海康威视视频监控原理课件

视频监控原理视频监控原理课程说明n课程时间p120分钟n课程目标p帮助新员工了解并掌握视频监控的相关行业知识和基础知识，熟悉视频监控产品的相关原理，理解视频监控技术的发展趋势课程说明课程时间内容概要123安全防范视频监控原理和技术摄像机基础4硬盘录像机5磁盘阵列内容概要123安全防范视频监控原理和技术摄像机基础4硬盘录像安全防范基本概念n安全防范（Security）p安全防范是社会公共安全的一部分p安全防范行业是社会公共安全行业的一个分支p以防盗、防劫、防入侵、防破坏为主要内容n三种基本手段p人力防范，实（物）体防范，技术防范n三个基本要素p探测、延迟、反应安全防范基本概念安全防范（Security）人防物防技防三种基本手段人 防物 防技 防三种基本手段三种基本手段-人防、物防、技防n人力防范p利用人们自身的传感器（眼、耳等）进行探测，发现妨害或破坏安全的目标，作出反应；用声音警告、恐吓、设障、武器还击等手段来延迟或阻止危险的发生，在自身力量不足时还要发出求援信号，以期待做出进一步的反应，制止危险的发生或处理已发生的危险n实体防范p推迟危险的发生，为“反应”提供足够的时间。现代的实体防范，已不是单纯物质屏障的被动防范，而是越来越多地采用高科技地手段，一方面使实体屏障被破坏的可能性变小，增大延迟时间；另一方面也使实体屏障本身增加探测和反应的功能n技术防范p对人力防范和实体防范在技术手段上的补充和加强。它要融入人力防范和实体防范之中，使人力防范和实体防范在探测、延迟、反应三个基本要素中间不断地增加技术含量，以不断提高探测能力、延迟能力和反应能力，使防范手段起到更好的作用，达到预期的目的三种基本手段-人防、物防、技防人力防范三个基本要素n探测（Detection）p指感知显形和隐性风险事件的发生并发出报警n延迟（Delay）p指延长和推延风险事件发生的进程n反应（Response）p指组织力量为制止风险事件的发生所采取的快速行动n探测、延迟和反应三个基本要素之间是相互联系、缺一不可的关系p探测要准确无误、延迟时间长短要合适，反应要迅速；p反应的总时间应小于（至多等于）探测加延迟的总时间三个基本要素探测（Detection）三个基本手段与三个基本要素探测延迟反应人防物防技防安全防范工程设计应遵循的原则之一：技防、物防、人防相结合，探测、延迟、反应相协调安全防范工程技术规范GB50348-2004三个基本手段与三个基本要素探测延迟反应人防物防技安全防范系统设计依据国家标准（GB/T）行业标准（GA/T）地方标准（DBXX/T）行业管理规定企业标准（QB）GB50348-2004安全防范工程技术规范GB20815-2006视频安防监控数字录像设备GA38-2004银行营业场所风险等级和防护级别的规定GA308-2004安全防范系统验收规则GA/T669-2006城市监控报警联网系统通用技术要求DB33/T334-2001安全防范系统国家公安部、国家教育部、省公安厅等相应文件及规范安全防范系统设计依据国家标准（GB/T）GB50348-n防弹复合玻璃n视频监控设备安全防范产品n入侵探测器n防盗(抢)报警控制器(手动)n汽车防盗报警系统n出入口控制设备n防盗保险柜（箱）n机械防盗锁n(楼宇)(可视)对讲系统n防盗安全门防弹复合玻璃安全防范产品入侵探测器安全技术防范（工程）系统n视频监控系统p利用视频技术探测、监视设防区域并实时显示、记录现场图像的电子系统或网络。n入侵报警系统p利用传感技术和电子信息技术探测并指示非法进入或试图非法进入设防区域的行为，处理报警信息，发出报警信息的系统或网络。n出入口（门禁）控制系统p利用自定义符和/或模式识别技术对出入口目标进行识别并控制出入口执行机构启闭的电子系统或网络n电子巡查系统（巡更）n停车库（场）管理系统n防爆安全检查系统n安全管理系统（集成以上系统的平台）安全技术防范（工程）系统视频监控系统复习与思考n安全防范的三个基本手段是什么？n安全防范的三个基本要素是什么？n现有的安全防范体系中，包括哪4个层次的标准？n安全技术防范（工程）系统通常包括哪些子系统？复习与思考安全防范的三个基本手段是什么？