昆明高清数字视频监控方案1.doc
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第1章系统概述
1.1系统概述
随着视频监控技术的高速发展，城市视频监控中对产品的要求也在不断提高，功能要求更加完善、稳定，性能要求更加清晰、准确。
传统监控系统大部分都只能到达CIF（352×288）或者4CIF（704×576）的分辨率，存在图像清晰度低、可看范围小等缺点，在城市道路、广场、展馆、车站等大范围监控场合，都迫切需要清晰度更高、可看范围更大的监控手段，以满足迅速准确的找到监控目标、看清面部特征和车牌照的监控效果。
2008年举世瞩目的北京奥运会取得了圆满的成功，其中安防监控系统采用了很多新产品、新技术，为奥运会的顺利举办提供了坚实可靠的安全保障，其中一项就是高清视频监控显示及图像智能分析的应用，新建了不少高清视频监控点，高清视频监控的应用经过了实战的检验。
2010年的上海世博会即将举办，世博会主办地上海浦东新区现建设高清监控点11000多个，以实现对世博园区、重点关注场所及核心社会公共场所的实时高清视频监控，以及时准确发现违法犯罪活动，实现精确打击，为世博会安全管理提供高清的可视化依据。
海康威视在该项目中提供了高清数字摄像机、高清视频编码器、高清视频编码阵列、高清视频解码阵列等全系列高清视频监控产品，满足了浦东新区对视频监控系统高品质、重应用和易集成的突出需求。
基于北京奥运会高清视频监控系统、上海浦东新区世博会高清视频监控系统的成功经验，针对当前社会治安越发复杂、事发影响程度越发恶劣的现状，为了迅速有效处置突发事件、切实做好各项安全保卫工作，我们建议在视频监控系统中采用高清视频监控技术，通过充分应用先进科技手段和技术装备，来突破目前视频监控图像采集、传输和显示分析的瓶颈，克服传统视频监控系统视频覆盖范围小、图像清晰度不高、视频图像利用率底下等一系列的问题，实现城市视频监控的跨越式发展。
1.2高清特点
由于受到成本的限制，高清在视频监控行业一直未得到有效地应用。
而现在芯片技术及压缩算法的发展，高清的视频监控产品逐渐兴起。
现在D1标清视频压缩格式业已正式写入数字硬盘录像系统（DVR）国家标准。
高清摄像机和高清视频编解码器也逐步得到应用和推广，其清晰度可以达到1920*1080或1600*1200，高清视频监控系统提供的高质量视频图像，将为城市社会治安监控效果带来显著的提升。
1.3总体设计思路
1）前端采用高清数字摄像机采集高清视频图像，最大分辨率可达到UXGA（1600*1200），采集的高清图像经光纤输入高清编码阵列；
2）高清编码器对高清图像集中编码，并输出两个码流，一个采用H.264压缩编码；另一个采用M-JPEG压缩编码；
3）派出所机房部署NVR进行录像；设置客户端，对管辖区域内的高清摄像机施行实时监控和远程控制；
4）分控中心管辖多个派出所，部署存储设备，实现分布式存储，采用IPSAN+存储服务器，为重要通道提供存储服务；
5）主控中心机房部部署管理服务器，
6）主控中心采用高清解码阵列和支持高清视频图像控制的大屏幕控制器，通过LCD液晶监视器或DLP显示监控图像，整合现有视频资源，并为其他单位或应用系统提供视频资源；
7）对前端设备接入、网络传输、资源访问等采用有效的安全管理措施，包括信息加密、网络接入控制、访问认证管理等措施，防止监控系统被非法入侵、监控信息被非法窃取和擅改等；
8）本期监控系统的建设应为下一阶段社会监控系统的整合提供基础和接口，并能满足其他部门和单位对图像的共享要求，充分利用监控资源，发挥整体效益，做到系统具有可持续发展特性。
系统拓扑结构图1
第2章高清视频监控前端
高清视频监控系统主要在重点关注场所和核心重要部门部署监控点位，实现高清视频采集、控制、传输和显示功能。
