視頻監控系統原理及關鍵技術問題研究

數字監控系統簡介

數字監控系統是從傳統的閉路電視監控系統(簡稱CCTV系統)發展而來的，是信息時代發展的產物。如今的數字監控系統采用4C技術，即計算機技術、顯示技術、通信技術和控制技術。這些高新技術的應用使數字監控系統技術達到了壹個新的水平。它不僅可以使管理人員坐在控制室裏觀察控制區域內所有員工的工作，還可以為管理和安全系統提供現場視覺效果。還可以根據系統設置記錄員工和外人在營業場所的活動，為解決糾紛提供有力證據。因此，數字監控系統已經成為企事業單位現代化管理系統中不可或缺的壹部分。

數字監控的優勢

第壹，便於計算機處理。由於視頻圖像是數字化的，因此可以充分利用計算機的快速處理能力對其進行壓縮、分析、存儲和顯示。通過視頻分析，及時發現異常情況並聯動報警，實現無人值守。

二是適合遠距離傳輸。數字信息抗幹擾能力強，不易受傳輸線信號衰減的影響，可以加密傳輸，因此可以在數千公裏外實時監控現場。特別是在現場環境惡劣或者不方便直接深入現場的情況下，數字視頻監控可以達到親臨現場的效果。即使現場被破壞，在遠處仍然可以獲得現場的真實記錄。

第三，容易找到。在傳統的模擬監控系統中，當出現問題時，需要花費大量時間觀看錄像帶來查找現場記錄；在數字視頻監控系統中，利用計算機建立的索引，可以在幾分鐘內找到相應的現場記錄。

第四，提高了圖像質量和監控效率。計算機可以用來對不清晰的圖像進行去噪和銳化。通過調整圖像尺寸，並借助顯示器的高分辨率，您可以觀看清晰、高質量的圖像。此外，您可以在壹臺顯示器上同時觀看16甚至32個視頻圖像。

第五，系統易於管理和維護。數字視頻監控系統主要由電子設備組成，集成度高，視頻傳輸可以使用有線或無線通道。這樣，整個系統結構模塊化，體積小，便於安裝、使用和維護。

正是由於傳統模擬監控無可比擬的優勢，以及當前信息社會數字化、網絡化、智能化的發展趨勢，數字視頻監控正逐漸取代模擬監控，廣泛應用於各行各業。

視頻監控系統的歷史發展

隨著監控行業的快速發展，視頻監控系統的發展經歷了三個階段。

上世紀末以前，以模擬設備為主，包括攝像機、錄音機在內的全模擬電視監控系統，稱為第壹代模擬監控系統；現階段監控系統基本不使用視頻監控軟件。

21世紀，隨著計算機技術的飛速發展，計算機處理視頻的技術越來越成熟。人們利用計算機的高速數據處理能力采集和壓縮視頻，利用顯示器的高分辨率實現圖像的多屏顯示，從而大大提高圖像質量。由於傳輸仍采用傳統的模擬視頻電纜，因此被稱為第二代半模擬半數字本地視頻監控系統。這個階段使用的監控軟件基本都是PC單機DVR軟件。

2004年以來，隨著網絡帶寬的增加和成本的降低，硬盤容量的增加和中央存儲成本的降低，以及各種實用的視頻處理技術的出現，視頻監控進入了全數字網絡時代。由於它直接從攝像機或網絡視頻服務器進入網絡，基於數字視頻的壓縮、傳輸、存儲和回放，並由強大的平臺軟件進行管理，因此被稱為第三代全網視頻監控管理系統。在第三代視頻監控系統中，視頻監控軟件是必不可少的。普通用戶需要使用視頻監控軟件進行日常監控功能，系統管理員需要使用視頻監控軟件對監控系統中的所有軟硬件資源進行全面的管理和維護。毫不誇張地說，視頻監控軟件是第三代視頻監控系統的核心。

視頻監控系統的組成

以計算技術為基礎，利用網絡、數據庫和多媒體技術、視音頻技術、現代通信技術和自動控制技術，形成多功能、綜合性的現代數字監控系統。首先，設計要保證數字監控系統的先進性；但系統的硬件和軟件應本著經濟、實用、合理、可靠的原則進行配置。同時，系統配置的硬件和軟件必須是模塊化的、開放式的結構，以便將來監控系統能夠擴展和增強整個系統的容量和功能。有效保證醫學院第壹附屬醫院智能管理系統的動態性和先進性，使系統綜合水平保持壹流。本監控系統準備采用國內最先進的嵌入式網絡數字硬盤錄像系統，視頻矩陣，電視墻。

