视频监控系统2.pptx
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1、视频监控技术在安全防范中的地位和应用一、视频技术的特点1、图像的主要特点(1)图像(视频信息)即具有空间分辨能力,又具有时间分辨能力;(2)图像信息包含景物空间完整的亮度信息,既有探测对象的信息,又包括景物(防范)空间环境的信息;(3)图像信息既有观察目标静态的信息,又有观察目标动态的信息;(4)图像技术可以把不可视的信息转化为可视见的图像信息表现出来。第1页/共66页视频监控技术在安全防范中的地位和应用2、视频监控技术的特点(1)视频监控本身是一种主动的监控手段;(2)视频监控技术是其他技术系统有效的辅助手段;(3)视频监控技术可以完整、真实的记录信息;(4)视频监控可以与其他技术系统实现资
2、源共享;(5)视频监控是安全防范系统技术集成、功能集成的核心;(6)视频监控是对安全防范区域的日常业务工作影响最小的技术系统;第2页/共66页视频监控技术在安全防范中的地位和应用二、视频监控在安全防范中的应用1、防范区域的实时监控;2、探测信息的复核;3、图像信息的记录;4、指挥决策系统;5、视频探测;6、安全管理。第3页/共66页电视原理和视频信号 电视是视频监控和其他视频系统的基本技术,上述图像信息和视频监控的优势都源于电视原理和电视技术本身的特点。电视是图像技术的一种,它是利用电信号的传输实现人视觉的延伸。这是“电视”最初的含义。现代视频技术已经远远超出这个概念,但它依然是以电视技术为基
3、础的。第4页/共66页一、电视的定义 电视就是把景物的光学图像转变成电信号,传送到远端后,再还原成光学图像的技术。广义地讲,电视(视频)技术就是将焦平面上的图像转换成电信号进行传送和处理的技术。(1)光学图像转换成电图像(2)空间分布的电信号转换为时间顺序的电信号(3)逆过程第5页/共66页二、图像的分解与扫描 扫描是把空间分布的电参数(电图象)转换为时间连续的电信号的过程,同时也是对图像分解的过程。水平扫描(行扫描)垂直扫描(场扫描)电视扫描的过程:行扫描,从左向右的扫描;场扫描,从上向下的扫描。数字视频:像素的阵列来表示(分解)图像第6页/共66页三、视频信号 图像信息:通过光电器件和扫描
4、方式产生的电信号代表图像的亮度信息。同步信号:分场同步和行同步两种,分别表示场扫描和行扫描的起始点及时间顺序。色同步信号第7页/共66页四、彩色电视机原理1、三基色原理2、频谱交错技术正交调制(调幅),用两个色差信号调制彩色副载波,生成两个色度信号,其频谱位于亮度信号频带的高频端。将亮度信号与色度信号复合在一起,不增加额外的开销,又使两者间的干扰降为最小。RCwMBYG第8页/共66页电视监控系统的组成典型的电视监控系统主要有前端设备和后端设备两大部分组成。其中后端设备可进一步分为中心控制设备和分控制设备。前、后端设备有多种构成方式,它们之间的联系(也称传输系统)可通过电缆、光纤或微波等多种方
5、式来实现。电视监控系统组成如图:电视监控系统控制部分摄像部分传输部分显示与记录摄像部分传输部分控制部分图像处理、显示与记录第9页/共66页1、摄像部分 摄像部分的作用是把系统所监视的目标,转换成监测电信号,再经系统的传输部分送到控制中心进行控制、处理,还原成原来监视的图像信号,同时具备记录的功能。摄像部分的核心是电视摄像机,它是光电信号转换的主体设备。不同的系统可根据不同的需求选择不同的摄像机及镜头、滤色片等。摄像部分传输部分控制部分图像处理、显示与记录第10页/共66页2、传输部分 传输部分的作用是将摄像机输出的视频(有时包括音频)电信号馈送到中心机房或其他监控点。控制中心的控制信号同样通过
6、传输部分送到现场,以控制现场摄像机、镜头、云台和防护罩的工作。传输的方式有两种:有线传输无线传输摄像部分传输部分控制部分图像处理、显示与记录第11页/共66页1)有线传输 近距离系统信号的传输一般采用以直接传送视频图像信号的所谓基带传输方式,同时传送对摄像机、镜头、云台和防护罩的控制信号。图像信号和控制信号通常采用两组不同的线缆传输,少数场合也有采用同种线缆传输的。一些大型、远距离传输的视频监控系统,为降低系统传输过程中信号的损耗,通常采用光缆为传输介质的光通信方式。近年,随着计算机技术和通信技术的不断发展,通过网络传输视频信号、控制信号的技术得到很快的发展。摄像部分传输部分控制部分图像处理、
