安防高清攝像機監控系統功能和設計原則分析

　　隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高清逐漸成為人們的追求。如何構建一個(gè)高清攝像機監控系統?本文以具體的案例分析了高清攝像機監控系統的功能和設計原則。

　　系統概述

　　監控系統設計原則

　　百萬(wàn)高清監控系統設計的指導思想是充分體現其是可靠性、安全性、穩定及便于維護性、擴展性、實(shí)用性和先進(jìn)性相結合。

　　實(shí)用性——整個(gè)系統必須滿(mǎn)足高性?xún)r(jià)比的要求，避免系統資源的浪費。

　　先進(jìn)性——取決于設計者是否具有超前意識，掌握這一行業(yè)的最新技術(shù)以及邊緣科學(xué)在此領(lǐng)域的應用，同時(shí)必須了解和預見(jiàn)到今后幾年社會(huì )發(fā)展對閉路監控及報警系統方面提出的要求。因此，不僅要求設計嚴密、布局合理，能與新技術(shù)、新產(chǎn)品接軌，而且所選擇的設備應在系統實(shí)施若干年后，亦能保持其功能完善、齊全，不至于落后。

　　簡(jiǎn)便性——系統的設計，要求在操作人員與設備之間建立起友好的界面，使操作者無(wú)論對系統的設置還是日常的運行，能通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作即可完成。即使對沒(méi)有接觸過(guò)此類(lèi)設備的操作者，只需稍加培訓，即能掌握一般操作。

　　擴展性——隨著(zhù)用戶(hù)需求的不斷增大，系統可以模塊化擴充而不浪費前期資源。

　　網(wǎng)絡(luò )傳輸及夜視——主要出入口攝像機不但能支持白天監控，更能滿(mǎn)足夜間監控，達到真正24小時(shí)全天候監控的目的，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接到局機關(guān)監控中心以便于遠程監控。

　　系統功能需求

　　系統應能實(shí)現視音頻及報警信息的采集、傳輸/轉換、顯示/存儲，進(jìn)行權限管理，保證信息的安全。監控系統建成后，將通過(guò)攝像系統對事故多發(fā)的重點(diǎn)區域進(jìn)行連續監視，通過(guò)控制中心和分中心遙控的方式調整監視區域。安保人員足不出戶(hù)即能實(shí)時(shí)了解情況并進(jìn)行監督，一旦發(fā)生事件，可查閱現場(chǎng)錄像記錄，為調查和處理提供方便。

　　現場(chǎng)監控模式由傳統的單一型、粗放型向綜合型、集約型轉變，以提高管理效率。更好地向管理模式集約化、管理方法智能化、管理手段科技化的方向靠攏。

　　系統功能描述

　　·能夠按照指定設備，指定通道進(jìn)行圖像的實(shí)時(shí)觀(guān)看，支持監控圖像的顯示、縮放、抓拍和錄像，實(shí)時(shí)監控圖像質(zhì)量要求清晰流暢;

　　·可以通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)操作，對相應設備進(jìn)行遙控;能夠根據用戶(hù)的級別設定相應的控制權限等;

　　·監控控制平臺的數據庫在記錄圖像信息的同時(shí)還應記錄與圖像信息相關(guān)的檢索信息，如設備、通道、時(shí)間、報警信息等。平臺應能存儲視音頻信息并保持30天;

　　·系統具有較強的圖像信息處理功能，可同時(shí)對多個(gè)攝象機的圖像信息進(jìn)行處理，包括畫(huà)面修改、編輯、調節、放大、縮小以及打印等等;也可以將圖像保存為通用數據文件格式，用其他專(zhuān)業(yè)圖像處理軟件進(jìn)行二次處理;

　　·系統可以隨時(shí)方便、及時(shí)地檢索、回放記錄的圖像信息，如可按時(shí)間、地點(diǎn)或圖像信息進(jìn)行檢索和回放?；胤艌D像要穩定、清晰，可反復讀寫(xiě)，不應存在信號衰減和磨損問(wèn)題;

　　·監控系統設有安全密碼，只有授權的管理人員才可以對系統進(jìn)行設置和操作。沒(méi)有權限的人員將不能對監控系統進(jìn)行查詢(xún)、設置系統、刪除文件等操作。網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)必須安裝遠程監控軟件，并經(jīng)授權管理人員授權后才能使用該監控系統。系統還具有斷電自動(dòng)保護、來(lái)電自動(dòng)恢復功能;

　　·系統應具備保障信息安全的各項措施，包括身份認證、前端設備和監控中心的接入安全，移動(dòng)監控系統的接入和傳輸安全，圖像信息的防篡改等;

