智能化工程视频监控.docx

1、智能化工程视频监控视频监控系统选型与检测一、 摄像机的选型摄像机是整个监控系统的核心设备，选型时应根据现场环境和用户需求，慎重选择。1、根据安装方式选择如固定安装，摄像机多选用普通枪式摄像机或半球摄像机；如采用云台安装方式，现多选用一体化摄像机，特点是：内置电动变焦镜头，小巧美观，安装方便，性价比优，也可采用普通枪式摄像机另配电动变焦镜头方式，但价格相对较高，安装也不及一体化摄像机简便。2、根据安装地点选择由于普通枪式摄像机，既可壁装又可吊顶安装，因此室内室外不受限制，比较灵活；而半球摄像机，只能吸顶安装，所以多用于室内且安装高度有一定限制。但和枪式摄像机相比，不需另配镜头、防护罩、支架，安装

2、方便，美观隐蔽，且价格经济。3、根据环境光线选择如果光线条件不理想，应尽量选用照度较低的摄像机，如彩色超低照度摄像机、彩色黑白自动转换两用型摄像机、低照度黑白摄像机等，以达到较好的采集效果。需要说明的是，如果光线照度不高，而用户对监视图像清晰度要求较高时，宜选用黑白摄像机。如果没有任何光线，就必须添加红外灯提供照明或选用具有红外夜视功能的摄像机。4、根据图像输出信号选择从图像信号记实方式上来划分，摄像机分为模拟摄像机和网络摄像机两种。尽管当前应用更多的是网络摄像机，但因为模拟摄像机自身的特点，模拟摄像机并不能被网络摄像机完全取代。模拟摄像机，前端采用隔行扫描CMOS/CCD感光器将光信号转换成

3、模拟电信号，然后输出到DSP，由DSP进行 A/D转换与色彩调整等处理再做D/A转换调制成PAL/NTSC制式电视信号输出。 一台网络摄像机可以被看作一台摄像机和一台电脑的结合体。它能够捕捉影像并直接通过IP网络进行传输，从而使授权用户能够通过尺度的基于IP的网络基础构架在本地或者远程地点实现观看、存储和治理视频数据。网络摄像机拥有自己独立的IP地址，能够直接连接到网络并内置Web服务器、FTP服务器、FTP客户端、email客户端、报警治理、可编程能力以及其他众多的智能功能。网络摄像机无需与PC机连接，它可以独立运行，并可安顿在任何一个具备IP网络接口的地点。反观那些常见的用于 ，它们必需通

4、过USB或者IEEE1394端口与PC机连接之后才能够正常运行。5、根据现场环境选择 由于现场环境复杂性，为节省成本及降低施工难度，我们可根据实际情况通过改变摄像机的通讯方式来选择摄像机。摄像机根据通讯方式可分为有线（模拟、网络）与无线（2.4GHz FM/AM无线、WIFI网络无线、2.5G/3G网络无线）两种。6、根据对图像清晰度的要求进行选择如果对图像画质的分辨率要求较高，应选用电视线指标较高的摄像机。一般来说，对于彩色摄像机，420、450TVL（电视线）都为中解析摄像机，470 TVL以上都为高解析摄像机。清晰度越高，价格相对越高。7、还应注意产品说明上的一些性能指标如信噪比、自动光

5、圈镜头的驱动方式等。一般的电视监控系统中信噪比指标要选大于48dB的，这样不仅满足行业标准规定的不小于38dB的要求，更重要的是当环境照度不足时，信噪比越高的摄像机图像就越清晰。镜头的驱动方式一般选用双驱动的，以便随意选用DC驱动或视频驱动的自动光圈镜头。 8、另外，选好了摄像机，安装更时谨慎严格按照产品说明书进行正确操作，如工作温度、电源电压等。绝大多数摄像机生产厂家的温度指标是1050，如使用地区的温度、湿度变化较大应加特别防护。由于国内摄像机交流电压适应范围一般是200240V，抗电源电压变化能力较弱，在系统中使用时需添加稳压电源。 二、 镜头选型 如果把摄像机比喻为人的眼睛，镜头就好比