視頻監控系統的原理圖如下:

系統組成

監控系統的報警系統由攝像機(有時是拾音器和報警探測器)、傳輸、控制、顯示和記錄組成。每個部分都包含更具體的設備或組件。

照相機部件

攝像頭部分是監控系統的前端部分，是整個系統的“眼睛”。它布置在被監控場所的某個位置，使其視野能覆蓋所有被監控的部位。有時，被監視的地方面積很大。為了節省攝像機數量，簡化傳動系統和控制顯示系統，在攝像機上安裝了電動(遙控)變焦鏡頭，使攝像機能觀察到的距離更遠、更清晰。同時，攝像機安裝在電動雲臺上，通過控制器的控制可以帶動攝像機水平和垂直旋轉，使攝像機能夠覆蓋角度和區域。總之，攝像頭就像整個系統的眼睛壹樣，把它監控的內容變成圖像信號，傳輸到控制中心的監視器上。

傳輸部分

傳輸部分是系統圖像信號、聲音信號和控制信號的通道。目前，大多數視頻監控系統采用視頻基帶傳輸方式。如果攝像頭遠離控制中心，也采用射頻傳輸或光纖傳輸。壹般傳輸距離比較短，可以采用基帶傳輸方式，即75歐姆視頻同軸電纜。圖像信號傳輸的關鍵要求是圖像信號經過傳輸系統後，不會有明顯的噪聲和失真(色度信號和亮度信號都不會產生明顯的失真)，原始圖像信號(攝像機輸出的圖像信號)的清晰度和灰度不會明顯降低。

控制部分

控制部分是整個系統的“心臟”和“大腦”，是實現整個系統功能的指揮中樞。控制部分主要由主控制臺組成(部分系統有輔助控制臺)。主控制臺中的主要功能有:視頻信號放大和分配、圖像信號校正和補償、圖像信號切換、圖像信號記錄等。遙控攝像機、電動變焦鏡頭、雲臺等。對監測場所進行全面細致的監測或跟蹤監測；部署並解除系統防禦區。前端防區有非法入侵時，報警信號傳到主控制臺，主控制臺可以顯示報警防區、聯動報警、閃燈、前端燈、錄像機等設備。根據系統的風險等級和區域內重點場所的數量選擇硬盤錄像機的數量。

視頻記錄部分

錄像系統采用海康瓦爾DVR硬盤錄像機，采用先進的數字多媒體技術、計算機圖像處理技術和高速網絡技術，全面實現院內數字監控的安防功能。具體功能如下:

先進的數字壓縮技術:采用目前業界最先進的壓縮技術，MPEG模式下視頻幀率可調、比特率可變的自適應錄制模式，在保證圖像質量的前提下，大大提高了壓縮率。

多屏顯示:可任意選擇1、4、9、16、32種屏幕分段監控模式，可全屏放大，分段模式由系統智能識別。

循環錄像功能:硬盤滿時提醒，然後自動替換最早的視頻文件，實現循環錄像。

字符疊加功能:可以將監控點的信息疊加在每個視頻上，並自動調整字符，方便查詢控制。

報警預錄功能:當視頻報警觸發時，可以預錄觸發前5秒的內容，使視頻內容完整。

視頻報警功能:動態監控報警視頻，每個視頻畫面可設置兩個靈敏度相同的報警分區，可準確觸發報警並調節靈敏度。報警觸發錄像開始，可以設置錄像時長，合理利用硬盤空間。還具有報警聯動攝像頭電源、照明等功能。

系統自檢功能:視頻源丟失時，系統會自動報警。

系統鎖定功能:在沒有操作的情況下，經過設定時間後，系統會自動鎖定，所有操作無效。只有重新輸入密碼後，操作才能繼續。

硬盤空間提示:表示所有硬盤資源的占用情況。

錄像管理功能:具有連續錄像、手動錄像、動態報警錄像、任意控制點傳感器報警錄像功能。可以預設壹周的視頻模板，方便準確。