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课程说明  课程时间  120分钟  课程目标  帮助学员了解并掌握视频监控产品的相关原理和技术  了解海康威视前后端产品基础知识视频监控原理介绍 ——海康威视认证安防工程师培训内容概要安防的基本概念 1 2 3 安全防范视频监控原理和技术摄像机 4 硬盘录像机安防防全安范目的手段安防的三种基本手段安防的三个基本要素敲、砸、破坏ATM 机… 自助银行 “请勿破坏 ATM设备” 监控中心探测延迟反应 “xx自助银行震动报警” 人防物防技防 1

三个基本手段与三个基本要素安全防范系统设计依据探测延迟       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 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》 … … ） ] T / [ B G （准标家国） ] T / [ A G （准标业行 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》 … … ） ] T / [ X X B D （准标方地国家公安部、国家教育部、省公安厅等相应文件及规范定规理管业行） B Q （准标业企安防系统组成视频监控系统产品组成视频监控系统门禁管理系统入侵报警系统在线巡查系统移动监控系统停车场管理系统访客管理系统可视对讲系统显示控制解码输出存储控制传输视频采集 DS-D20 DS-D10 DS-C10 DS-B10 一体机 DS-B20 DS-4100HD DS-6300D-T DS-6400HD-T DS-6400HD-S DS-6500D-T DS-96 DS-86 DS-76 DS-A70 DS-A81 DS-A82 DS-A10/20 DS-3A DS-3B DS-3C DS-3D DS-3S DS-3J DS-3H DS-2CC DS-2CE DS-2CD2 DS-2CD4 DS-2CD6 DS-2DF5 DS-2DF7 其他子系统产品组成复习与思考  安全防范的三个基本手段是什么？  安全防范的三个基本要素是什么？  现有的安全防范体系中，包括哪4个层次的标准？  安全技术防范（工程）系统通常包括哪些子系统？门禁管理报警可视对讲停车管理读卡器门禁控制主机发卡器通讯转换器门锁人员通道网络报警主机视频报警主机探测器双鉴探测器紧急按钮红外对射室内分机管理主机别墅门口机单元门口机车位引导灯车位探测器 LED显示屏中心服务器多路视频处理器出入口机箱停车道闸 2

内容概要视频监控原理和技术 1 2 3 安全防范视频监控原理和技术摄像机基础 4 硬盘录像机视频监控系统发展视频监控技术基本概念视频监控基本定义  视频监控的定义  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  视频监控系统是安全技术防范的一个子系统  视频监控技术是安全防范技术的一部分主要功能业务对象功能要求监视控制管理视频源实时，清晰控制信令报警及时、云镜操作灵活用户命令存储、检索、回放、认证、维护等视频监控系统磁盘存储阵列视频综合平台智能交通智能楼宇 NV R NVR 中心平安城市后端前端 CCTV系统的基本结构模拟视频监控系统  CCTV：闭路电视系统  技术：主要是电视技术  组成：摄像机、监视器、录像机、视频分配器、画面分割器等  功能：监视（监听）、录像、回放等  线缆：视频电缆（SYV，特性阻抗75Ω，信号电平1.0Vp-p最大传输距离500m） 3

网络视频监控的基本结构视频监控基础视频监控系统发展视频监控基本概念  技术：主要是视频编解码技术、嵌入式技术  组成：硬盘录像机、摄像机、监视器等  功能：监视（监听）、控制、录像、回放、对讲等  线缆：视频电缆、 485控制线  主要应用：金融、楼宇、小区等网络视频监控优点  可通过网络组建低成本跨区域监控系统  一机多路，使用大容量硬盘可长期存储  数字信号长期保存信号不失真  采用智能检索，检索与录像可同时进行  循环录像方式，节约人力基本概念－图像、视频和码流图像清晰度  图像（Image）  视频（Video）  时间上连续的图像组成视频：Image→Video  视频中的某一幅图像称为一帧（Frame）  帧率（Frame Rate）FPS → 每秒的帧数  码流（Bit Stream）  将图像压缩后形成的数据  码率（Bit Rate）bps/Bps → 对码流进行量化  码率类型：定码率（CBR）、变码率（VBR）  码流类型：视频流、音频流、复合流  像素（Pixel）  分辨率（Resolution）  水平：Width  垂直：Height  线数（TVL）  分辨力  水平  垂直视频制式标清分辨率  PAL（ Phase Alternating Line）：  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  图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容也好  中国、德国  NTSC （National Television System Committee）：  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  美国、日本  SECAM（Sequentiel Couleur A Memoire ）： 576(PAL)  按顺序传送彩色与存储  俄罗斯、法国、埃及 4 WD1 D1 4CIF 2CIF CIF QCIF PAL 960 720 704 704 352 176 × × × × × × 576 576 576 288 288 144 960 (PAL) QCIF CIF 4CIF WD1 2CIF

