数字监控系统基础教材课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,数字监控系统 基础培训,数字监控系统 基础培训,1,网络数字监控的基本概念,随着全球数字化建设的发展，数字视频和网络技术为远程监控提供了解决方案，也把远程的概念从城域扩展到城际、国际、甚至洲际的范围。利用,IP,网络的多媒体服务就可以构成远程视频监控系统。这样的方式在很大程度上改变了安全防范系统的形态，使之从传输介质专用到介质共用,(,利用各种公共信息网络,),。从系统的固定设置到系统自主生成，由封闭的系统结构到开放的系统模式。视频监控系统将成为一种可以无所不到的、开放的、可以根据各种具体要求自动生成的系统，安防系统的边界将变得模糊，也变得更为广阔，它将成为网络视频服务业务的一种。,网络数字监控的基本概念 随着全球数字化建设,2,传统模拟系统,传统模拟系统,3,过渡（模转数）,模拟摄像机,编码器,解码器,控制中心及存储,过渡（模转数）模拟摄像机编码器解码器控制中心及存储,4,数字系统,交换机,/AP or PoE,交换机,管理系统服务器,服务器,电脑显示,网络摄像机,数字系统交换机/AP or PoE 交换机管理系统服务器服务,5,模拟系统与数字系统的比较,模拟系统,数字系统,前端,模拟摄像机,数字摄像机,传输,同轴电缆,网线,中心,矩阵,虚拟矩阵,存储,磁带 或硬盘录像机,NVR,或磁盘阵列,模拟系统与数字系统的比较模拟系统数字系统前端模拟摄像机数字,6,前端摄像机,前端摄像机,7,什么是,网络,摄像机？,网络摄像机也称,IP,摄像机，是一种摄像机与计算机相合二为一的系统。网络摄像机的主要部件包括镜头、图像传感器、一个或多个处理器以及存储器。处理器用于图像处理、压缩、视频分析和网络化功能。存储器用于保存网络摄像机固件（计算机程序），支持本地记录视频。,与计算机一样，网络摄像机也有自己的,IP,地址，可以直接连接网络，部署在网络连接的任意位置。,什么是网络摄像机？网络摄像机也称IP摄像机,8,数字监控系统基础教材课件,9,CCD,与,CMOS,CCD,基本概念,中文译为,电子耦合组件,(Charged Coupled Device),，它就像传统相机的底片一样，是感应光线的电路装置，你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头后方，当光线与图像从镜头透过、投射到,CCD,表面时，,CCD,就会产生电流，将感应到的内容转换成数码资料储存起来。,CCD,像素数目越多、单一像素尺寸越大，收集到的图像就会越清晰。,CCD与CMOSCCD基本概念,10,CCD,与,CMOS,CMOS,基本概念,CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），,互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件。是组成,CMOS,数字集成电路的基本原件。,CCD与CMOSCMOS基本概念CMOS（Complemen,11,CCD,与,CMOS,同等像素下的比较,CCD,CMOS,成像质量,好,一般,灵敏度,高,低,电源 消耗量,高,低,性价比,低,高,CCD与CMOS同等像素下的比较CCDCMOS成像质量好一,12,百万像素摄像机与高清摄像机,百万像素摄像机：任何摄像机，当其像素数达到,100,万时，即可称之为百万像素摄像机。,高清摄像机：其分辨率为,720p,或,1080p,。,720,和,1080,这两个数字，代表其纵向分辨率。因此，,720p,高清摄像机提供的分辨率是,1280 x720(921600,像素，不是百万像素,),，,1080p,高清摄像机提供的分辨率是,1920 x1080,。高清视频的格式也采用了,16,：,9,的纵横比,(,相对的，还有,5,：,4,和,4,：,3),，并且其视频帧率也是标准的,60fps,、,50fps,、,30fps,、或,25fps(,取自电视标准,),。