统前端后端中心NVRNVR磁盘存储阵列视频综合平台智能交通平安城市智能楼宇CCTV系统的基本结构CCTV：闭路电视系统技术：主要是电视技术组成：摄像机、监视器、录像机、视频分配器、画面分割器等功能：监视（监听）、录像、回放等线缆：视频电缆（SYV，特性阻抗75Ω，信号电平1.0Vp-p最大传输距离500m）模拟视频监控系统4网络视频监控的基本结构技术：主要是视频编解码技术、嵌入式技术组成：硬盘录像机、摄像机、监视器等功能：监视（监听）、控制、录像、回放、对讲等线缆：视频电缆、485控制线主要应用：金融、楼宇、小区等网络视频监控优点可通过网络组建低成本跨区域监控系统一机多路，使用大容量硬盘可长期存储数字信号长期保存信号不失真采用智能检索，检索与录像可同时进行循环录像方式，节约人力视频监控基础视频监控系统发展视频监控基本概念基本概念－图像、视频和码流图像（Image）视频（Video）时间上连续的图像组成视频：Image→Video视频中的某一幅图像称为一帧（Frame）帧率（FrameRate）FPS→每秒的帧数码流（BitStream）将图像压缩后形成的数据码率（BitRate）bps/Bps→对码流进行量化码率类型：定码率（CBR）、变码率（VBR）码流类型：视频流、音频流、复合流图像清晰度像素（Pixel）分辨率（Resolution）水平：Width垂直：Height线数（TVL）分辨力水平垂直视频制式PAL（PhaseAlternatingLine）：供电频率为50Hz、场频为每秒50场、帧频为每秒25帧、扫描线为625行图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容也好中国、德国NTSC（NationalTelevisionSystemCommittee）：供电频率为60Hz，场频为每秒60场，帧频为每秒30帧，扫描线为525行美国、日本SECAM（SequentielCouleurAMemoire）：按顺序传送彩色与存储俄罗斯、法国、埃及标清分辨率WD14CIF576(PAL)960(PAL)CIFQCIF2CIFWD1D14CIF2CIFCIFQCIFPAL960×576720×576704×576704×288352×288176×1445高清分辨率45万-4CIF（704×576）100万-720p（1280×720）130万（1280×960）200万-UXGA(1600×1200）200万-1080p（1920×1080）300万（2048×1536）500万（2560×1920）分辨率大于等于720p称为高清视频帧率2/60s3/60s4/60s5/60s6/60s1/30s2/30s3/30s30帧/S60帧/S帧率•一幅完整的视频画面为一帧，每秒显示的帧数为帧率•普通人眼对25帧/秒的视频即可认为是动作连贯的实时视频数码监控的基础技术：编码和压缩采集编码压缩A/D转换数字信号DSP压缩输出数字信号模拟信号一路4CIF分辨率的图像，进行A/D转换后未经压缩的数据量是(RGB)：一帧：704×576×3字节＝1216512字节（不包括文件头大小）一秒：1216512字节/帧×25帧/秒＝30412800字节/秒＝29MB/秒一小时：29MB/秒×3600秒/小时＝101.9GB/小时一天：101.9GB/小时×24小时＝2.4TB/天……压缩基本原理冗余信息去除冗余信息•安防监控中的视频数据有极强的相关性，有大量的冗余信息•冗余信息分为空域冗余信息和时域冗余信息•压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉•压缩技术包括帧内压缩技术、帧间压缩技术和熵编码压缩技术压缩标准ChronologicalProgressionofITUandMPEG•监控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等几种视频编码技术码率[Kbit/S]1080p各个编码器编码性能比较353637383940414243444510002000300040005000H.262/MPEG-2MPMPEG-4ASPH.263CHCH.264/MPEG-4AVCHPHEVCMPYUV-PSNR[dB]压缩标准H.265H.265H.264•H.