2.1高清监控点组成
前端设备以高清摄像机为主，附带镜头、护罩、云台、立杆、防雷、网络等部件。
2.2前端高清摄像机
前端摄像机是整个安全防范系统的原始信号源，摄像部分的好坏及它产生图像信号的质量将影响整个系统的质量。
本系统前端采用高清数字摄像机，相比普通摄像机具有明显的技术优势：
1）高清数字摄像机采用百万像素级别CCD传感器，能获得更多的视频信息，实现1280×720、1920×1080、1600×1200甚至更高的视频图像分辨率；
2）监控图象显示质量更高，能够更好地捕捉细节；
3）逐行扫描CCD动态画面表现更流畅；
4）支持HDTV的宽屏输出模式（16:
9）；
5）监控画面覆盖面更广，相同监视区域可以替代原有的多个固定点摄像机和一个全方位摄像机。
2.2.1摄像机选型原则
根据高清视频监控的需要，我们在选择摄像机时按照以下原则：
1）采用SONYCCD传感器
CCD与CMOS两种感光芯片相比，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制、高质量图像输出、动态影像表现方面都要优于COMS，所以本项目高清摄像机建议采用CCD作为感光芯片。
2）支持日夜功能，实现昼夜监控，低照度：
≤0.5lux/F1.2（彩色），≤0.1lux/F1.2（黑白）
为满足全天候治安监控的需要，摄像机应具备日夜彩转黑和低照度功能，在黄昏和夜间照度较低的情况下也能获得较为清晰的视频图像。
3）视频分辨率≥UXGA（1600*1200），帧率最高25帧/秒
高清视频监控需要达到1600*1200或1920*1080P分辨率，逐行扫描，最高帧率应达到25帧/秒。
4）支持光模块（LC）接口
高清图像传输接口采用光纤接口（LC），高清数字摄像机与高清编码阵列之间通过光纤传输无压缩的视频图像，保证了图像的清晰度，信号传输无衰减和干扰，也避免了室外监控视频图像受雷击的影响。
5）信噪比≥52dB
高清数字摄像机应具备高的信噪比，保证图像信号质量。
6）具有曝光速度、AGC控制、白平衡控制等功能。
2.2.2高清摄像机选型
本项目前高清摄像机推荐采用海康威视DS-2CD876MF-FCB
一、产品特点：
1）采用SONYCCD，1/1.8〞，支持日夜功能，实现昼夜监控。
2）最高分辨率：
UXGA（1600*1200）。
3）帧率：
最高25帧/秒。
4）灵敏度：
低照度设计，可达1.2lux/F1.2（彩色）
5）支持光模块（LC）接口。
6）摄像机参数配置功能：
曝光速度、AGC控制、白平衡控制等。
7）具备色彩还原度极佳的自动白平衡功能，在不同的灯光环境下，摄像机根据色温的变化，自动调整白平衡，色彩逼真亮丽，达到最佳的还原度。
二、技术规格
序号
指标名称
技术指标
1
传感器
逐行扫描SONYCCD传感器，1/1.8〞
2
最低照度
彩色：
0.5Lux/F1.2
黑白：
0.1Lux/F1.2
3
自动光圈
DC驱动
4
镜头
C/CS
5
快门速度
自动电子快门/手动，1/25秒至1/100,000秒可调
6
自动增益
关/高/中/低
7
日夜
自动/白天/晚上
8
白平衡
自动/手动
9
亮度
0-F可调
10
饱和度
0-F可调
11
对比度
0-F可调
12
锐度
0-F可调
13
Gamma
0.45
14
镜像
水平/垂直
15
视频输出接口
GBIC/SC
16
触发输入
4路开关量
17
触发输出
2路信号量，1路开关量
18
工作温度
-10℃~60℃
19
电源
DC12V±10%
第3章图像传输与存储
3.1高清图像编码
高清数字摄像机采用光纤接口，通过光缆接入监控中心或分控中心。
中心通过海康威视DS-6401HFH高清视频编码器对前端接入光纤非压缩高清图像进行编码。