内容概要213视频监控原理和技术安全防范摄像机基础4硬盘录像机5磁盘阵列内容概要213视频监控原理和技术安全防范摄像机基础4硬盘录像视频监控基本定义n视频监控的定义p利用视频技术探测、监视设防区域，实时显示、记录现场图像，检索和显示历史图像的电子系统或网络系统n视频监控系统是安全技术防范的一个子系统n视频监控技术是安全防范技术的一部分主要功能功能要求业务对象监视控制管理实时，清晰报警及时、云镜操作灵活存储、检索、回放、认证、维护等视频源控制信令用户命令视频监控基本定义视频监控的定义主要功能功能要求业务对象监视控CCTV系统的基本结构nCCTV：闭路电视系统n技术：主要是电视技术n组成：摄像机、监视器、录像机、视频分配器、画面分割器等n功能：监视（监听）、录像、回放等n线缆：视频电缆（SYV，特性阻抗75，信号电平1.0Vp-p最大传输距离500m）CCTV系统的基本结构CCTV：闭路电视系统模拟视频监控系统模拟视频监控系统网络视频监控的基本结构n技术：主要是视频编解码技术、嵌入式技术n组成：硬盘录像机、摄像机、监视器等n功能：监视（监听）、控制、录像、回放、对讲等n线缆：视频电缆、485控制线n主要应用：金融、楼宇、小区等网络视频监控优点n可通过网络组建低成本跨区域监控系统n一机多路，使用大容量硬盘可长期存储n数字信号长期保存信号不失真n采用智能检索，检索与录像可同时进行n循环录像方式，节约人力网络视频监控的基本结构技术：主要是视频编解码技术、嵌入式技术基本概念图像、视频和码流n图像（Image）n视频（Video）p时间上连续的图像组成视频：ImageVideop视频中的某一幅图像称为一帧（Frame）p帧率（Frame Rate）FPS 每秒的帧数n码流（Bit Stream）p将图像压缩后形成的数据p码率（Bit Rate）bps/Bps 对码流进行量化p码率类型：定码率（CBR）、变码率（VBR）p码流类型：视频流、音频流、复合流基本概念图像、视频和码流图像（Image）基本概念图像n像素（Pixel）n分辨率（Resolution）u水平：Widthu垂直：Heightn线数（TVL）n分辨力u水平u垂直基本概念图像像素（Pixel）线数（TVL）扫描方式13579111315246810121416奇场(Odd Field)偶场(Even Field)12345678910111213141516只有1场逐行扫描(Progressive)隔行扫描(Interlacing）扫描方式13579111315246810121416奇场(视频制式nPAL（Phase Alternating Line）：p供电频率为50Hz、场频为每秒50场、帧频为每秒25帧、扫描线为625行 p图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容也好 p中国、德国nNTSC（National Television System Committee）：p供电频率为60Hz，场频为每秒60场，帧频为每秒30帧，扫描线为525行 p美国、日本nSECAM（Sequentiel Couleur A Memoire）：p按顺序传送彩色与存储 p俄罗斯、法国、埃及视频制式PAL（Phase Alternating Lin分辨率WD1D14CIF112CIF1 1/2DCIF3/4 2/3CIF1/2 1/2QCIF1/4 1/4PAL960576720576704576704288528384352288176144NTSC960480720480704480704240528320352240176120分辨率分辨率分辨率分辨率制制制制 式式式式分辨率WD1D14CIF2CIFDCIFCIFQCIFPALWD1分辨率4CIF576(PAL)480(NTSC)960(PAL/NTSC)CIFQCIF2CIFDCIF528384(PAL)WD1分辨率4CIF576(PAL)960(PAL/NTS高清分辨率45万-4CIF（704576）100万-720p（1280720）130万（1280960）200万-UXGA(16001200）200万-1080p（19201080）300万（20481536）500万（25601920）分辨率大于等于720p称为高清高清分辨率45万-4CIF100万-720p130万200万数码监控的基础技术：编码和压缩n一路4CIF分辨率的图像，进行A/D转换后未经压缩的数据量是(RGB)：一帧：7045763字节字节（不包括文件头大小）一秒：字节/帧25帧/秒字节/秒29MB/秒一小时：29MB/秒3600秒/小时101.9GB/小时一天：101.9GB/小时24小时2.4TB/天采集编码压缩A/D转换数字信号DSP压缩输出数字信号模拟信号数码监控的基础技术：编码和压缩一路4CIF分辨率的图像，进行压缩基本原理冗余信息去除冗余信息安防监控中的视频数据有极强的相关性，有大量的冗余信息冗余信息分为空域冗余信息和时域冗余信息压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉压缩技术包括帧内压缩技术、帧间压缩技术和熵编码压缩技术压缩基本原理冗余信息去除安防监控中的视频数据有极强的相关性，压缩标准Chronological