265省一半码率•H.265省一半带宽•H.265省一半存储6码率的选择•不同分辨率对应不同的码率范围，通常而言，码率与图像质量成正比关系•如果码率小于该范围，则图像质量较差•如果码率大于该范围，则显得浪费•每小时录像文件大小（单位：M字节/小时）•＝码率（Kbps）×3600秒÷8÷10241字节＝8bit1M＝1024K051015201080p1080p…300w500w800w…H.265码率H.264码率内容概要312摄像机基础安全防范视频监控原理和技术4硬盘录像机摄像机镜头基础知识摄像机基础知识前端经销摄像机产品类别经销摄像机模拟摄像机HDTVI摄像机网络摄像机网络球机模拟球机HDTVI球机摄像机支持传输信号•模拟/HDTVI摄像机采用BNC同轴电缆传输；•网络摄像机采用网线传输经过编码压缩的IP数字信号；•数字摄像机可采用光纤和HD-SDI两种传输方式，传输非压缩的数字信号。模拟信号、网络信号及数字信号数字摄像机(SDI)数字DVRHD-SDI模拟摄像机DVR同轴电缆网络摄像机NVR网线HDTVI摄像机XVR同轴电缆模拟摄像机基本概念组成：主要由镜头、影像传感器（CCD/CMOS）、ISP(ImageSignalProcessor)及相关电路组成工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理，最后形成视频信号（CVBS）输出传感器ADCDSPDAC光视频信号模拟摄像机系统结构CVBS7同轴高清摄像机原理还原信号YUV原始信号YUV传感器Sensor图像处理ISPTX发送芯片光Light编码DSPRX接收芯片HDTVI网络码流系统原理：HDTVI摄像机HDTVI编码器HDTVI规范：开放标准，互联互通传输介质：同模拟低频抗扰：调制信号为低频信号，具备可靠的抗干扰性能。技术定义网络摄像机基本概念组成：主要由镜头、影像传感器（CCD/CMOS）、ISP(ImageSignalProcessor)、DSP（DigitalSignalProcessor）及相关电路组成工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理和编码压缩，最后形成数字信号输出。DSPCCD/CMOSISPNET光图像码流网络摄像机系统结构球机基本概念组成：主要由机芯、云台、球机主板及相关电路组成工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理和编码压缩，同时将控制信号发送给云台，最后形成数字信号输出。DSP机芯ISPNET光图像码流球机系统结构PTZ摄像机主要性能指标——图像传感器CCD（ChargedCoupledDevice）电荷耦合器件优点：灵敏度，信噪比，成像质量缺点：成本、动态范围、功耗、制造加工CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）互补金属氧化物半导体优点：成本、动态范围、功耗缺点：灵敏度、信噪比、成像质量DIS（DigitalImageSystem）工艺：采用SOC技术，把Sensor和DSP集成在一个芯片上优点：体积小、集成度高、可靠性高、功耗低模拟摄像机清晰度指标——分辨力标示摄像机清晰度的参数，通常用水平电视线（TVL）来表示现阶段常见的分辨力参数有540TVL、600TVL、650TVL700TVL、720TVL750TVL、950TVL扫描方式13579111315246810121416奇场(OddField)偶场(EvenField)12345678910111213141516只有1场逐行扫描(Progressive)隔行扫描(Interlacing）8网络摄像机的扫描方式逐行扫描有效避免隔行扫描摄像机监控快速移动物体所产生的拖影现象（木梳状失真），画面更加细腻平滑隔行扫描逐行扫描摄像机主要性能指标——日夜转换模式日夜转换低照度场景中转换为黑白模式可有效提升摄像机的灵敏度日夜转换模式电子式机械式（ICR）彩色黑白红外透过红外截止摄像机主要性能指标——白平衡用于彩色摄像机，确保在不同色温环境下正确表示色彩分为手动白平衡和自动白平衡两种手动白平衡自动白平衡日光灯色温标准色温钠灯色温摄像机主要性能指标——最低照度标示摄像机能够正常输出图像的最低照度值，有时被称为“灵敏度”