弱电工程师培训资料-视频监控系统教材.ppt
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1、 前一页 休息安防技术基础安防技术基础第二章 视频探测与监控技术 前一页 休息前一页本章主要内容l视频监视概述视频监视概述l视频摄象子系统视频摄象子系统l图象传输子系统图象传输子系统 l视频显示与输出视频显示与输出l主要设备的原理和性能主要设备的原理和性能l系统安装与调试系统安装与调试 前一页 休息前一页 是是安安全全技技术术防防范范体体系系中中的的一一个个重重要要组组成成部部分分,是是一一种种先先进进的的、防防范范能能力力极极强强的的综综合合系系统统。它它可可以以通通过过遥遥控控摄摄像像机机及及其其辅辅助助设设备备(镜镜头头、云云台台等等)直直接接观观看看被被监监视视场场所所的的情情况况;可
2、可以以把把被被监监视视场场所所的的图图像像内内容容、声声音音内内容容同同时时传传送送到到监监控控中中心心,使使被被监监视视场场所所的的情情况况一一目目了了然然。同同时时,电电视视监监视视系系统统还还可可以以与与防防盗盗报报警警等等其其它它安安全全技技术术防范体系联动运行,使防范能力更加强大。防范体系联动运行,使防范能力更加强大。视频探测与监控技术 前一页 休息视频探测与监控技术前一页 特特别别是是多多媒媒体体技技术术的的发发展展以以及及计计算算机机图图像像文文件件处处理理技技术术的的发发展展,使使电电视视监监控控系系统统在在实实现现自自动动跟跟踪踪、实实时时处处理理等等方方面面更更有有了了长长
3、足足发发展展,从从而而使使电电视视监监控控系系统统在在整整个个安全技术防范体系中具有举足轻重的地位。安全技术防范体系中具有举足轻重的地位。视视频频监监控控系系统统的的另另一一特特点点是是它它可可以以把把被被监监视视场场所所的的图图像像及及声声音音全全部部或或部部分分地地记记录录下下来来,为为日日后后对对某某些些事事件件的的处处理理提提供供了了方方便便条条件件及及重重要要依依据据。视视频频监监控控系系统统已已成成为安全技术防范体系中不可或缺的重要组成部分为安全技术防范体系中不可或缺的重要组成部分。前一页 休息前一页视频监控概述图视频监控系统原理图图视频监控系统原理图 前一页 休息前一页 摄摄像像
4、部部分分是是电电视视监监控控系系统统的的前前端端部部分分,是是整整个个系系统统的的“眼眼睛睛”。它它布布置置在在被被监监视视场场所所的的某某一一位位置置上上,使使其其视视场场角角能能覆覆盖盖整整个个被被监监视视的的各个部位。各个部位。由由于于摄摄像像部部分分是是系系统统的的最最前前端端,并并且且被被监监视视场场所所的的情情况况是是由由它它变变成成图图像像信信号号传传送送到到控控制制中中心心的的监监视视器器上上,所所以以从从整整个个系系统统来来讲讲,摄摄像像部分是系统的原始信号源。部分是系统的原始信号源。视频摄象子系统 前一页 休息前一页 在在摄摄像像机机安安装装在在电电动动的的(可可遥遥控控的
5、的)可可变变焦焦距距(变变倍倍)镜镜头头,使使摄摄像像机机所所能能观观察察的的距距离离更更远远,更更清清楚楚;把把摄摄像像机机安安装装在在电电动动云云台台上上,通通过过控控制制台台的的控控制制,可可以以使使云云台台带带动动摄摄像像机机进进行行水水平平和和垂垂直直方方向向的的转转动动,使使摄摄像像机机能能覆覆盖更大的角度、面积。盖更大的角度、面积。视频摄象子系统 前一页 休息前一页 传传输输部部分分就就是是系系统统的的图图像像信信号号通通路路。一一般般来来说,传输部分单指的是传输图像信号。说,传输部分单指的是传输图像信号。目目前前视视频频监监控控系系统统多多半半采采用用视视频频基基带带传传输输方