Progression of ITU and MPEG 监控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等几种视频编码技术压缩标准Chronological Progression 监控中压缩标准的选择n监控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等几种视频编码技术n对于最终用户而言，最为关心的主要有：清晰度、存储量（带宽）、稳定性还有价格。采用不同的压缩技术，将很大程度影响以上几大要素监控中压缩标准的选择监控中主要采用MJPEG、MPEG1/2M-JPEGnMJPEG（Motion JPEG）压缩技术，主要是基于静态视频压缩发展起来的技术，它的主要特点是基本不考虑视频流中不同帧之间的变化，只单独对某一帧进行压缩nMJPEG压缩技术可以获取清晰度很高的视频图像，可以动态调整帧率、分辨率n由于没有考虑帧间变化，造成大量冗余信息被重复存储，因此单帧视频的占用空间较大，目前流行的MJPEG技术最好的也只能做到3K字节/帧（CIF），通常要820KM-JPEGMJPEG（Motion JPEG）压缩技术，主MPEG-4nMPEG-4的制定初衷主要针对视频会议、可视电话超低比特率压缩的需求。应用范围包括实时视听通信、多媒体通信、远地监测/监视、VOD、家庭购物/娱乐等nMPEG-4与前面提到的JPEG、MPEG-1/2有很大的不同，它为多媒体数据压缩编码提供更为广阔的平台，它定义的是一种格式、一种框架，而不是具体算法，它希望建立一种更自由的通信与开发环境nMPEG-4视频压缩算法相对于MPEG-1/2在低比特率压缩上有着显著提高，在CIF、4CIF情况下，无论从清晰度还是从存储量上都比MPEG1具有更大的优势，也更适合网络传输。nMPEG-4由于系统设计过于复杂，使得MPEG-4难以完全实现并且兼容，很难在视频会议、可视电话等领域实现。n对于中国企业来说还要面临高昂的专利费，目前规定：p每台解码设备需要交给MPEG-LA 0.25美元p每台设备还需要按时间交费(4美分/天=1.2美元/月=14.4美元/年）MPEG-4MPEG-4的制定初衷主要针对视频会议、可视电话H.264n在ISO/IEC中的正式名称为：MPEG-4 AVC标准；在ITU-T中的名称:H.264nH264集中了以往标准的优点，并吸收了以往标准制定中积累的经验,采用简洁设计,使它比MPEG4更容易推广nH.264创造性多参考帧、多块类型、整数变换、帧内预测等新的压缩技术，使用了更精细的分象素运动矢量（1/4、1/8)和新的环路滤波器，使压缩性能大大提高nH.264主要有以下几大优点：p高效压缩：与H.263+和MPEG4 SP相比，最高减小50%比特率p延时约束方面有很好的柔韧性p容错能力p编/解码的复杂性可伸缩性p解码全部细节：没有不匹配（MPG-4采用浮点运算，进行整形变换时p高质量应用pH.264在ISO/IEC中的正式名称为：MPEG-4 AV视频监控中视音频压缩的实现方式n主要采用ASIC和DSP两种方案nASIC（Application Specific Integrated Circuits）专用集成电路p集成度高，编解码算法固化在芯片中pASIC芯片设计、生产周期较长nDSP（Digital Signal Processor）数字信号处理器p处理器架构p通用设计，按需加载编码算法视频监控中视音频压缩的实现方式主要采用ASIC和DSP两种方DSP基本概念nDSP：Digital Signal Processor数字信号处理器p专门用于数字信号处理，有时又称为Media Processorn主流的DSP厂商pTEXAS INSTRUMENTSpADIpPHILIPSDM6446DSP基本概念DSP：Digital Signal Proc35228835228835228835228835228870457670457670457670457670457612801024（1.3MPixel）12801024（1.3M Pixel）码率的选择不同分辨率对应不同的码率范围，通常而言，码率与图像质量成正比关系如果码率小于该范围，则图像质量较差如果码率大于该范围，则显得浪费每小时录像文件大小（单位：M字节/小时）码率（Kbps）3600秒810241字节8bit1M1024KBitrate(bps)QCIFCIF/QVGA2CIF/DCIF4CIF/VGA720PUXGA/1080P256K768K1.5M2M3M4M5M8MFrame Rate:25fps码率的选择不同分辨率对应不同的码率范围，通常而言，码率与图像复习与思考n尽管都是采用H.264编码标准，为什么不同厂家的播放器仍然不能通用？