6、是眼球，它直接关系到监看物体的远近、范围和效果。镜头的选用应考虑一下几点： 1、镜头尺寸应等于或大于摄像机成像面尺寸例如：1/3摄像机可选1/31整个范围内的镜头，但水平视角的大小都是一样的。只是使用大于1/3的镜头能够更多地利用成形，更精确了镜头中心光路，所以可提高图像质量和分辨率。2、选用合适的镜头焦距焦距越大，监看距离越远，水平视角越小，监视范围越窄；焦距越小，监看距离越近，水平视角越大，监视范围越宽。镜头焦距可按照以下公式估算。f=AL / H （f-镜头焦距；A-摄像机CCD垂向尺寸；L-被摄物体到镜头距离；H-被摄物体高度）镜头尺寸1英寸2/3英寸1/2英寸1/3英寸1/4英寸 C

7、CD垂向尺寸（A）9.66.64.83.62.7 3、考虑环境光线的变化光线对图像的采集效果起着十分重要的作用。一般来说，对于光线变化不明显的环境，我们常选用手动光圈镜头，将光圈手调到一个比较理想的数值后就可不动了；如果光线变化较大，如室外24小时监看，应选用自动光圈，能够根据光线的明暗变化自动调节光圈值的大小，保证图像质量。但需注意的是，如果光线照度不均匀，特别是监视目标与背景光反差较大时，采用自动光圈镜头效果不理想。4、考虑最佳监看范围因为镜头焦距和水平视角成反比，因此既想看得远，又想看得宽阔和清晰，这是无法同时实现的。每个焦距的镜头都只能在一定范围内达到最佳的监看效果，所以如果监看的距离

8、较远且范围较大，最好是增加摄像机的数量，或采用电动变焦镜头配合云台安装。 5、镜头接口与摄像机接口要一致现在的摄像机和镜头通常都是CS型接口，CS型摄像机可以和CS型、C型镜头配接，但和C型镜头接配时，必须在镜头和摄像机之间加接配环，否则可能碰坏CCD成像面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏。C型摄像机不能和CS型镜头配接。6、DC驱动、视频驱动的自动光圈镜头的定义和区别 DC驱动自动光圈镜头是通过四根线控制镜头的，其中两根为DC12V，另两根控制线通过镜头内的光感应点感应外部光源的照度来控制光圈的大小；VIDEO驱动自动光圈镜头则是通过三根线来控制镜头的，其中一根为视频触发信号来起动光圈，并

9、控制光圈大小，另二根为DC12V电源线驱动电机马达。镜头的选配需要根据摄像机的功能来选配。7、电子快门与照度在目前的监控工程中，由于智能建筑大量使用CCTV系统，目前，大多数的摄像机都有电子快门，如果监控点在室内的光源较为稳定的情况下，采用自动光圈镜头大大浪费了资源和经济上的负担，没有太大的必要；但当工程中的监控点在室外时，采用带自动光圈的镜头是必要的，因为室外的光线的动态范围变化较大，夏日阳光下环境照度达50000Lx100000Lx；夜间路灯时仅为10Lx，变化幅度相当大。在这种情况下摄像机无论是否具有自动调整灵敏度功能，即通过摄像机本身的电子快门已不可能适应这么宽的照度范围，也就无法达到

10、控制图像效果的作用，必须要使用自动光圈。 三、云台选型 云台可以简单理解成一个可以全方位（水平360，垂直90）自由旋转的底座。云台的使用扩大了摄像机的视野。在电视监控系统中，需要巡回监视的场所，如大厅、操场、广场等常选用云台。云台一般分为普通型和球型云台。普通云台为裸露型云台，安装摄像机时需加装摄像机防护罩；球型云台为内置型云台，外部有全球或半球护罩，因此球型云台较普通云台具有外形美观、隐蔽、安装简便的特点。选用云台时要注意以下几点。1、分清室内室外安装室外云台较室内云台具有更好的防水性、耐腐蚀性、恒温性和抗冲击能力，以适应室外复杂的气候条件，其重量和承载能力也都大于室内云台。 2、根据特殊