6、方式式。如如果果在在摄摄像像机机距距离离控控制制中中心心较较远远的的情情况况下下,也也有有采采用用射射频频传传输输方方式式或或光光纤纤传传输输方方式式。对对以以上上这这些些不不同同的的传传输输方方式式,所所使使用用的的传传输输部部件件及及传传输输线线路路都都有有较较大大的的不不同同。传传输输部部分分的的好好坏坏将将影影响响到到整整个个系系统统的的质质量。量。图象传输子系统 前一页 休息 在在视视频频监监控控系系统统中中,主主要要有有两两种种信信号号,一一是是电电视视信信号号,二二是是控控制制信信号号。电电视视信信号号是是从从前前端端的的摄摄像像机机流流向向控控制制中中心心;而而控控制制信信号号
7、则则是是从从控控制制中中心心流流向向前前端端的的摄摄像像机机、云云台台等等受受控控对对象象。流流向向前前端端的的控控制制信信号号,一一般般是是通通过过设设置置在在前前端端的的解解码码器器解解码码后后再再去去控制摄像机和云台等受控对象的。控制摄像机和云台等受控对象的。前一页图象传输子系统 前一页 休息前一页视频基带传输方式视频基带传输方式 是是指指从从摄摄像像机机至至控控制制台台之之间间传传输输电电视视图图像像信信号号,这些信号完全是视频信号。这些信号完全是视频信号。视视频频传传输输方方式式的的优优点点是是传传输输系系统统简简单单;在在一一定定距距离离范范围围内内,失失真真小小;信信噪噪比比低低
8、;不不必必增增加加调调制制器器、解解调调器器等等附附加加设设备备。缺缺点点是是传传输输距距离离不不能能太太远远;一一根根电电缆缆只只能能传传送送一一路路电电视视信信号号等等等等。由由于于电电视视监监控控系系统统一一般般摄摄像像机机与与控控制制台台之之间间的的距距离离都都不不是是太太远远,所以是最常用的一种传输方式。所以是最常用的一种传输方式。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页图象传输子系统视频基带传输方式视频基带传输方式 前一页 休息前一页视频平衡传输系统视频平衡传输系统 目目前前,解解决决远远距距离离视视频频传传输输的的一一种种比比较较好好的的办办法是采用法是采用“视频平衡传输视
9、频平衡传输”方式。方式。摄摄像像机机输输出出的的视视频频信信号号经经发发射射机机转转换换为为一一正正一一负负的的差差分分信信号号,经经双双绞绞线线传传输输至至监监控控中中心心的的接接收收机机,再再重重新新合合成成为为标标准准的的全全电电视视信信号号送送入入控控制制台台中中的的视视频频切切换换器器等等设设备备。这这种种传传输输方方式式不不加加中中继继器器时时,黑黑白白电电视视信信号号最最远远可可传传输输2000m;彩彩色色电电视视信信号号最最远远可传输可传输1500m。加中继器时最远可传输。加中继器时最远可传输20km。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页视频平衡传输系统视频平衡传输系
10、统图象传输子系统 前一页 休息前一页远端切换方式远端切换方式 在在视视频频传传输输方方式式下下,如如果果在在距距离离监监控控中中心心较较远远的的某某个个同同一一方方向向相相对对集集中中较较多多台台摄摄像像机机时时,也也可可以以采采取取“远远端端切切换换方方式式”。所所谓谓“远远端端切切换换方方式式”,就就是是把把原原来来在在控控制制台台上上进进行行的的切切换换(视视频频信信号号切切换换及及控控制制信信号号切切换换)移移到到远远端端摄摄像像机机群群附附近近的的地地方方进进行。可以大大减少传输线路的数量。行。可以大大减少传输线路的数量。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页远端切换方式远端