nA和B两个编码通道接入同一视频源，A采用CIF分辨率，B采用4CIF分辨率；A和B均采取相同的码率录像，相同时间后它们所生成的录像文件大小：AB？AB？A=B？复习与思考尽管都是采用H.264编码标准，为什么不同厂家的播内容概要312摄像机基础安全防范视频监控原理和技术4硬盘录像机5磁盘阵列内容概要312摄像机基础安全防范视频监控原理和技术4硬盘录像摄像机基础镜头基础知识摄像机基础知识摄像机基础镜头基础知识摄像机基础知识模拟摄像机基本概念n组成：主要由镜头、影像传感器（CCD/CMOS）、ISP(Image Signal Processor)及相关电路组成n工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理，最后形成视频信号（CVBS）输出传感器ADCDSPDAC光图像码流模拟摄像机系统结构CVBS模拟摄像机基本概念组成：主要由镜头、影像传感器（CCD/CM网络摄像机基本概念n组成：主要由镜头、影像传感器（CCD/CMOS）、ISP(Image Signal Processor)、DSP（Digital Signal Processor）及相关电路组成n工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理和编码压缩，最后形成数字信号输出。DSPCCD/CMOSISPNET光图像码流网络摄像机系统结构网络摄像机基本概念组成：主要由镜头、影像传感器（CCD/CM球机基本概念n组成：主要由机芯、云台、球机主板及相关电路组成n工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理和编码压缩，同时将控制信号发送给云台，最后形成数字信号输出。DSPCCD/CMOSISPNET光图像码流球机系统结构PTZ球机基本概念组成：主要由机芯、云台、球机主板及相关电路组成C摄像机主要性能指标图像传感器nCCD（Charged Coupled Device）电荷耦合器件p优点：灵敏度，信噪比，成像质量p缺点：成本、动态范围、功耗、制造加工nCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）互补金属氧化物半导体p优点：成本、动态范围、功耗p缺点：灵敏度、信噪比、成像质量nDIS（Digital Image System）p工艺：采用SOC技术，把Sensor和DSP集成在一个芯片上p优点：体积小、集成度高、可靠性高、功耗低摄像机主要性能指标图像传感器CCD（Charged CoCCD的诞生n1969 AT&T 贝尔实验室nWillard Boyle&George E.Smithn40年后，二人因此项发明获得诺贝尔物理学奖（另一位华人物理学家高锟与他们一同获得此项殊荣）CCD的诞生1969 AT&T 贝尔实验室第一台数码相机n1975 年，柯达应用电子研究中心，Steven J.Sasson第一台数码相机1975 年，柯达应用电子研究中心，Steve摄像机主要性能指标分辨力n标示摄像机清晰度的参数，通常用水平电视线（TVL）来表示n现阶段常见的分辨力参数有p420TVL、480TVL、540TVLp600TVL、650TVLp700TVL、720TVL摄像机主要性能指标分辨力标示摄像机清晰度的参数，通常用水n日夜转换模式p电子式p机械式（ICR）摄像机主要性能指标日夜转换模式n日夜转换p低照度场景中转换为黑白模式可有效提升摄像机的灵敏度彩色黑白红外透过红外截止日夜转换模式摄像机主要性能指标日夜转换模式日夜转换彩色 摄像机主要性能指标最低照度n标示摄像机能够正常输出图像的最低照度值，有时被称为“灵敏度”p单位：Lux（勒克斯）n以摄像机正常工作照度范围划分：p普通型：13 Luxp月光型：0.1 Lux左右p星光型：0.01 Lux以下p红外型：0 Lux，采用红外照明n摄像机的最低照度参数通常由三部分组成，例如：彩色0.01LuxF1.2色彩模式（彩色/黑白）。