DS-6401HFH高清编码卡采用独立双码流技术，码流A采用H.264压缩算法进行编码，主要用于视频网传，供客户端网络点播使用，实时码流为25fps，码流B采用MJPEG压缩算法编码，通过解码后进入模拟矩阵。
3.1.1高清视频编码器
DS-6401HFH高清网络编码器
前面板
①PWRLINKRX/TX电源、网络、网传，设备状态指示灯
②AUDIOIN音频输入RCA接口
③HD-SDI视频输入接口
④OPT光传输接口
后面板
①RESET默认参数复位按钮
②LINEIN语音对讲输入接口
③AUDIOOUT语音对讲输出接口
④LAN网络接口
⑤RS232标准RS-232串行接口
⑥RS485标准RS-485串行接口
⑦ALARMIN报警输入、ALARMOUT报警输出模块
⑧DC12V电源输入
⑨GND接地端
高清网络编码阵列支持1080p等高清图像压缩码流的集中编码，可应用于高清视频监控系统。
1）采用嵌入式处理器、DSP及嵌入式Linux架构。
2）支持H.264和MotionJPEG双码流，且编码参数独立可调。
3）H.264编码指标：
压缩标准：
H.264/AVCBaseline/Main/HighProfile可配置；
分辨率/帧率：
1920×1080@50i，1920×1080@60i，1920×1080@25p，
1920×1080@30p，1600×1200@25fps；
码流大小：
2-16Mbps可调。
4）MotionJPEG编码指标：
压缩标准：
MotionJPEG;
分辨率/帧率：
1920×1080@5fps；
码流大小：
10Mbps；
5）支持OSD叠加，OSD大小可调，支持字符叠加。
6）流数据中嵌入时间戳，支持后端按时间快速检索和定位。
7）支持TCP/UDP、RTP/RTCP协议。
8）支持标准PS流或RTP流，支持单播、组播。
9）支持远程的PTZ控制，内置Pelco-P、Pelco-D等多种主流编码器协议。
10）支持双向语音对讲。
11）支持串口控制与透明通道传输。
12）内置WebServer服务模块。
13）可通过网络或串口进行参数配置或固件升级。
14）提供SDK软件开发包，支持Windows、Linux。
3.1.2高清编码特点
1）高清图像编解码延时≤250ms，无论对于桌面控制应用，还是上墙控制应用，均可满足实战需求。
2）可根据不同刷新率的高清显示设备，进行参数适配，以保证流畅的显示图像。
3）单个编码器/编码卡至少支持6个并发连接，满足多业务图像数据的应用要求，如流媒体服务、IPSAN存储服务、NVR应急缓存服务等等。
3.2高清图像传输
图像依托公安图像网传输，在派出所编码阵列完成编码后送入图像网，供派出所、分局调阅使用，在分控中心IPSAN存储。
3.2.1实时预览与录像存储
实时流与存储流图示
高清数字摄像机图像经光纤输入高清编码阵列，高清编码阵列对图像输出两个码流，一个采用H.264编码，用于存储，另一个采用MJPEG编码，解码后用于模拟矩阵。
实时图像由高清编码阵列送入分控中心流媒体服务器，经流媒体服务器转发给派出所专用图像工作站软解显示、高清解码阵列上墙显示，同样能转发给分局专用图像工作站和高清解码阵列。
实时流特征：
分辨率1600*1200、帧率25帧、码率8-10Mbps。
存储图像由高清编码器存储码流直接写入派出所NVR。
此时NVR还兼具流媒体功能，将实时流转发给派出所本地和分局中心实时查看；存储流特征：
分辨率1600*1200、帧率25帧、码率10Mbps、格式M-JPEG。
3.3传输带宽分析
3.3.1预览高清图像码流
监控中心大屏幕实时预览图像存储采用高清UXGA（1600*1200逐行扫描）格
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