11、切换方式 图象传输子系统 前一页 休息前一页射频传输方式射频传输方式 在在视视频频监监控控系系统统中中,当当传传输输距距离离很很远远又又同同时时传传送送多多路路图图像像信信号号时时,有有时时也也采采用用射射频频传传输输方方式式,也也就就是是将将视视频图像信号经调制器调制到某一射频频道上进行传送。频图像信号经调制器调制到某一射频频道上进行传送。主主要要优优点点是是:传传输输距距离离远远;传传输输过过程程中中产产生生的的微微分分增增益益和和微微分分相相位位较较小小,因因而而失失真真小小;一一条条传传输输线线可可以以同同时传送多路射频图像信号。时传送多路射频图像信号。缺缺点点是是:需需增增加加调调制
12、制器器、混混合合器器、线线路路宽宽带带放放大大器器、解解调调器器等等传传输输部部件件,而而这这些些传传输输部部件件会会带带来来不不同同程程度度的的信号失真,并且会产生交扰调制与相互调制等干扰信号。信号失真,并且会产生交扰调制与相互调制等干扰信号。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页图象传输子系统射频调制方式射频调制方式 前一页 休息前一页光缆传输方式光缆传输方式 用用光光缆缆代代替替同同轴轴电电缆缆进进行行电电视视信信号号的的传传轴轴,给给视视频频监监控控系系统统增增加加了了高高质质量量、远远距距离离传传输输的的有有利利条条件件,其其传传输输特特性性和和多多功功能能是是同同轴轴电电缆
13、缆线线所所无无法法比比拟拟的的。先先进进的的传传输输手手段段,稳稳定定的的性性能能、高高的的可可靠靠性性和和多多功功能能的的信信息息交交换换网网络络还还可可为为以以后后的的“城城市市报报警警与与监控系统监控系统”奠定良好的基础。奠定良好的基础。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页光缆传输方式光缆传输方式传传输输容容量量大大:通通过过一一根根光光纤纤可可传传输输几几十十路路以以上上的的电电视信号。视信号。传传输输质质量量高高:光光纤纤传传输输需需要要相相当当多多的的中中继继放放大大器器,因而没有噪声和非线性失真迭加。因而没有噪声和非线性失真迭加。保保密密性性能能好好:适适合合保保密密系
14、系统统使使用用。同同时时,光光纤纤传传输输不不受受电电磁磁干干扰扰,适适合合应应用用于于有有强强电电磁磁干干扰扰和和电电磁磁辐辐射的环境中。射的环境中。敷敷设设方方便便:光光缆缆具具有有细细而而轻轻、拐拐弯弯半半径径小小、抗抗腐腐蚀蚀、不不怕怕潮潮、温温度度系系数数小小、不不怕怕雷雷击击等等优优点点,为为光光缆缆的的敷设工程带来了很大的方便。敷设工程带来了很大的方便。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页光缆传输方式光缆传输方式 调调频频(FM)光光缆缆传传输输:它它可可传传输输多多频频道道高高质质量量信号,传输距离远。信号,传输距离远。数数字字光光缆缆传传输输:这这种种系系统统无无中
15、中继继噪噪声声积积累累,无无任任何何交交互互调调失失真真,在在极极长长的的距距离离上上有有很很好好的的图图像像质量。但一根光纤只能传输质量。但一根光纤只能传输68路电视信号。路电视信号。多多路路调调幅幅(AM)光光缆缆传传输输:它它是是一一种种残残留留边边带带调调幅幅光光缆缆传传输输系系统统。一一般般AM光光纤纤可可传传输输40个个频频道道,且且性性能能/价价格格比比高高,发发展展很很快快,目目前前已已广广泛泛应用于有线电视系统中。应用于有线电视系统中。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页光缆的结构光缆的结构 光光缆缆是是由由石石英英纤纤芯芯、石石英英包包层层和和尼尼龙龙覆覆盖盖层层