11、环境要求如宾馆、小区、政府机关、写字楼等场所，一般对产品安装后的隐蔽性要求较高，因而多采用球型云台。需要注意的是，由于室内半球云台需吸顶嵌入安装，因此如果墙顶无法镂空时，则无法安装。 3、 如果给摄像机添加红外灯，必须选用普通云台。球型云台无法挂装红外灯。 4、由于球型云台没有机械雨刷，所以如果必须使用雨刷功能，只能选用普通云台配以雨刷防护罩。 四、防护罩选型 防护罩用于保护摄像机和镜头，分为室内型和室外型。选择防护罩时应注意： 1、根据安装位置，正确选用室内或室外防护罩室内防护罩主要作用是防尘，而室外防护罩除防尘之外，更主要的作用是保护摄像机在各种恶劣自然环境（如雨、雪、低温、高温等）下正常

12、工作。因而，室外全天侯防护罩不仅具有更严格的密封结构，还具有雨刷、喷淋、升温和降温等多种功能。由此决定了室外防护罩的价格远高于室内防护罩。需要注意的是，由于部分地区四季温度变化不大，均在摄像机的工作温度内，这样可选用不带恒温功能的普通室外防护罩，以减少成本。 2、选用相应尺寸的防护罩防护罩尺寸应大于摄像机和镜头尺寸之和，否则，摄像机和镜头无法装入。 3 如选用带恒温功能的防护罩，应考虑给防护罩的供电问题；选用带雨刷功能的防护罩，如果有解码器，可通过解码器控制，如果没有解码器，应考虑添加继电器来控制。 五、硬盘录像机的选型目前市场上的硬盘录像机产品品种很多。如何选择一款最合适的硬盘录象机，对于很

13、多同行来说是一个难题，特别是新手，更是无从下手，选择硬盘录象机，应重点考察该硬盘录象机使用场合、图像压缩方式、图像质量、实时性、网络性能、稳定性及价格。1、硬盘录像机的分类：目前市场上硬盘录像机按系统类型可分为：PC工控式硬盘录像机与嵌入式硬盘录像机。工控式硬盘录像机（PC-BASED DVR）以工控机为基础硬件，以WINDOWS操作系统为基础软件，配备视音频压缩板卡，借助于专业压缩算法以及PC机软硬件能力实现对监控系统视音频信号进行记录和回放的设备。工控式DVR的核心设备是视音频压缩卡。嵌入式录像机是采用ARM和DSP之类的硬件平台和专用的嵌入式操作系统（如vxWork、Psos Linux

14、等）。但不管硬件平台和操作系统怎样，两者的原理都是一样的，都是由两大部分组成：视频采集压缩和数据存储管理。只不过一种是采用Intel设计的得到广泛应用的方案，一种是自己设计的专用方案。两种硬盘录像机的优缺点PC工控式嵌入式硬件平台Intel X86处理器+ TI 642ARM DSP软件操作系统Window 2000/XPPSOS或vxWork Linux主处理主频2.0G以上，可升级133M，不可升级最大支持音视频通道64，可柔性选择16最大可接硬盘数量88可靠性非7*24工作模式，建议每天重启7*24操作系统存储介质硬盘Flash，只读软件操作系统大小1G32M输出分辨率XGA高分辨率混合

