視頻監(jiān)控基本知識培訓市場發(fā)展部內容二視頻監(jiān)控主要產品：攝像機視頻監(jiān)控主要產品：DVR、DVS三網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)四新一代視頻監(jiān)控產品五數碼監(jiān)控技術的未來六一視頻監(jiān)控原理和技術18.05.2023第一章視頻監(jiān)控原理和技術第一節(jié)視頻監(jiān)控定義第二節(jié)視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成第三節(jié)從模擬到數字第四節(jié)基本概念第五節(jié)編碼和壓縮原理及技術第六節(jié)視頻監(jiān)控中分辨率、碼率的選擇18.05.20231.1視頻監(jiān)控基本定義18.05.2023監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能18.05.20231.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本組成前端各種類型的攝像機及其附屬設備編碼設備傳輸光端機路由器和交換機同軸電纜、光纖后端顯示、記錄、控制、管理設備采用獨立的視頻中心控制臺或監(jiān)控—報警中心控制臺18.05.20231.3從模擬到數字18.05.2023第1代：模擬監(jiān)控系統(tǒng)以視頻矩陣為核心閉路電視，模擬價格貴，應用規(guī)模小管理，擴展功能弱存儲容量小監(jiān)控系統(tǒng)演進DVR第2代：以DVR核心采用單機硬盤存儲增強了管理功能錄像，回放，檢索等功能規(guī)模受到限制視頻矩陣第3代：以IP網為核心先進的視頻壓縮格式吸收互聯(lián)網的各種新技術管理，運營，存儲功能可規(guī)模部署18.05.2023模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)18.05.2023數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)結構18.05.2023模擬和數字監(jiān)控比較模擬監(jiān)控組建跨區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)成本高昂、實現難度大追加監(jiān)控點難度較高圖像存儲成本高、長期保存圖像質量下降嚴重不支持錄像與檢索雙工操作數字監(jiān)控可通過網絡組建低成本跨區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)一機多路，使用大容量硬盤可長期存儲數字信號長期保存信號不失真采用智能檢索，檢索與錄像可同時進行循環(huán)錄像方式，節(jié)約人力18.05.20231.4基本概念圖像（Image）視頻（Video）時間上連續(xù)的圖像組成視頻：Image→Video視頻中的某一幅圖像稱為一幀（Frame）幀率（FrameRate）FPS→每秒的幀數碼流（BitStream）將圖像壓縮后形成的數據碼率（BitRate）bps/Bps→對碼流進行量化碼率類型：定碼率（CBR）、變碼率（VBR）碼流類型：視頻流、音頻流、復合流18.05.2023基本概念-圖像18.05.2023掃描方式18.05.2023視頻制式18.05.2023分辨率18.05.2023分辨率18.05.20231.5編碼和壓縮原理及技術18.05.2023為什么要壓縮一幅CIF分辨率的圖像，進行A/D轉換后未經壓縮的數據量是(RGB)：一幀：352×288×3字節(jié)＝304128字節(jié)（不包括文件頭大小）一秒：304128字節(jié)×25幀/秒＝7603200字節(jié)/秒＝7.25MB/秒一小時：7.25M/秒×3600秒/小時＝25.5GB/小時一天：25.5GB/小時×24小時＝612GB/天……18.05.2023壓縮的基本原理安防監(jiān)控中的視頻數據有極強的相關性，有大量的冗余信息壓縮技術就是將數據中的冗余信息去掉18.05.2023壓縮標準18.05.2023監(jiān)控中壓縮標準的選擇監(jiān)控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等幾種視頻編碼技術對于最終用戶而言，最為關心的主要有：清晰度、存儲量（帶寬）、穩(wěn)定性還有價格。采用不同的壓縮技術，將很大程度影響以上幾大要素18.05.2023MPEG-4MPEG-4的制定初衷主要針對視頻會議、可視電話超低比特率壓縮的需求。應用范圍包括實時視聽通信、多媒體通信、遠地監(jiān)測/監(jiān)視、VOD、家庭購物/娛樂等