16、组组成。成。纤纤芯芯与与包包层层的的光光折折射射率率不不同同。光光几几乎乎以以与与纤纤芯芯和和包包层层界界面面相相平平行行的的角角度度射射入入,经经界界面面全全反反射射,沿沿纤纤芯芯传传播播,在在多多次次反反射射中中,光光的的损损失失很很少少。衡衡量量光光纤纤的的重重要要性性能能指指标标有有损损耗耗和和带带宽宽特特性性。光光纤纤的的损损耗耗主主要要来来自自端端面面反反射射和和界界面面反反射射产产生生的的损损耗耗、结结构构缺缺陷损耗和材料本身的损耗。陷损耗和材料本身的损耗。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页光源与调制光源与调制 用用于于光光缆缆的的光光源源,目目前前以以发发光光二二极
17、极管管和和激激光光二二极管为主。极管为主。发发光光二二极极管管是是用用半半导导体体结结把把电电信信号号转转换换成成光信号的注入型场致发光器件。光信号的注入型场致发光器件。激激光光二二极极管管也也是是由由结结构构成成的的半半导导体体器器件件,其其平平行行侧侧面面沿沿晶晶体体的的天天然然晶晶面面被被抛抛光光,在在正正向向偏偏置置下下,注注入入电电流流超超过过阈阈值值后后就就从从一一侧侧解解理理面面发发射射具具有有相干性的激光。相干性的激光。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页光接收器光接收器 接接收收光光缆缆传传输输的的信信号号有有直直接接检检测测和和外外差差检检测测两两种方式。种方式。
18、直直接接检检测测是是用用检检光光器器件件把把光光信信号号转转换换成成电电信信号号,进进而而解解出出原原始始信信号号。现现已已广广泛泛应应用用于于光光缆缆传传输输的的接接收收系系统统中中。目目前前广广泛泛应应用用的的光光接接收收器器件件是是PIN光光电电二极管。二极管。外外差差检检测测是是将将光光信信号号与与机机内内激激光光混混频频,取取出出差差频频信信号号经经放放大大、解解调调来来恢恢复复原原始始信信号号。这这种种方方式式目目前还缺乏实用化技术。前还缺乏实用化技术。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页光缆传输的工作原理光缆传输的工作原理 光光纤纤传传输输系系统统主主要要由由光光发发射
19、射机机、传传输输光光缆缆和和光光接接收收机机组组成成。光光发发射射机机的的核核心心器器件件是是激激光光二二极极管管,由由前前端端来来的的射射频频信信号号对对激激光光管管的的发发光光强强度度直直接接进进行行调制。调制。光光发发射射机机一一般般采采用用分分布布反反馈馈式式(DFB)激激光光器器。这这是是一一种种单单模模工工作作激激光光器器,具具有有良良好好的的噪噪声声性性能能、线线性性和和互互调调性性能能,可可用用多多频频道道AM组组合合信信号号直直接接调调制。制。光光接接收收机机一一般般采采用用光光电电二二极极管管(PIN-PD)作作为为光转换器件。光转换器件。信号传输方式图象传输子系统 前一页
20、 休息前一页光缆传输的工作原理光缆传输的工作原理图象传输子系统 前一页 休息前一页光缆模拟射频多路电视信号光缆模拟射频多路电视信号 该该技技术术是是利利用用射射频频多多频频道道电电视视信信号号直直接接调调制制单单模模激激光光器器。不不加加中中继继放放大大、均均衡衡等等处处理理,经经低低损损耗耗一一根根单单模模光光纤纤长长距距离离传传送送到到光光检检波波器器。然然后后经经检检波波器器直直接接恢恢复复多多频频道道电电视视射射频频信信号号,再再经经对对应各射频信号的解调器解调出视频全电视信号。应各射频信号的解调器解调出视频全电视信号。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页 电话电缆传输方式电