7、显示与记录第12页/共66页有线传输组成部分:馈线 传输馈线有同轴电缆、非屏蔽双绞线、光缆等,控制馈线由KVV控制电缆传输,也可以用同轴电缆、非屏蔽双绞线。视频电缆补偿器 补偿长距离视频信号传输过程中,由于视频电缆结构造成的高频信号衰耗。视频放大器 用于系统干线上,补偿长距离传输过程中的视频信号衰减。中继器、集线器 数字视频监控系统中,用于信号远距离传输和分配。摄像部分传输部分控制部分图像处理、显示与记录第13页/共66页2)无线传输 在一些现场环境无法敷设线缆的视频监控系统中,采用无线传输的方式。远距离传输则采用微波无线传输方式。将前端的视频信号调制成高频载波,再放大经高频无线天线发送。控制
8、中心用高频接收机接收前端发送机发出的高频电信号,经解调还原成视频电信号。对前端摄像机、镜头、云台和防护罩的控制电信号也被调制成高频载波经天线发送,安装在现场的接收机接收到高频控制电信号后,经解调后去控制现场被控设备。摄像部分传输部分控制部分图像处理、显示与记录第14页/共66页3、控制部分 控制部分的作用是在中心机房通过有关设备对系统的现场设备(摄像机、云台、灯光、防护罩等)进行远距离遥控。1)集中控制器2)微机控制器摄像部分传输部分控制部分图像处理、显示与记录第15页/共66页4、图像处理与显示部分图像处理是指对系统传输的图像信号进行分配、切换、记录、重放、加工和复制等功能。显示部分使用显示
9、器、监视器进行图像显示。1)视频控制/切换器 能对多路视频信号进行自动或手动切换,输出相应的视频信号,使一个监视器能监视多台摄像机信号,并根据需要,在输出的视频信号上添加字符、时间等。2)显示器、监视器和录像机摄像部分传输部分控制部分图像处理、显示与记录第16页/共66页视频监控电视系统的监控形式1、摄像机加监视器和录像机的简单系统 由一台摄像机和一台多多台监视器组成的方式,用在连续监控一个固定目标的场合。根据需要可加一些功能,如控制镜头焦距、光圈、云台,远程开关摄像机等。如果摄像机有多台,选择控制的功能多样,通常选择后几种方式。摄像机监视器录像机第17页/共66页2、摄像机加多画面处理器监视
10、录像系统 如果现场有多台摄像机,且需要同时调看多个现场的摄像机画面,则应采用带有视频切换功能的多画面处理器。根据需要通过切换多画面处理器,任何一台摄像机的图像可以输出到任何一台监视器上,并能通过终端录像机实时记录单画面或多画面。有的多画面处理器还带有报警输入接口,能接受报警探测器发送的报警电信号并联动相应区域的摄像机工作,自动把报警区域的视频图像突现在监视器上,并启动录像机,及时记录下现场图像信息。摄像机1监视器摄像机n监视器多画面处理器第18页/共66页3、摄像机加视频矩阵/切换主机监视录像系统 如果现场的摄像机不是几台,而是几十台、几百台,而且需要同时调看多个现场的摄像机画面,则需要视频矩
11、阵/切换主机。摄像机1监视器摄像机n监视器视频矩阵/切换主机第19页/共66页4、摄像机加硬盘录像监视系统 假如现场有多台摄像机,而且需要同时记录所有摄像机摄取的实时视频图像,则应采用带视频切换功能的硬盘录像机。硬盘录像机采用数字化技术,把模拟的视频图像转换成数字信号后再压缩、切换、放大、记录等,具备多画面处理器的所有功能,还可实现多台硬盘录像机的联网,实现系统的远程控制。摄像机1显示器摄像机n硬盘录像机第20页/共66页5、网络摄像机加视频服务器监视录像系统摄像机1摄像机n视频服务器局域网internet摄像机1摄像机n视频服务器物业保安业主办公室办公室网络摄像机网络摄像机第21页/共66页
12、视频监控系统的前端设备摄像机镜头云台防护罩其他第22页/共66页1、摄像机 摄像机处于视频监控系统的最前端,它为系统提供信号源,是系统中最重要的设备之一。在闭路电视监控系统中,摄像机(camera)又称摄像头。严格来说,摄像机是摄像头和镜头的总称,大部分需分开购买,用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离,通过计算得到镜头的焦距。第23页/共66页摄像机功能要求要有较宽的动态范围(光圈范围大)具有低照度摄像机的图像能够直接远程传送或联网发送第24页/共66页1)摄像机分类按摄取颜色:彩色摄像机、黑白摄像机、彩色/黑白自动转换摄像机按摄像器件的类型:电真空摄像器件(即摄像管)和固体摄像器件(如