15、视频，VGA普通分辨率输出颜色32位16位显卡性能高性能显卡普通视频芯片，性能差易用性操作同普通电脑操作复杂，用专用键盘网络性能强，可支持多个用户弱，仅支持有限用户内存可扩展不能扩展CPU可扩展不能扩展防病毒差强功能扩展强差数据可靠性强，可设成RAID弱2、录像机压缩方式压缩方式是硬盘录像机的核心技术，压缩方式很大程度上决定着图像的质量、压缩比、传输效率、传输速度等性能，它是评价硬盘录像机性能优劣的重要一环。 随着多媒体技术的发展，相继推出了许多压缩编码标准，目前主要有JPEG/M-JPEG、H.261/H.263和MPEG等标准。 2.1、JPEG/M-JPEG、JPEG是一种静止图像的压缩

16、标准，它是一种标准的帧内压缩编码方式。当硬件处理速度足够快时，JPEG能用于实时动图像的视频压缩。在画面变动较小的情况下能提供相当不错的图像质量，传输速度快，使用相当安全，缺点是数据量较大。 、M-JPEG源于JPEG压缩技术，是一种简单的帧内JPEG压缩，压缩图像质量较好，在画面变动情况下无马赛克，但是由于这种压缩本身技术限制，无法做到大比例压缩，录像时每小时约1-2GB空间，网络传输时需要2M带宽，所以无论录像或网络发送传输，都将耗费大量的硬盘容量和带宽，不适合长时间连续录像的需求，不大实用于视频图像的网络传输。 2.2、H.261/H.263、H.261标准通常称为P*64，H.261对

17、全色彩、实时传输动图像可以达到较高的压缩比，算法由帧内压缩加前后帧间压缩编码组合而成，以提供视频压缩和解压缩的快速处理。由于在帧间压缩算法中只预测到后1帧，所以在延续时间上比较有优势，但图像质量难以做到很高的清晰度，无法实现大压缩比和变速率录像等。 、H.263的基本编码方法与H.261是相同的，均为混合编码方法，但H.263为适应极低码率的传输，在编码的各个环节上作了改进，如以省码字来提高编码图像的质量，此外，H.263还吸取了MPEG的双向运动预测等措施，进一步提高帧间编码的预测精度，一般说，在低码率时，采用H.263只要一半的速率可获得和H.261相当的图像质量。2.3、MPEGMPEG

18、是压缩运动图像及其伴音的视音频编码标准，它采用了帧间压缩，仅存储连续帧之间有差别的地方 ，从而达到较大的压缩比。MPEG现有MPEG1、MPEG2和MPEG4三个版本，以适应于不同带宽和图像质量的要求。 、MPEG1的视频压缩算法依赖于两个基本技术，一是基于16*16（像素*行）块的运动补偿，二是基于变换域的压缩技术来减少空域冗余度，压缩比相比M-JPEG要高，对运动不激烈的视频信号可获得较好的图像质量，但当运动激烈时，图像会产生马赛克现象。 MPEG-1以1.5Mbps的数据率传输视音频信号，MPEG-1在视频图像质量方面相当于VHS录像机的图像质量，视频录像的清晰度的彩色模式240TVL,

19、两路立体声伴音的质量接近CD的声音质量。 MPEG-1是前后帧多帧预测的压缩算法，具有很大的压缩灵活性，能变速率压缩视频，可视不同的录像环境，设置不同的压缩质量，从每小时80MB至400MB不等，但数据量和带宽还是比较大。 、MPEG-2它是获得更高分辨率（720*572）提供广播级的视音频编码标准。MPEG-2作为MPEG-1的兼容扩展，它支持隔行扫描的视频格式和许多高级性能包括支持多层次的可调视频编码，适合多种质量如多种速率和多种分辨率的场合。它适用于运动变化较大，要求图像质量很高的实时图像。对每秒30帧、720*572分辨率的视频信号进行压缩，数据率可达3-10Mbps。由于数据量太大，