,百万像素摄像机,不一定,是高清摄像机,高清摄像机,一定,是百万像素摄像机。,CMOS,镜头由于性价比高，大量在高清摄像机中得到应用。,百万像素摄像机与高清摄像机 百万像素摄像机：,13,视频图像质量,625,行,768,列,25,帧,模拟监控系统图像,电视线,:,在水平或垂直方向可以辨别的扫描线数,数字监控系统图像,像素,:,是组成数字图像的最小单元,根据模,/,数转换器所提供数值的大小来还原图像的色彩和亮度,视频图像质量625行768列25帧模拟监控系统图像数字监控系,14,视频图像质量,100,75,35,50,320,240,640,480,CIF,：,352*288 4CIF,：,704*576 D1,：,720*576,视频图像质量100753550320240640480CIF,15,模拟,正常,CIF,（,352,x288,）,4CIF=,（,704576,）,相当于,40,万像素,网络,正常,D1,（,720576,）,720P(1280720),相当于,100,万像素,1080P(19201080),相当于,200,万像素,模拟网络,16,H.264,编码格式,H.264,是一种高性能的视频编解码技术。目前国际上制定视频编解码技术的组织有两个，一个是“国际电联（,ITU-T,）”，它制定的标准有,H.261,、,H.263,、,H.263+,等，另一个是“国际标准化组织（,ISO,）”它制定的标准有,MPEG-1,、,MPEG-2,、,MPEG-4,等。而,H.264,则是由两个组织联合组建的联合视频组（,JVT,）共同制定的新数字视频编码标准,.,H.264,比,MPEG-4,降低,41%,比,H.263,降低,52%,比,MPEG-2,降低,67%,H.264编码格式 H.264是一种高性能的视频编解码,17,传 输,传 输,18,比较的内容,数字监控系统,模拟监控系统,供电,提供,POE,和电源线两种模式,传统电源线,视频传输,网线和光纤,同轴电缆和光纤,系统组网,局域网,/,城域网,/Internet,。,光纤专线,比较的内容数字监控系统模拟监控系统供电提供POE和电源线两种,19,POE供电,任何一台摄像机都需要供电才能让它有效的工作。网络摄像机除了传统的电源线供电外，还提供了,POE,的功能，,POE,的意思是网络供电，它的电源是通过网线同步提供的。传统的模拟摄像机需要独立的电源线进行供电，而网络摄像机的功耗比较小，通过网线既能实现视频传输，又能同时实现供电功能，降低用户布线的成本，从而降低了整个工程的总造价,POE供电 任何一台摄像机都需要供电才能让它,20,POE,供电优势：,1,、节省电源安装成本,2,、增强网络可靠性,3,、行业标准兼容性好,4,、安全性好,5,、易于安装,POE供电优势：1、节省电源安装成本2、增强网络可靠性,21,管 理 中 心,管 理 中 心,22,模拟监控管理中心矩阵,模拟监控管理中心矩阵,23,模拟监控管理中心矩阵,优点：,操作简单、成本低、容量大、实时性,缺点,：,不能实施网络化管理及远程监控,模拟监控管理中心矩阵优点：,24,数字管理中心虚拟矩阵,软件,服务器,数字管理中心虚拟矩阵软件服务器,25,数字管理中心虚拟矩阵,优点：,可以完全用软件实现、可以任意扩容、灵活配置、可以实现设备分布式设计和布局，以便更好的利用好网络资源。,对图像进行智能分析,缺点：,成本较高、实时性不如模拟矩阵、传输的效果取决于编码模块和网络传输模块,数字管理中心虚拟矩阵优点：,26,智能分析,智能分析,27,（,1,）周界警戒及入侵检测：在复杂的天气环境中（例如雨雪、大雾、大风等）精确的侦测和识别单个物体或多个物体的运动情况并进行运动轨迹跟踪，包括运动方向、运动特征等；（,2,）物品被盗或移动检测；当监控场景中的物体被盗和移动，算法将自动检测这种动作，常用于贵重物品和关键设备的监控。（,3,）遗留、遗弃物品检测：当一个物体（如箱子、包裹、车辆、人物等）在敏感区域停留的时间过长，或超过了预定义的时间长度就产生报警。