高清分辨率分辨率大于等于720p称为高清视频帧率 45万-4CIF （704×576） 100万-720p （1280×720） 200万-1080p （1920×1080） 130万（1280×960） 200万-UXGA (1600×1200） 300万（2048×1536） 500万（2560×1920） 1/30s 2/30s 3/30s 30帧 /S 60帧 /S 2/60s 3/60s 4/60s 5/60s 6/60s 帧率 • 一幅完整的视频画面为一帧，每秒显示的帧数为帧率 • 普通人眼对25帧/秒的视频即可认为是动作连贯的实时视频数码监控的基础技术：编码和压缩压缩基本原理模拟信号数字信号 A/D转换 DSP压缩数字信号输出采集编码压缩  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： 704×576×3字节＝1216512字节（不包括文件头大小）一秒： 1216512字节/帧×25帧/秒＝30412800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 …… 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标准压缩标准H.265 YUV- PSNR[dB] 45 H.265 H.264 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 • H.265省一半码率 • H.265省一半带宽 • H.265省一半存储 H.262/MPEG-2MP MPEG-4 ASP H.263 CHC H.264/MPEG-4 AVC 100 0 200 0 300 0 HP HEVC MP 400 0 码率[Kbit/S] 500 0 1080p各个编码器编码性能比较 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 5

H.265码率 H.264码率内容概要码率的选择 800w… 500w 300w 1080p… 1080p 0 5 10 15 20 • 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÷8÷1024 1字节＝8 bit 1M＝1024K 1 2 3 安全防范视频监控原理和技术摄像机基础 4 硬盘录像机摄像机前端经销摄像机产品类别经销摄像机模拟摄像机 HDTVI摄像机网络摄像机模拟球机 HDTVI球机网络球机摄像机基础知识镜头基础知识摄像机支持传输信号模拟摄像机基本概念模拟摄像机 HDTVI摄像机网络摄像机同轴电缆同轴电缆网线 HD-SDI 数字摄像机(SDI) 模拟信号、网络信号及数字信号 DVR XVR NVR 数字DVR • 模拟/HDTVI摄像机采用BNC同轴电缆传输； • 网络摄像机采用网线传输经过编码压缩的IP数字信号； • 数字摄像机可采用光纤和HD-SDI两种传输方式，传输非压缩的数字信号。  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  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）输出光传感器 ADC DSP DAC 视频信号 CVBS 模拟摄像机系统结构 6

同轴高清摄像机原理系统原理：光 Light 传感器 Sensor 图像处理 ISP 原始信号 YUV HDTVI TX 发送芯片 RX 接收芯片还原信号 YUV 编码 DSP 网络码流 HDTVI摄像机 HDTVI编码器技术定义  HDTVI规范：开放标准，互联互通  传输介质：同模拟  低频抗扰：调制信号为低频信号，具备可靠的抗干扰性能。网络摄像机基本概念  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  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。光 CCD/ CMOS ISP DSP NET 图像码流网络摄像机系统结构球机基本概念摄像机主要性能指标——图像传感器  组成：主要由机芯、云台、球机主板及相关电路组成  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。光机芯 ISP DSP NET 图像码流 PTZ 球机系统结构  CCD（Charged Coupled Device）  CMOS（Complementary Metal 电荷耦合器件  优点：灵敏度，信噪比，成像质量  缺点：成本、动态范围、功耗、制造加工 Oxide Semiconductor）互补金属氧化物半导体  优点：成本、动态范围、功耗  缺点：灵敏度、信噪比、成像质量  DIS（Digital Image System）  工艺：采用SOC技术，把Sensor和DSP集成在一个芯片上  优点：体积小、集成度高、可靠性高、功耗低模拟摄像机清晰度指标——分辨力扫描方式  标示摄像机清晰度的参数，通常用水平电视线（TVL）来表示  现阶段常见的分辨力参数有  540TVL、600TVL、650TVL  700TVL、720TVL  750TVL、950TVL 隔行扫描(Interlacing）逐行扫描(Progressive) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 奇场(Odd Field) 偶场(Even Field) 只有1场 1 3 5 7 9 2 4 6 8 11 13 15 10 12 14 16 7

网络摄像机的扫描方式  逐行扫描  有效避免隔行扫描摄像机监控快速移动物体所产生的拖影现象（木梳状失真），画面更加细腻平滑摄像机主要性能指标——日夜转换模式  日夜转换  日夜转换模式  低照度场景中转换为黑白模式  电子式可有效提升摄像机的灵敏度  机械式（ICR）隔行扫描逐行扫描彩色黑白红外透过红外截止摄像机主要性能指标——白平衡摄像机主要性能指标——最低照度  用于彩色摄像机，确保在不同色温环境下正确表示色彩  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”  分为手动白平衡和自动白平衡两种  手动白平衡  自动白平衡  单位：Lux（勒克斯）  以摄像机正常工作照度范围划分：  普通型：1~3 Lux  月光型：0.1 Lux左右  星光型：0.01 Lux以下  红外型：0 Lux，采用红外照明  摄像机的最低照度参数通常由三部分组成，例如：彩色 0.01Lux @ F1.2 日光灯色温标准色温钠灯色温色彩模式（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。摄像机的低照度可见光相同光照条件最低照度为0.01Lux的机型最低照度为0.1Lux的机型摄像机主要性能指标——自动增益  AGC（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  优点是提升了摄像机的动态范围，缺点是将噪声一同放大传感器感光能力强，同样光照下给出的数据亮度高，不需要较高增益，所以噪点少传感器感光能力不足，亮度偏低所以增益会更高，噪点也就会更大 AGC 关闭 AGC 开启 8

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