同一支摄像机工作在彩色或黑白模式下，其照度参数不相同照度参数，表示摄像机在正常输出图像时，到达传感器的最小光照强度光圈值。表示该照度参数是在镜头设定于何种光圈值条件下取得的。摄像机主要性能指标最低照度标示摄像机能够正常输出图像的最摄像机主要性能指标自动增益nAGC（Auto Gain Control）将来自图像传感器的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，并自动根据信号电平调整增益幅度n优点是提升了摄像机的动态范围，缺点是将噪声一同放大AGC 关闭AGC 开启摄像机主要性能指标自动增益AGC（Auto Gain C摄像机主要性能指标白平衡n用于彩色摄像机，确保在不同色温环境下正确表示色彩n分为手动白平衡和自动白平衡两种p手动白平衡p自动白平衡日光灯色温标准色温钠灯色温摄像机主要性能指标白平衡用于彩色摄像机，确保在不同色温环摄像机特殊功能背光补偿n采用背光补偿技术，让摄像机找到拍摄最佳图像的参考亮度，然后自动提供适当的光补偿量，帮助用户很好地识别一个背部光照很强的物体。背光补偿往往针对目标图像的特定区域有效。原始图像背光补偿功能开启人脸偏暗人脸清晰摄像机特殊功能背光补偿采用背光补偿技术，让摄像机找到拍摄摄像机特殊功能宽动态n针对逆光场景，宽动态技术在后景区域使用短快门曝光，在前景区域使用长快门曝光，生成合成图像。所以能看清图像暗处的细节，而图像亮处又不过曝。宽动态技术可获得比背光补偿技术更加清新、艳丽的图像。背光补偿功能开启宽动态功能开启背景过曝背景清晰摄像机特殊功能宽动态针对逆光场景，宽动态技术在后景区域使摄像机特殊功能低照度n对图像进行噪声滤除、电子防抖动、自动曝光控制等技术，将摄像机灵敏度提高了10%以上，在超低照度下，仍可获高清晰度、亮丽的图像。相同照度下普通摄像机图像相同照度下低照度摄像机图像摄像机特殊功能低照度对图像进行噪声滤除、电子防抖动、自动网络摄像机的其它特性nePTZ（电子云台）p140全景画面 p超快速PAN/TILE/ZOOM p支持区域放大 p无机械磨损 p无噪音 nPOE（网线供电）p12.95wn支持SD卡接口网络摄像机的其它特性ePTZ（电子云台）IP防护等级nIP（Ingress Protection）防护等级由IEC制定，由两位数字组成，含义如下表所示：IP 防护等级防 尘防 水0无防护无防护1防止大于50mm的固体物体侵入防止滴水侵入2防止大于12mm的固体物体侵入倾斜15度时仍可防止滴水侵入3防止大于2.5mm的固体物体侵入防止喷洒的水侵入、防雨4防止大于1.0mm的固体物体侵入防止飞溅的水侵入5完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘进入，但侵入的灰尘量并不会影响正常工作防止喷射的水侵入6完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入防止大浪的侵入7防止浸水时水的侵入8防止沉没时水的侵入IP防护等级IP（Ingress Protection）防护摄像机基础镜头基础知识摄像机基础知识摄像机基础镜头基础知识摄像机基础知识镜头景深选择n景深：在景象平面上成清晰像的空间深度p光圈越大，景深越小；焦距越大，景深越小景深与光圈关系镜头景深选择景深：在景象平面上成清晰像的空间深度景深与光圈关镜头视场角选择广角镜头鱼眼镜头标准镜头远摄镜头n标准镜头视场角在53左右，远摄镜头视场角20，广角镜头视场角90，鱼眼镜头视场角180镜头视场角选择广角镜头鱼眼镜头标准镜头远摄镜头标准镜头视场角镜头焦距的选择n估算法(适用于4mm以上的镜头)p例：某人距离摄像机10米要看清人脸，用20mm左右的镜头要看清人体轮廓，用10mm左右的镜头要监控人的活动画面，用5mm左右的镜头监控距离(米)看清细节特征(人脸等)看清体貌特征(人的轮廓等)看清行为特征(人物活动)X焦距：2X(mm)焦距：X(mm)焦距：X/2(mm)镜头焦距的选择估算法(适用于4mm以上的镜头)监控距离(米)监控距离与焦距的关系焦距摄像机到监控物体的距离监控距离与焦距的关系焦距摄像机到监控物体的距离内容概要412硬盘录像机安全防范视频监控原理和技术3摄像机基础5磁盘阵列内容概要412硬盘录像机安全防范视频监控原理和技术3摄像机基硬盘录像机嵌入式硬盘录像机（DVR）PC式硬盘录像机（PC-DVR）NVR、HDVRDVR的关键技术硬盘录像机嵌入式硬盘录像机（DVR）PC式