13、ccd器件,cmos器件)按摄像机采用的技术:数字摄像机(DSP)和模拟摄像机按摄像现场工作照度:常规照度摄像机、低照度摄像机、常规照度/低照度自动切换摄像机按摄像现场成像光源:可见光摄像机、非可见光(红外线)摄像机、可见光/非可见光(红外线)自动转换摄像机第25页/共66页 感光部件是摄像头的关键部件,依芯片材质不同,感光传感不仅可分为:CMOS(complementary metal-oxide semiconductor):省电,便宜,但照度不好CCD(charge couple device):电耦合器件,主流器件,有灵敏度高、抗强光、体积小、寿命长、抗振动、抗磁场、无残影等优点。MO
14、S:已过时,很少使用WIDICOM:光导管,已过时第26页/共66页2)摄像机主要性能指标清晰度 摄像机输出图像的清晰度主要由CCD的像素值来确定。像素值在20万以下的摄像机,输出图像的清晰度较差,像素值在40万以上的摄像机可称为高清晰度摄像机。电视监控系统系统中,衡量图像清晰度的标准常用电视线来表示。要求彩色摄像机水平分辨率在300线以上,高分辨率在460以上;黑白摄像机在350线以上,高分辨率在500以上。第27页/共66页照度 照度是一个衡量环境亮度的物理量。摄像机的照度是衡量在什么光照强度的情况下,可以输出正常图像信号的指标。正常照度:是指摄像机在这个照度下工作时,能给出满意的图像信号
15、。最低照度:指如果低于这个“最低照度”时,摄像机输出的图像信号就难以使用。最低照度与摄像机镜头的光圈也有关,规定摄像机的“最低照度”一定是在规定镜头光圈(F)条件下 摄像机的照度也称为“灵敏度”。第28页/共66页信噪比 摄像机的图像信号与它的噪声信号之比,用S/N表示。S表示摄像机在假设无噪声时的图像信号值,N表示摄像机本身产生的噪声值。信噪比一般用分贝(dB)表示,信噪比愈高,表明这一指标愈好。电视监控系统中使用的摄像机,一般要求其信噪比高于46dB,高质量的摄像机信噪比可高达5060dB.第29页/共66页靶面尺寸 靶面尺寸与摄像机的成像有很大关系:靶面大,摄像机的监控面积也大,摄取被摄
16、物体光图像的像素增大,图像的清晰度增大。摄像机靶面尺寸大,配置摄像机镜头的范围也大。小尺寸镜头配在大靶面摄像机上,被摄物体的一部分会因为成像尺寸不够而被遮挡,影响成像;大尺寸镜头配在小靶面摄像机上,成像、图像质量大多不会有影响。摄像管管径摄像管管径像场尺寸像场尺寸1in25.5mm2/3in17mm1/2in13mm1/3in8.5mm1/4in6.5mm像场高度像场高度a9.6mm6.6mm4.8mm3.6mm2.4mm像场宽度像场宽度b12.8mm8.8mm6.4mm4.8mm3.2mm对角线对角线16mm11mm8mm6mm4mm第30页/共66页镜头安装方式 根据摄像机镜头与CCD摄像
17、机成像靶面距离不同:C方式、CS方式 C式安装座从基准面到焦点的距离为17.562毫米,比CS式距离CCD靶面多一个专用接圈的长度,CS式距焦点距离为12.5毫米。摄像机图像同步方式 外同步(不同视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步)、内同步、电压同步摄像机图像输出制式 PAL制和NTSC制供电电源 AC:220V,24V DC:12V,24V第31页/共66页3)摄像机的选用 一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高,比较适合于光线不足的地方。如果使用的目的只是监视景物的位置和移动情况,可采用黑白摄像机;如果要分辨被摄物体的细节,则用彩色的好。CCD芯片的尺寸 CCD成像尺寸越小,摄像机体
18、积越小 相同光学镜头下,成像尺寸越大,视场角越大分辨率选择 一般监视场合,用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求,对于特殊场合,用600线的摄像机能得到更清晰的图像。第32页/共66页成像灵敏度电子快门 电子快门的时间在1/501/100000s之间,摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式,可根据环境的亮暗自动调节快门时间,得到更清晰的图像。有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间,以适应某些特殊场合。外同步与外触发 为保证外同步时用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像,必须使用特殊的具有外触发功能的摄像机。光谱响应特性 CCD对近红外比较敏感,夜间隐蔽监视时,可以哦那个近红外等照明,人眼
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