　　·系統中盡可能多的采用智能視頻處理技術(shù)，如運動(dòng)目標檢測等。

　　系統構成及功能

　　系統設計

　　1、攝像機技術(shù)要求

　　采用超低照度百萬(wàn)像素芯片，照度達到0.01LUX，每個(gè)攝像機全實(shí)時(shí)25幀，監控時(shí)圖像分辨率不小于1280×720P，是傳統攝像機的2倍以上;配高清6mm鏡頭，采用H.264壓縮方式，雙碼流，碼流500K-3Mbps，內置音頻，支持POE供電，具有數字智能降噪和寬動(dòng)態(tài)功能;攝像機具有自動(dòng)增益功能，快門(mén)可調，可適應不同監控環(huán)境。

　　出入口攝像機采用超低照度百萬(wàn)像素芯片，攝像機照度達到0.01LUX，每個(gè)攝像機全實(shí)時(shí)25幀，監控時(shí)圖像分辨率不小于1280×720P，采用H.264壓縮方式，雙碼流，碼流500K-3Mbps，具有數字智能降噪和寬動(dòng)態(tài)功能;攝像機具有自動(dòng)增益功能，快門(mén)可調，可適應不同監控環(huán)境。內置IR-CUT雙濾光片切換，彩色更真實(shí)，該款攝像機為日夜兩用型，具備數字降噪和電子快門(mén)，自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡、亮處優(yōu)先、暗處優(yōu)先等可調功能。內置30米紅外燈。

　　2、硬盤(pán)錄像數字編碼機技術(shù)要求

　　采用4路嵌入式百萬(wàn)高清數字網(wǎng)絡(luò )硬盤(pán)錄像機，擁有4個(gè)內部網(wǎng)絡(luò )接口向數字高清攝像機供電以及PTZ控制，同時(shí)傳輸高清監控信號。每個(gè)通道畫(huà)面均為百萬(wàn)像素，回放時(shí)每個(gè)通道圖像分辨率不小于1280×720P，每臺錄像機可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接收最少4臺高清數字攝像機信號。以擴展至16路，并可自動(dòng)錄像，采用雙網(wǎng)隔離方式，防止病毒侵入，內置動(dòng)態(tài)域名解析服務(wù)器，采用嵌入式結構，不需要安裝系統，系統運行穩定、可靠?？梢苑奖愕夭樵?xún)錄像資料、備份等功能，每臺錄像機配置2TB硬盤(pán)。主機通過(guò)用戶(hù)原有網(wǎng)絡(luò )傳輸，不需要重復布線(xiàn)，攝像機和錄像機可以方便地免費升級。每臺錄像機配一臺19寸液晶專(zhuān)業(yè)監視器，要求具有BNC\VGA和音頻輸入，高清晰、大角度，自帶音箱，低功耗、低輻射、無(wú)頻閃，是保護眼睛的環(huán)保產(chǎn)品。

　　3、中心服務(wù)器

　　通過(guò)服務(wù)器查看所有攝像機圖像，可以讓授權用戶(hù)流暢地觀(guān)看攝像機畫(huà)面和錄像資料，可以選擇存儲任意前端攝像機的圖像。具體配置：獨立顯卡1G顯存、CPU四核Q8300、內存4G、配置兩塊1TB企業(yè)級硬盤(pán)，最大至少安裝8塊企業(yè)級硬盤(pán)，附帶正版軟件。服務(wù)器配一臺19寸液晶專(zhuān)業(yè)監視器，具有BNC\VGA和音頻輸入，高清晰、大角度，自帶音箱，低功耗、低輻射、無(wú)頻閃，是保護眼睛的環(huán)保產(chǎn)品。

　　4、中心數字管理平臺軟件

　　采用大型監控集中管理平臺軟件，內置數字矩陣功能，可以管理任意臺硬盤(pán)錄像機和攝像機，可以隨意調取所有錄像機的錄像資料。

　　5、解碼主機及液晶電視

　　高清數字解碼主機，具有1個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口，可將任意攝像機的圖像和GPS車(chē)輛定位系統信息解碼輸出至拼接屏或者數字電視機，可以輸出單畫(huà)面、4畫(huà)面、9畫(huà)面最高至16畫(huà)面，連接液晶拼接屏或者數字液晶電視機(含解碼主機控制附件)。46寸液晶電視支持1080P。

　　實(shí)現方案

　　在重點(diǎn)監視地點(diǎn)安裝的百萬(wàn)像素高清攝象機，內置拾音器，實(shí)現對安裝場(chǎng)所進(jìn)行24小時(shí)全天候監控和監聽(tīng);