硬盘录像机（PC-PC式网络硬盘录像机系统构成兼容/工控PC机+视频采集或压缩卡+普通/较可靠的操作平台+应用软件PC式网络硬盘录像机系统构成兼容/工控PC机+视频采集或压缩PC式硬盘录像机特点nPC平台在数字视频技术发展的早期阶段成为首选的载体nPC-DVR的核心要素是视音频压缩（采集）板卡，它决定了整套系统的技术体系架构及性能nPC式DVR具有兼容性好，软件开发周期短，易扩展、易操作，一机多用等特点nPC式DVR中影响整套系统稳定性的环节较多，例如主板、显卡、压缩卡、操作系统、应用软件等等PC式硬盘录像机特点PC平台在数字视频技术发展的早期阶段成为视频卡分类n视频采集卡/捕捉卡/软压卡n视频压缩卡/硬压卡软压卡A/D转换CPU（压缩）模拟信号输入数字信号输出硬压卡A/D转换模拟信号输入数字信号输出DSP视频卡分类视频采集卡/捕捉卡/软压卡软压卡A/D转换硬盘录像机嵌入式硬盘录像机（DVR）PC式硬盘录像机（PC-DVR）NVR、HDVRDVR的关键技术硬盘录像机嵌入式硬盘录像机（DVR）PC式硬盘录像机（PC-DVRnDVR：Digital Video Recorder n定义：p模数转换、编码p存储、检索及回放p连接CVBS系统及IP系统p提供控制界面DVRDVR：Digital Video Recorder 什么是嵌入式？n从应用的角度，IEEE（国际电子和工程师协会）给嵌入式系统下过一个定义，即嵌入式系统是控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置。嵌入式系统在工业控制、交通管理、信息家电、环境监测、航空航天、军事等方面均有广泛的应用，美国火星车上的探测器是嵌入式技术在高端领域的典型例子n目前国内有一个比较认同的定义就是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统 n比较通俗的解释是，嵌入式就是按需订制的计算机系统，其所有构成部件（软件和硬件）都是围绕着一个核心目标而设计什么是嵌入式？从应用的角度，IEEE（国际电子和工程师协会）嵌入式网络硬盘录像机系统结构A-Out预览模块VGAV-OutA-INCPUDSPPCI内存控制器网络控制器报警控制器USB控制器UART控制器RS232KBRS485UTPAlarmUSBV-INADCSATA硬盘控制器IDE嵌入式网络硬盘录像机系统结构A-Out预览VGAV-OutA嵌入式DVR软件结构OperationSystemOperationSystemHardwareIndependentSoftwareHardwareIndependentSoftwareApplicationsApplicationsTCP/IPTCP/IPMemoryMemoryManagementManagementLibrariesLibrariesmicroKernelmicroKernelHardwareAbstractionLayerHardwareAbstractionLayerATAATADriverDriverFlashFlashDriverDriverUSBUSBDriverDriverA/VA/VDriverDriverSerialSerialDriverDriverEthernetEthernetDriverDriverOtherOtherDriversDriversHardwareHardwareIOSubsystemIOSubsystem录像监控应用软件网络硬件层硬件抽象层操作系统层应用层嵌入式DVR软件结构Operation SystemHard硬盘录像机嵌入式硬盘录像机（DVR）PC式硬盘录像机（PC-DVR）NVR、HDVRDVR的关键技术硬盘录像机嵌入式硬盘录像机（DVR）PC式硬盘录像机（PC-关键技术视频编码技术n几种编码技术的效率对比p视频编码效率与视频源有关，针对不同视频源的编码效率不一样p解码图像质量与视频输入源的图像质量（信噪比等）以及视频编码算法有极大的相关性n提高视频输入源图像质量的解决方案p选择高质量的前端图像输入设备&增加DVR视频图像的自适应处理功能关键技术视频编码技术几种编码技术的效率对比关键技术硬盘记录技术n录像带存储VS硬盘存储pDVR快速普及的原因：管理和使用方便，无需人工对硬盘进行管理（不存在象磁带那样堆放的负担）、可快速检索、提供人性化的回放操作等p目前硬盘是为计算机设计的，用于监控录像还存在一些问题：记录数据的关联性、错误恢复能力、硬盘的使用寿命等，监控专用硬盘的问世一定程