20、不适合长时间连续录像的需求。、MPEG-4是为移动通信设备在Internet网实时传输视音频信号而制定的低速率、高压缩比的视音频编码标准。 MPEG-4标准是面向对象的压缩方式，不是像MPEG-1和MPEG-2那样简单地将图像分为一些像块，而是根据图像的内容，其中的对象（物体、人物、背景）分离出来，分别进行帧内、帧间编码，并允许在不同的对象之间灵活分配码率，对重要的对象分配较多的字节，对次要的对象分配较少的字节，从而大大提高了压缩比，在较低的码率下获得较好的效果， MPEG-4支持MPEG-1、MPEG-2中大多数功能，提供不同的视频标准源格式、码率、帧频下矩形图形图像的有效编码。 2.4 总

21、之，MPEG-4有三个方面的优势： 、具有很好的兼容性； 、MPEG-4比其他算法提供更好的压缩比，最高达200：1；、MPEG-4在提供高压缩比的同时，对数据的损失很小。所以，MPEG-4的应用能大幅度的降低录像存储容量，获得较高的录像清晰度，特别适用于长时间实时录像的需求，同时具备在低带宽上优良的网络传输能力。2.5 H.264H.264是ITU-T的VCEG（视频编码专家组）和ISO/IEC的MPEG（活动图像编码专家组）的联合视频组（JVT：joint video team）开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。1

22、998年1月份开始草案征集，1999年9月，完成第一个草案，2001年5月制定了其测试模式TML-8，2002年6月的 JVT第5次会议通过了H.264的FCD板。目前该标准还在开发之中，预计明年上半年可正式通过。H.264和以前的标准一样，也是DPCM加变换编码的混合编码模式。但它采用“回归基本”的简洁设计，不用众多的选项，获得比H.263+好得多的压缩性能；加强了对各种信道的适应能力，采用“网络友好”的结构和语法，有利于对误码和丢包的处理；应用目标范围较宽，以满足不同速率、不同解析度以及不同传输（存储）场合的需求；它的基本系统是开放的，使用无需版权。在技术上，H.264标准中有多个闪光之处

23、，如统一的VLC符号编码，高精度、多模式的位移估计，基于44块的整数变换、分层的编码语法等。这些措施使得H.264算法具有很的高编码效率，在相同的重建图像质量下，能够比H.263节约50左右的码率。H.264的码流结构网络适应性强，增加了差错恢复能力，能够很好地适应IP和无线网络的应用。其实现在多数的什么H.264都是H.263通过改进后的算法，是压缩率变的小了点（包括现在有个别的生产厂家，我同事都看到过他们的源代码）！如果是从单个画面清晰度比较，MPEG4有优势；从动作连贯性上的清晰度，H.264有优势！六、监控摄像机相关简单知识 安全防范系统中，图像的生成当前主要是来自CCD摄像机,CCD

24、是电荷耦合器件（charge coupled deice)的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像机元件，以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗振动和撞击之特性而被广泛应用。1、 CCD摄像机的工作方式 被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像2、CCD摄像机大致可分为下列几大类： 依成像色彩划分 (1)彩色摄像机

25、：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。 (2)黑白摄像机：适用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。 依摄像机分辨率划分 (1)影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率420线左右的低档型。 (2)影像像素在25万38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型 (3)影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率，570线以上的高分辨率。 依摄像机灵敏度划分 (1)普通型：正常工作所需

26、照度为13Lux (2)月光型：正常工作所需照度为0.1 Lux左右 (3)星光型：正常工作所需照度为0.01 Lux以下 (4)红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像。 按摄像元件的CCD靶面的大小划分 (1)l inch 靶面尺寸为宽12.7mmX高9.6mm,对角线16mm (2)2/3inch靶面尺寸为宽8.8mmX高6.6mm,对角线11mm (3)1/2inch靶面尺寸为宽6.4mmX高4.8mm,对角线8mm (4)1/3inch靶面尺寸为宽4.8mmX高3.6mm,对角线6mm (5)1/4inch靶面尺寸为宽3.2mmX高2.4mm,对角线4mm (6)1/5inc