MPEG-4與前面提到的JPEG、MPEG-1/2有很大的不同，它為多媒體數據壓縮編碼提供更為廣闊的平臺，它定義的是一種格式、一種框架，而不是具體算法，它希望建立一種更自由的通信與開發(fā)環(huán)境MPEG-4視頻壓縮算法相對于MPEG-1/2在低比特率壓縮上有著顯著提高，在CIF、4CIF情況下，無論從清晰度還是從存儲量上都比MPEG1具有更大的優(yōu)勢，也更適合網絡傳輸。

MPEG-4由于系統(tǒng)設計過于復雜，使得MPEG-4難以完全實現并且兼容，很難在視頻會議、可視電話等領域實現。對于中國企業(yè)來說還要面臨高昂的專利費，目前規(guī)定：每臺解碼設備需要交給MPEG-LA0.25美元每臺設備還需要按時間交費(4美分/天=1.2美元/月=14.4美元/年）18.05.2023H.264在ISO/IEC中的正式名稱為：MPEG-4AVC標準；在ITU-T中的名稱:H.264H264集中了以往標準的優(yōu)點，并吸收了以往標準制定中積累的經驗,采用簡潔設計,使它比MPEG4更容易推廣

H.264創(chuàng)造性多參考幀、多塊類型、整數變換、幀內預測等新的壓縮技術，使用了更精細的分象素運動矢量（1/4、1/8)和新的環(huán)路濾波器，使壓縮性能大大提高H.264主要有以下幾大優(yōu)點：高效壓縮：與H.263+和MPEG4SP相比，最高減小50%比特率延時約束方面有很好的柔韌性容錯能力編/解碼的復雜性可伸縮性解碼全部細節(jié)：沒有不匹配（MPG-4采用浮點運算，進行整形變換時高質量應用網絡友善18.05.20231.6分辨率、碼率的選擇目前監(jiān)控行業(yè)中主要使用以下分辨率：QCIF、CIF、DCIF、4CIFQCIF主要用于窄帶環(huán)境，如手機監(jiān)控；CIF是監(jiān)控行業(yè)的主流分辨率，它的優(yōu)點是存儲量較低、圖像質量較好，能在普通寬帶網絡中傳輸，價格也相對低廉。缺點是圖像質量不能滿足高清晰的要求。4CIF是標清分辨率，它的優(yōu)點是圖像清晰。缺點是存儲量高，帶寬要求很高，價格也較高DCIF圖像清晰度介于CIF與4CIF之間，是兼顧清晰度和存儲成本的過渡選擇下一代高清數碼監(jiān)控的分辨率選擇：720p、960p下一代超高清數碼監(jiān)控的分辨率選擇：UXGA、1080p18.05.2023碼率的選擇不同分辨率對應不同的碼率范圍，通常而言，碼率與圖像質量成正比關系如果碼率小于該范圍，則圖像質量較差如果碼率大于該范圍，則顯得浪費18.05.2023通過碼率計算錄像文件大小18.05.2023第二章視頻監(jiān)控的主要產品：攝像機第一節(jié)攝像機基本概念第二節(jié)圖像傳感器第三節(jié)攝像機的分類第四節(jié)攝像機的關鍵指標第五節(jié)鏡頭知識18.05.20232.1攝像機基本概念組成：主要由鏡頭、影像傳感器（CCD/CMOS）、ISP(ImageSignalProcessor)及相關電路組成工作原理：被攝物體經鏡頭成像在影像傳感器表面，形成微弱電荷并積累，在相關電路控制下，積累電荷逐點移出，經過濾波、放大后輸入DSP進行處理，最后形成視頻信號（CVBS）輸出18.05.2023CCD（ChargedCoupledDevice）電荷耦合器件優(yōu)點：靈敏度，信噪比，成像質量缺點：成本、動態(tài)范圍、功耗、制造加工代表廠家：SONY、Sharp、Panasonic、富士、Philips、KodaCMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