度上改善了这一状况，但还有很大的提升空间p在硬盘管理上还需要做很多工作，目前已使用的硬盘休眠技术、磁盘预分配技术、冻结保护技术、低寻道技术、硬盘故障预警和报警等，还需要做更多的工作关键技术硬盘记录技术录像带存储VS硬盘存储关键技术网络传输技术n网络传输p有效传输：目前的IPv4技术，是为数据业务设计的，用于流媒体的传输，在有效和实时上有些勉强，需要RTP/RTCP协议，给予适当的补救p协议支持：各领域的监控业务要求不同，需采用不同的传输协议，如TCP、UDP、点播、多播、SIP等等p网管功能：对于网络监控，端设备的在线保活及业务功能实施状态的信息传递已成为必须具备的功能Internet关键技术网络传输技术网络传输Internet关键技术网络传输技术（续）n端到端时延p端到端时延：IP链路上的传输时延、DVR编码时间、终端解码时间以及接入时间等。p在网络传输时，由于缓冲区的调度也会产生延时，后者甚至比前者还严重，需要仔细的调度p时延指标：传输时延、时延抖动、丢包率等参数业务类型（端到端）端到端时延时延抖动丢包率监控中心内部及监控中心间互联400ms50ms0.1%前端设备与信号直接接入的监控中心相应设备间2s前端设备与用户终端设备间4s公安部669标准规定的网络性能指标要求关键技术网络传输技术（续）端到端时延业务类型（端到端）端关键技术互联互通n网络视频接入p高清接入：支持500W像素高清网络视频的预览、存储与回放p多元化接入：支持海康网络摄像机、网络球机和网络视频服务器接入p第三方接入：支持7家厂商私有协议接入；支持标准ONVIF、PSIA协议的网络摄像机接入关键技术互联互通网络视频接入关键技术应用技术n个性化应用技术p一键录像p一键上网p移动侦测p字符叠加p报警联动p同步回放p电子放大关键技术应用技术个性化应用技术DVR专用硬盘n普通硬盘VS监控专用硬盘性能指标DVR专用硬盘普通硬盘连续工作时间724小时，企业级应用环境设计58小时，商业、家庭环境设计启动电流2.0安培，优化电源配置2.8安培功耗和散热8W/盘，适合多盘应用14.5W/盘传输模式不间断传输，适合流媒体传输间断传输，适合文件传输并发访问支持多路并发I/O支持随机并发I/O防震性能多盘系统的专业抗震解决方案不考虑多盘系统的抗震DVR专用硬盘普通硬盘VS监控专用硬盘性能指标DVR专用硬盘硬盘管理策略硬盘初始化下预分配索引、录像文件等。杜绝磁盘碎片的产生，延长硬盘寿命。磁盘预分配硬盘容量按需分配给录像通道。各通道录像周期灵活规划。硬盘配额将指定硬盘归属为某一盘组，并将录像通道与盘组关联。便于录像文件的管理与维护。盘组管理硬盘管理策略磁盘预分配硬盘初始化下预分配索引、录像文件等。杜硬盘管理策略非工作硬盘可适时进入休眠状态。降低功耗、延长硬盘使用寿命。硬盘休眠及时获取硬盘S.M.A.R.T检测信息。准确反馈硬盘工作状态，提前预警，确保数据存储安全、可靠。S.M.A.R.T检测可读写、只读、冗余。只读：避免录像文件被覆盖、保证数据安全。冗余：为数据存储提供可靠保障。硬盘属性硬盘管理策略硬盘休眠非工作硬盘可适时进入休眠状态。降低功耗、n好处：p确保不丢失数据n结论：p对用户负责！为什么使用SMART？n麻烦：p硬盘经常报错p将“好”盘错报为坏盘p硬盘“故障率”高p必须使用指定型号硬盘n结论：p海康DVR硬盘兼容性差？观点：数据本身的价值远高于硬盘的价值！绝大多数用户认同这一观点，只是很多时候他们没有想到这一层，需要加以引导。好处：为什么使用SMART？麻烦：观点：数据本身的价值远高于硬盘录像机嵌入式硬盘录像机（DVR）PC式硬盘录像机（PC-DVR）NVR、HDVRDVR的关键技术硬盘录像机嵌入式硬盘录像机（DVR）PC式硬盘录像机（PC-网络视频录像机（NVR）nNVR是Net Video Recorder的缩写,其主要功能是对网络音视频数据进行集中存储和检索n主要工作原理：采集+编码传输存储网络视频流网络视频流网络NVR网络摄像机网络视频录像机（NVR）NVR是Net Video Reco网络视频录像机（NVR）n定位：中小网络监控系统方案n功能：支持网络视频的接入、存储、点播n优势：使监控简单布署、美观网络视频录像机（NVR）定位：中小网络监控系统方案混合型网络硬盘录像机（H-DVR）nH-DVR（Hybrid DVR）混合型DVR或复合DVR；可同时接入模拟摄像机和网络摄像机nH-DVR=DVR+NVR混合型网络硬盘录像机（H-DVR）H-DVR（Hybrid 什么是Hybrid（混合）模拟摄像机网络摄像机HybridDVRHybridDVR什么是Hybrid（混合）模 