21、话电缆传输方式 是是利利用用平平衡衡电电缆缆对对的的传传送送方方式式。在在这这方方面面的的研研究究,我我国国已已有有多多年年历历史史,已已经经生生产产出出了了这这样样的的设设备备。但但就就其其技技术术水水平平及及应应用用领领域域都都还还未未形形成成具具有有竞竞争争力力的的传传输输方方式式,并并且且还还限限制制在在单单位位内内部部的的电电视视信信号号传传输输上上。早早在在上上世世纪纪70年年代代国国外外某某些些国国家家就就已已经经商商品品化化了。了。由由于于这这种种传传输输方方式式在在远远距距离离、低低成成本本方方面面具具有有优优越越性性,已已被被广广泛泛地地应应用用于于高高速速公公路路的的交交
22、通通监监视视系系统统以各大宾馆、饭店之间的视频服务网中。以各大宾馆、饭店之间的视频服务网中。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页电话电缆传输的优越性电话电缆传输的优越性传送距离最远可达传送距离最远可达60km,这是目前连光缆也这是目前连光缆也难以轻易达到的水平。难以轻易达到的水平。由于线路是对称平衡的,不易受到低频杂波的由于线路是对称平衡的,不易受到低频杂波的干扰。干扰。利用现有的电话电缆,并根据时分法对电缆进利用现有的电话电缆,并根据时分法对电缆进行多路复用,提高电缆的使用效率,降低运行行多路复用,提高电缆的使用效率,降低运行费用。费用。信号传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一
23、页 在在视视频频监监控控系系统统中中,特特别别是是在在远远距距离离传传输输信信号号的的情情况况下下,由由于于传传输输方方式式的的不不同同,往往往往在在系系统统中中要要采采用用一一些些不不同同的的传输部件。传输部件。图象传输子系统 前一页 休息前一页 这这种种情情况况下下传传输输部部件件有有两两类类:视视频频放放大大器器、幅频和相频补偿器。幅频和相频补偿器。视视频频放放大大器器有有两两种种安安装装方方式式:一一种种是是安安装装在在摄摄像像机机输输出出端端之之后后、传传输输线线之之前前。另另一一种种是是安安装装在在传传输输线线中中间间,用用于于放放大大已已衰衰减减了了的的视视频频信信号号,这这种种
24、情情况况下下还还应应加加装装相相位位补补偿偿器器,以以补补偿由于传输所造成的信号的相位失真。偿由于传输所造成的信号的相位失真。远距离传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页 幅幅频频和和相相频频补补偿偿器器。这这种种补补偿偿器器一一般般装装在在总总控控制制台台上上的的视视频频信信号号输输入入端端口口,以以补补偿偿传传输输过过来来的的视视频频信信号号由由于于传传输输而而造造成成的的高高频频信信号号幅幅度的衰减和整个信号的相移失真。度的衰减和整个信号的相移失真。如如果果是是传传输输黑黑白白电电视视信信号号,即即使使传传输输距距离离较较远远,一一般般也也不不必必进进行行相相位位补补偿偿,但但如如果
25、果是是远远距距离离传传输输彩彩色色电电视视信信号号(视视频频传传输输),则则必必须须加加装装幅幅频频和和相相频频补补偿偿器器,否否则则会会产产生生严严重重的的信信号失真,特别是色调失真。号失真,特别是色调失真。远距离传输方式图象传输子系统 前一页 休息前一页 目目前前,在在远远距距离离视视频频传传送送的的方方式式下下,还还可可以以采采用用平平衡衡式式视视频频传传输输方方式式。在在摄摄像像机机的的输输出出端端加加装装“发发射射机机”装装置置,将将视视频频信信号号变变为为正正、负负对对称称平平衡衡式式信信号号,经经传传输输线线传传输输至至监监控控中中心心的的控控制制台台后后,再再经经过过“接接收收
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