）互補金屬氧化物半導體優(yōu)點：成本、動態(tài)范圍、功耗缺點：靈敏度、信噪比、成像質量代表廠家：Aptina(Micron)、OmniVision、PixelCam2.2圖像傳感器分類18.05.2023CCD的誕生18.05.2023第一臺數碼相機18.05.20232.3攝像機的分類按圖像色彩分：彩色（Color）（彩色自動轉黑白）、黑白（B/W）；按傳感器分：CCD、CMOS按分辨率分：超高解、高解、低解按靈敏度（最低照度）分：普通型、月光型、星光型、紅外照明型按傳感器大小分：1"、2/3"、1/2"、1/3"、1/4"；按供電電源分：直流12V、交流24V、交流220V；按同步方式分：內同步、外同步按鏡頭接口分：C卡口、CS卡口、M12。按攝像機結構分：槍機、半球、迷你、針孔、飛碟、防暴、一體型按輸出信號類型分：模擬攝像機、網絡攝像機、數字攝像機（ITU656）按特殊功能分：寬動態(tài)攝像機、強光抑制……18.05.20232.4攝像機的關鍵性能指標傳感器類型分辨力（解析度）最低照度信噪比（S/N）自動增益控制（AGC）白平衡（WB）同步方式電子快門（ES）其它18.05.2023攝像機的關鍵性能指標——傳感器傳感器類型：CCD、CMOS傳感器（靶面）尺寸：1/2”，6.4×4.8mm，對角線8mm；1/3”，4.8×3.6mm，對角線6mm；1/4”，3.2×2.4mm，對角線4mm。有效像素例如：1/3”SONYSuperHADCCD有效像素規(guī)格有：500（水平）×582（垂直），PAL制式752（水平）×582（垂直），PAL制式18.05.2023攝像機的關鍵性能指標——分辨力標示攝像機清晰度的參數，通常用水平電視線（TVL）來表示現階段常見的分辨力參數有420TVL或以下，低解480~530TVL，高解540TVL以上，超高解18.05.2023攝像機的關鍵性能指標——最低照度標示攝像機能夠正常輸出圖像的最低照度值，有時被稱為“靈敏度”，單位：Lux攝像機的最低照度參數通常由三部分組成，例如：以攝像機正常工作照度范圍劃分：普通型：1~3Lux月光型：0.1Lux左右星光型：0.01Lux以下紅外型：0Lux，采用紅外照明18.05.2023攝像機的關鍵性能指標——信噪比標示攝像機輸出信號中的信號與噪聲之比，用S/N表示，單位為dB計算公式：信噪比性能直接決定了攝像機在低照度條件下的輸出圖像質量（噪點）18.05.2023攝像機的關鍵性能指標——自動增益AGC（AutoGainControl）將來自CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大量即增益，并自動根據信號電平調整增益幅度優(yōu)點是提升了攝像機的動態(tài)范圍，缺點是將噪聲一同放大18.05.2023攝像機的關鍵性能指標——其它關鍵指標白平衡同步方式電子快門背光補償（BLC）寬動態(tài)（WD）日夜轉換（D/N）強光抑制18.05.20232.5鏡頭的種類18.05.2023鏡頭分類18.05.2023鏡頭的關鍵指標像面尺寸F值（光圈值）焦距接口類型CSC18.05.2023第三章視頻監(jiān)控主要產品：DVR、DVS第一節(jié)PC式硬盤錄像機（PC-DVR）第二節(jié)嵌入式硬盤錄像機（DVR）第三節(jié)DVR的關鍵技術第四節(jié)嵌入式視頻服務器（DVS）18.05.20233.1PC式網絡硬盤錄像機系統(tǒng)構成兼容/工控PC機+視頻采集或壓縮卡+普通/較可靠的操作平臺+應用軟件18.05.2023PC式硬盤錄像機特點PC平臺在數字視頻技術發(fā)展的早期階段成為首選的載體PC-DVR的核心要素是視音頻壓縮（采集）板卡，它決定了整套系統(tǒng)的技術體系架構及性能PC式DVR具有兼容性好，軟件開發(fā)周期短，易擴展、易操作，一機多用等特點PC式DVR中影響整套系統(tǒng)穩(wěn)定性的環(huán)節(jié)較多，例如主板、顯卡、壓縮卡、操作系統(tǒng)、應用軟件等等18.05.2023視頻卡分類18.05.20233.2DVRDVR：DigitalVideoRecoder數字