　　監控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監控和錄像的分辨率達到百萬(wàn)高清1280×720P，保證視頻信號在輸出設備上實(shí)時(shí)、流暢地輸出;

　　主要出入口攝像機要保證夜間監控的效果，圖像要清晰;

　　所采用的主要設備采用模塊化設計，以便于系統的兼容和維護等。

　　1、傳統方案介紹

　　基于IP網(wǎng)的視頻監控系統隨著(zhù)“平安城市”、安保奧運等大事件的推動(dòng)，越來(lái)越受到關(guān)注，并以一種不可逆轉的態(tài)勢席卷全球視頻監控領(lǐng)域。目前大多數全IP視頻監控系統以DVS作為主角，隨著(zhù)編碼芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，以及集成電路設計的不斷改進(jìn)，讓視頻圖像采集子系統與壓縮編碼子系統能整合至單塊集成電路板，進(jìn)而成就了IP攝像機。

　　首先看看模擬攝像機+DVS這種方式的一些固有缺陷。數據處理過(guò)程如圖2所示。

　　圖2

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　　CCD圖像傳感器對圖像信號進(jìn)行采集并數字化，由專(zhuān)用DSP芯片進(jìn)行圖像處理后，編碼成CVBS模擬信號，經(jīng)同軸電纜傳輸至遠端DVS，其對信號再做模數轉換、梳妝濾波等操作，編碼成數字信號進(jìn)行處理并傳輸。這個(gè)過(guò)程帶來(lái)了諸多問(wèn)題，缺陷也隱藏其中：

　　·信號經(jīng)數模轉換、模數轉換后，圖像質(zhì)量受損;

　　·模擬信號由同軸電纜長(cháng)距離傳輸，信號衰減嚴重，易受干擾，圖像質(zhì)量下降;

　　·圖像分辨率固定為PAL、NTSC，不能滿(mǎn)足更高分辨率的監控要求;

　　·視頻信號動(dòng)態(tài)范圍小，難以滿(mǎn)足低噪聲、寬動(dòng)態(tài)、高幀率等需求。

　　由于模擬信號同軸電纜長(cháng)距離傳輸困擾太多用戶(hù)和工程商，部分商家通過(guò)一個(gè)很巧的辦法解決了這個(gè)問(wèn)題，即：將DVS的視頻編碼模塊加裝至模擬Camera內。如下圖所示：

　　將編碼移入Camera內部，出口便是IP數據包，將CVBS信號傳輸過(guò)程限制在極短的距離內，有效地解決了上述第2點(diǎn)提到的傳輸問(wèn)題。但是其它三個(gè)問(wèn)題的根源在于CVBS過(guò)程，通過(guò)上述辦法是無(wú)法解決的。

　　2、百萬(wàn)高清純數字方案

　　前端由數字攝像機組成，經(jīng)數字攝像機采集視頻轉成數字信號傳送到監控主機進(jìn)行錄像。采集到的現場(chǎng)圖像轉為數字信號送到監控主機進(jìn)行錄像，在主機可切換顯示每路圖像，對每個(gè)現場(chǎng)圖像可采用單畫(huà)面顯示、四畫(huà)面顯示或輪巡顯示。錄像采用高清的1280×720P的分辨率進(jìn)行錄像，不進(jìn)行壓縮?；胤判Ч皖A覽一樣的清晰。通過(guò)內部局域網(wǎng)連接，可節省大量線(xiàn)纜費用(如圖1所示)。

　　圖1

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　　該百萬(wàn)高清監控系統方案全為高清數字攝像機，預覽高清，回放高清。提供高清的圖像質(zhì)量。相對預覽只有百萬(wàn)像素，回放只僅CIF、或D1效果的其它數字攝像機。該監控系統提供1280×720P的高清回放，回放效果更加清晰、逼真。

　　方案特點(diǎn)

　　·純數字信號傳輸，系統安裝簡(jiǎn)便，通過(guò)解碼器實(shí)現上墻;

　　·高清解碼顯示，分辨可達1280×720P，網(wǎng)內任何一個(gè)解碼器可顯示網(wǎng)內任意一路攝像機圖像;

　　·高清錄像回放，回放分辨可達1280×720P;

　　·前端采用高清數字攝像機采集圖像，通過(guò)交換機把高清解碼器、管理主機、錄像主機組成局域網(wǎng);

　　·支持遠程查看音頻、視頻;

　　·數字系統，方便系統升級，可擴展性強。