拟 摄 像 机网 络混合型DVR的典型应用监 视回 放录 像联 网报 警网络模拟摄像机高清网络摄像机高清回放高清录像高清监视智能分析高速备份混合型DVR的典型应用监 视回 放录 像联 网报 NVR与H-DVR对比DVRNVRHDVR信号类型模拟信号数字信号模拟信号、数字信号前端类型模拟摄像机IP摄像机模拟摄像机、IP摄像机操作方式本地操作远程操作本地操作、远程操作画面输出本地输出网络输出本地输出、网络输出录像检索本地检索网络检索本地检索、网络检索数据存储数据块级文件级数据块级NVR与H-DVR对比DVRNVRHDVR信号类型模拟信号数内容概要4硬盘录像机12安全防范视频监控原理和技术3摄像机基础5磁盘阵列内容概要4硬盘录像机12安全防范视频监控原理和技术3摄像机基磁盘阵列n用于安防系统中的存储扩展n安防应用中的磁盘阵列I/O模式为“多写，少读”；与标准IT应用的I/O模式不同磁盘阵列用于安防系统中的存储扩展nDAS的使用环境：a)服务器在地理分布上很分散b)存储系统必须被直接连接到应用服务器上c)包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用nDAS（Direct Attached Storage）直接附加存储或直连存储n定义：存储设备通过电缆直接连接到应用服务器n数据电缆：SCSI、SAS、FC、IDE、SATA、1394、USB存储扩展结构DASDAS的使用环境：DAS（Direct Attached SnNAS的使用环境p异构平台的文件级共享p非数据库应用环境nNAS（Network Attached Storage）网络附加存储n定义：局域网文件存储服务器，供用户共享不同种类数据n协议：NFS、CIFS、FTP存储扩展结构NASNAS的使用环境NAS（Network Attached Sn定义：将存储网络从业务网络中独立出来，采用iSCSI、FC等协议实现数据块级高速访问n协议：iSCSI、FCnSAN的使用环境p大规模存储扩展p高性能存储访问nSAN（Storage Area Network）存储区域网络存储扩展结构SAN定义：将存储网络从业务网络中独立出来，采用iSCSI、FC等IP-SAN和FC-SANIP-SAN和FC-SAN区分NAS和IP-SANn看协议n看数据流向CIFSNFSiSCSIiSCSI区分NAS和IP-SAN看协议CIFSNFSiSCSIiSC几种存储架构的比较DASNASFC SANIP SAN(iSCSI)表现形式DVR，服务器内/外挂的SCSI、SATA、1394扩展柜等基于以太网络的存储设备，提供文件级服务基于光纤网络的存储设备，提供块设备级服务基于以太网络的存储设备，提供块设备级服务容量扩展低较高高高共享能力低高高高扩展距离小大中大集中存储管理否是是是周边设备SCSI卡，1394卡等以太网卡、以太网交换机光纤通道卡、光纤通道交换机以太网卡、以太网交换机成 本低中低高中低几种存储架构的比较DASNASFC SANIP SAN(iRAID技术nRAID（Redundant Array of Independent Disk）独立冗余磁盘阵列n常见RAID级别pRAID 0pRAID 1pRAID 4（淘汰）pRAID 5pRAID 6pRAID 10pRAID 50pRAID 60RAID技术RAID（Redundant Array of RAID 0n并行读写,速度快n最大数据容量n没有冗余n低可靠性RAID 0并行读写,速度快RAID 1n镜像,同样的数据有2个拷贝n容量损失一半空间n成本高n可靠性高RAID 1RAID 1RAID 1镜像,同样的数据有2个拷贝RAID 1RAID 4n并行读写,速度快n容量损失n+1n单独的盘作为冗余盘n一个磁盘坏，数据不丢n可靠性高RAID 4并行读写,速度快RAID 5n并行读写,速度快n容量损失n+1n一个磁盘坏，数据不丢n可靠性高RAID 5并行读写,速度快RAID 6n可以同时坏2个硬盘n冗余性能好n极大的提高了数据存储的可靠性n速度比RAID 5慢RAID 6可以同时坏2个硬盘n硬盘录像机pPC式硬盘录像机（PC-DVR）p嵌入式硬盘录像机（DVR）pDVR的关键技术pNVR、HDVRn磁盘阵列pRAID基础结束语：内容回顾n安全防范p安全防范的相关知识n视频监控原理和技术p视频监控相关原理和技术基础知识n摄像机基础p摄像机基础知识p镜头基础知识硬盘录像机结束语：内容回顾安全防范海康威视视频监控原理课件