27、h正在开发之中，尚未推出正式产品 此外CCD摄像机有PAL制和NTSC制之分，还可以按图像信号处理方式划分或按摄像机结构区分。 监控摄像机参数介绍 监控摄像机的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号，按规格可分为1/3、1/2和2/3等种类，安装方式有固定和带云台二种。3、摄像机基本设置说明: (1) AGC ON/OFF（自动增益控制）：摄像头内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大即增益，等效于有较高的灵敏度，然而在亮光照的环境下放大器将过载，使视频信号畸变。当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈，自动增加增益以获得清晰的图像。开关在OFF时，在低亮度下

28、可获得自然而低噪声的图像。 (2) ATW ON/OFF（自动白平衡）：开关拨到ON时，通过镜头来检测光源的特性/色温，从而自动连续设定白电平，即使特性/色温改变也能控制红色和蓝色信号的增益。 (3) ALC/ELC（自动亮度控制/电子亮度控制）：当选择ELC时，电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间（一般从1/50到1/10000秒连续调节）。选择这种方式时，可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。 需要注意的是：在室外或明亮的环境下，由于ELC控制范围有限，还是应该选择ALC式镜头；在某些独特的照明条件下，可能出现下列情况： (1)在聚光灯或窗户等高亮度

29、物体上有强烈的拖尾或模糊现象。 (2) 图像显著地闪烁和色彩重现性不稳定。 (3) 白平衡有周期性变化，如果发生这些现象，应使用ALC镜头。 以固定光圈镜头采用ELC方式时，图像的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深。因此，摄像头在完全打开固定光圈镜头而采用ELC方式时。景深会比使用ALC式镜头时小，而且图像上远处的物体可能不在焦点上。 当镜头是自动光圈镜头时，需要将开关拨到ALC方式。 (4)BLC ON/OFF（背光补偿开关）：当强大而无用的背景照明影响到中部重要物体的清晰度时，应该把开关拨到ON位置。注意： 当与云台配用或照明迅速改变时，建议把该开关放在OFF位置，因为在ON位置时，

30、镜头光圈速度变慢； 如果所需物体不在图像中间时，背光补偿可能不会充分发挥作用。 (5)LL/INT（同步选择开关）：此开关用以选择摄像头同步方式，INT为内同步；LL为电源同步。有些摄像头还有一个LL PHASE电源同步相位控制器。当摄像头使用于电源同步状态时，此装置可调整视频输出信号的相位，调整范围大概是一帧。（调整需要专业人员进行） (6)VIDEO/DC（镜头控制信号选择开关）：ALC自动光圈镜头的控制信号有两种，当需要将直流控制信号的自动光圈镜头安装在摄像头上时，应该选择DC位置，需要安装视频控制信号的自动光圈镜头时，应该选择VIDEO位置。 当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时，还会有

31、一个视频电平控制（VIDEO LEVEL L/H）可能需要调整，该控制器调节输出给自动光圈镜头的控制电平，用以控制镜头光圈的开大和缩小（凹进光亮）。 在摄像头的配件中，有一个黑色的小插头，插头有四个针，联接摄像头上的黑色插座。如果用DC驱动的自动光圈镜头，镜头上已经做好了插头，只要插在插座上，把选择开关拨到DC即可；如果用视频驱动的自动光圈镜头，需要用户根据说明书上的标注，用烙铁焊好。由于厂家定义不同，所以焊法也有区别，请安装时留意。 (7)SOFT/SHARP（细节电平选择开关）：该开关用以调节输出图像是清晰（SHARP）还是平滑（SOFT），通常出厂设定在SHARP位置。 (8)FLICKERLESS（无闪动方式）：在电源频率为50Hz的地区，CCD积累时间为1/50秒，如果使用NISC制式摄像机，其垂直同步频率为60Hz，这样将造成视觉影像不同步，在监视器上出现闪动；反之，在电源为60Hz的地区用PAL制式摄像机也会有此现像。为克服此现像，在电子快门设置了无闪动方式档，对NISC制式摄像机提供1/100秒，对PAL制式摄像机提供1/120秒的固定快门速度，