視頻網絡硬盤錄像機功能：模數轉換、編碼存儲、檢索及回放（VOD）連接CVBS系統(tǒng)及IP系統(tǒng)提供控制界面18.05.2023PC-DVR與嵌入式DVR的比較PC式DVR（PC-DVR）在處理性能和功能方面有優(yōu)勢，適于小規(guī)模應用嵌入式DVR（E-DVR）優(yōu)勢主要在可靠性方面，性能隨著IC技術的進步而不斷提升；適于各種規(guī)模的應用18.05.20233.3DVR的關鍵技術視頻編碼技術硬盤記錄技術網絡傳輸技術應用技術18.05.2023關鍵技術之一：視頻編碼技術18.05.2023關鍵技術之一：視頻編碼技術（續(xù)）任何視頻編碼的效率都是與視頻源有關的，針對不同的視頻源，視頻編碼效率是不一樣的現有的視頻編碼算法，不是很適合數碼監(jiān)控中的視頻編碼，需要對現有的視頻編碼算法進行重新組合和/或改進解碼圖像質量與視頻輸入源的圖像質量（信噪比等）以及視頻編碼算法有極大的相關性為提高視頻輸入源的圖像質量，解決方案是：選擇高質量的前端圖像輸入設備增加DVR視頻圖像的自適應處理功能18.05.2023關鍵技術之二：硬盤記錄技術硬盤錄像機這樣快速普及，主要原因是管理和使用方便，如無需人工對硬盤進行管理（不存在象磁帶那樣堆放的負擔）、可快速檢索、提供人性化的回放操作等目前硬盤是為計算機設計的，用于硬盤錄像還存在一些問題：記錄數據的關聯(lián)性、錯誤恢復能力、硬盤的使用壽命等，DVR專用硬盤的問世一定程度上改善了這一狀況，但還有很大的提升空間在硬盤管理上還需要做很多工作，目前已使用的硬盤休眠技術、磁盤預分配技術、凍結保護技術、低尋道技術、硬盤故障預警和報警等，還需要做更多的工作18.05.2023DVR的存儲管理技術磁盤管理技術硬盤休眠技術SMART技術文件管理技術磁盤空間預分配雙分區(qū)表低尋道技術分區(qū)表凍結保護索引幀重疊技術18.05.2023關鍵技術之二：硬盤記錄技術（續(xù)）18.05.2023關鍵技術之三：網絡傳輸技術有效傳輸：目前的IPv4技術，是為數據業(yè)務設計的，用于流媒體的傳輸，在有效和實時上有些勉強，需要RTP/RTCP協(xié)議，給予適當的補救協(xié)議支持：各領域的監(jiān)控業(yè)務要求不同，需采用不同的傳輸協(xié)議，如TCP、UDP、點播、多播、SIP等等網管功能：對于網絡監(jiān)控，端設備的在線?；罴皹I(yè)務功能實施狀態(tài)的信息傳遞已成為必須具備的功能網絡電視技術可應用于網絡監(jiān)控中，但不能照搬。因為網絡電視的需求特點鮮明，容易出標準，而網絡監(jiān)控的需求復雜，規(guī)模大小不一，所以宜選擇符合監(jiān)控業(yè)務要求的相關技術，如實時控制切換技術、QoS、各安防子系統(tǒng)的集成技術，具有安防特點的視頻內容管理與分發(fā)技術等等18.05.2023關鍵技術之三：網絡傳輸技術（續(xù)）端到端時延主要包括IP鏈路上的傳輸時延、DVR編碼時間、終端解碼時間以及接入時間等，在網絡傳輸時，由于緩沖區(qū)的調度也會產生延時，后者甚至比前者還嚴重，需要仔細的調度時延指標應包括傳輸時延、時延抖動、丟包率等參數公安部669標準規(guī)定的網絡性能指標要求如下：18.05.2023關鍵技術之四：應用技術個性化應用技術平臺技術智能監(jiān)控技術18.05.2023個性化應用技術移動偵測字符疊加報警聯(lián)動同步回放電子放大……18.05.2023DVR主要解決的問題模數轉換、編碼存儲、檢索及回放（VOD）連接CVBS系統(tǒng)及IP系統(tǒng)提供控制介面18.05.20233.4DVS主要解決的問題前端模數轉換、編碼連接CVBS系統(tǒng)及IP系統(tǒng)盡可能縮短CVBS傳輸距離提供緩存18.05.2023第四章網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)第一節(jié)網絡監(jiān)控技術第二節(jié)幾種典型的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)第三節(jié)網絡視頻監(jiān)控發(fā)展趨勢18