典型应用场景包括机场、火车站、地铁站等。（,4,）流量统计：统计穿越入口或指定区域的人或物体的数量。例如为业主计算某天光顾其店铺的顾客数量；（,5,）拥挤检测；识别人群的整体运动特征，包括速度、方向等等，用以避免形成拥塞，或者及时发现异常情况。典型的应用场景包括超级市场、火车站等人员聚集的地方；,智能分析,的应用,（1）周界警戒及入侵检测：在复杂的天气环境中（例如雨雪、大雾,28,（,6,）,PTZ,跟踪；侦测到移动物体之后，根据物体的运动情况，自动发送,PTZ,控制指令，使摄像机能够自动跟踪物体，在物体超出该摄像机监控范围之后，自动通知物体所在区域的摄像机继续进行追踪；（,7,）焰火检测：根据发生火情过程中烟火表现出的时,-,空特征进行烟火的实时检测；（,8,）人体行为分析：在目标检测分类的基础上，利用人体的各种行为特征对其所进行各种行为的描述和分析，提取哪些危险和有潜在危险的行为，如打斗、抢夺和突然倒地等行为；（,9,）人脸识别：自动检测和识别人物的脸部特征，并通过与数据库档案进行比较来识别或验证人物的身份；（,10,）车辆识别：识别车辆的形状、颜色、车牌号码等特征，并反馈给监控者。此类应用可以用在被盗车辆追踪等场景中。,智能分析,的应用,（6）PTZ跟踪；侦测到移动物体之后，根据物体的运动情况，,29,车辆统计：,在停车场进出口车牌专用摄像机上设置通过计数功能，可对每天进出停车场的车辆数量进行统计,静止停车,方向管制,车辆统计：在停车场进出口车牌专用摄像机上设置通过计数功能，可,30,非法入侵管制,：系统可实现对周界区域划分虚拟警戒线，当可疑人员非法跨越警戒线时，系统自动报警通知相关值班监控人员。,可疑人员报警,:,对于停留在停车场超过指定时间的人员进行报警并提示，通过这一功能，当有人长时间停留在车辆旁边时可以及时通知监控人员，前去察看避免偷车，破坏车辆的事件发生,非法入侵管制：系统可实现对周界区域划分虚拟警戒线，当可疑人员,31,移动物体：,识别指定区域内被移动的目标，背景改变识别,移动物体：识别指定区域内被移动的目标，背景改变识别,32,存 储,存 储,33,码流的概念,码 流是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率，是视频编码中画面,质量控制,中最重要的部分。同样分辨率下，视频文件的码流越大，,压缩比,就越小，画面质量就越高。,码流的概念 码 流是指视频文件在单位时间,34,双码流的概念,一般情况下，视频分辨率越大，视频码率也越大，图像也越清晰，但与此成正比的，视频码流在网络传输中所占用的带宽也越大，视频解码显示时占用的系统资源也越多。因此在视频监控所采用的视频分辨率的越来越高时，现有的互联网络很难承载码率过大的视频流，现有的计算机对高分辨率的视频进行多路解码时也有性能的瓶颈。为了解决这一难题，“双码流”的概念应运而生。双码流，顾名思义，将同一视频源编出两路码流，这两路码流可以是同一分辨率的，也可以是不同分辨率的。,双码流的概念 一般情况下，视频分辨率越大，,35,双码流的概念,IP,低,码流,IP,存储阵列,电视墙,视频编码器,模拟摄像机,高码流,双码流的概念IP低码流IP存储阵列电视墙视频编码器模拟摄像,36,存储容量的计算,存储容量的计算,37,传统模拟监控存储设备,硬盘录像机,通过视频分配器，将模拟信号一分为二，一路进矩阵，一路进硬盘录像机进行存储。,传统模拟监控存储设备硬盘录像机,38,数字监控存储设备,直连式存储,(DAS),是直接将,DAS,存储设备连接到服务器后端，用于扩展应用服务器的存储容量。其扩展成本最低、物理连接简单，但是也存在存储资源归属于某一台或几台服务器、资源利用率低、后续扩展性差等问题。,DAS,较适用于存储系统结构简单且相对固定的应用场景，比如某一存储空间要求稳定的服务器扩展其存储空间。,数字监控存储设备直连式存储(DAS),39,视频存储架构,DAS,结构（,SCSI,连接方式）,视频存储架构DAS