.05.20234.1網絡監(jiān)控技術技術：視頻編解碼技術、系統(tǒng)集成技術、TCP/IP技術、軟件開發(fā)技術、流媒體技術組成：網絡、服務器、電視墻功能：圖像與聲音調度、設備運行狀態(tài)監(jiān)測、用戶管理、視頻流管理與傳輸等等傳輸：視頻線、雙絞線、光纜（傳輸的是視頻數字信號）18.05.20234.2典型的網絡化視頻監(jiān)控18.05.2023模擬接入方式的模數混合型系統(tǒng)18.05.2023全數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構18.05.20234.3網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展18.05.2023第五章新一代視頻監(jiān)控產品第一節(jié)IP攝像機第二節(jié)網絡視頻錄像機（NVR）第三節(jié)混合型網絡視頻錄像機（HDVR）第四節(jié)磁盤存儲陣列18.05.20235.1IP攝像機的發(fā)展趨勢18.05.2023IP攝像機的關鍵技術視頻處理技術視頻編碼技術網絡傳輸技術18.05.2023IP攝像機的優(yōu)勢支持百萬像素以上的高清開放式的IP系統(tǒng)，降低總體擁有成本（TCO）安裝成本低，設備管理可達通道級兼顧未來對智能應用的需要18.05.20235.2網絡視頻錄像機（NVR）NVR是NetVideoRecorder的縮寫,其主要功能是對網絡音視頻數據進行集中存儲和檢索NVR也分為PC-NVR和嵌入式NVR兩種主要工作原理：18.05.20235.3混合型網絡硬盤錄像機（H-DVR）H-DVR（HybridDVR）混合型DVR或復合DVR；可同時接入模擬攝像機和網絡攝像機H-DVR=DVR+NVR18.05.2023混合型DVR的典型應用18.05.2023NVR與H-DVR對比18.05.2023H-DVR解決的問題兼顧CVBS系統(tǒng)及IP系統(tǒng)模數轉換、編碼及存儲IP前端接入及存儲支持高清用嵌入式系統(tǒng)來接入IP延續(xù)DVR的使用模式18.05.20235.4磁盤存儲陣列18.05.2023附：存儲產品的典型應用方案NAS：編碼器直存方式適用于小規(guī)模存儲擴展IP-SAN：平臺集中存儲方式適用于較大規(guī)模的集中存儲管理18.05.2023網絡擴展存儲（編碼器直存方式）18.05.2023集中存儲（IPSAN）18.05.2023第六章數碼監(jiān)控技術的未來第一節(jié)趨勢及預測第二節(jié)新技術發(fā)展概況18.05.20236.1現有監(jiān)控系統(tǒng)的不足清晰度不足對用戶的業(yè)務助益有限海量錄像數據利用效率低下主要用于事后，難以實現預警18.05.2023“讓我們看得更清楚”美國權威IT市場調研公司MultiMediaIntelligence的總裁馬克·柯爾斯坦提到了推動視頻監(jiān)控設備市場發(fā)展的四大技術因素:“百萬像素攝像機、高性能編解碼器、強大的分析技術、以及便于從閉路電視（CCTV）遷移到IP/聯(lián)網視頻監(jiān)控的所有底層技術。”D1硬盤錄像機在許多重要的監(jiān)控場合正在迅速取代CIF格式的硬盤錄像機產品金融、教育、平安城市等重點項目對視頻監(jiān)控產品的清晰度也提出了更高的要求18.05.2023當前安防世界的形勢趨勢終端智能高清視像以視頻為基礎的應用程序和服務無線視頻10G網絡IP在大型項目開放式架構百萬像素的趨勢數字+網絡+集成18.05.2023網絡化必然趨勢在2008年各大安防公司均已重點推出了IP化監(jiān)控產品，表明網絡監(jiān)控已經成為行業(yè)熱點視頻的IP化技術進步及設備性價比的提升帶來了網絡視頻的普及化應用。網絡化監(jiān)控的發(fā)展改變了目前的行業(yè)監(jiān)控的應用模式。1234網絡傳輸環(huán)境逐漸改善，網絡視頻監(jiān)控的規(guī)模應用進入實施階段。18.05.20236.1新技術發(fā)展百萬像素高清視頻監(jiān)控視頻智能分析18.05.2023什么是高清CI