安防高清攝像機監控系統功能和設計原則分析

　　隨著技術的不斷進步，高清逐漸成為人們的追求。如何構建一個高清攝像機監控系統?本文以具體的案例分析了高清攝像機監控系統的功能和設計原則。

　　系統概述

　　監控系統設計原則

　　百萬高清監控系統設計的指導思想是充分體現其是可靠性、安全性、穩定及便于維護性、擴展性、實用性和先進性相結合。

　　實用性——整個系統必須滿足高性價比的要求，避免系統資源的浪費。

　　先進性——取決于設計者是否具有超前意識，掌握這一行業的最新技術以及邊緣科學在此領域的應用，同時必須了解和預見到今后幾年社會發展對閉路監控及報警系統方面提出的要求。因此，不僅要求設計嚴密、布局合理，能與新技術、新產品接軌，而且所選擇的設備應在系統實施若干年后，亦能保持其功能完善、齊全，不至于落后。

　　簡便性——系統的設計，要求在操作人員與設備之間建立起友好的界面，使操作者無論對系統的設置還是日常的運行，能通過鍵盤進行簡單的操作即可完成。即使對沒有接觸過此類設備的操作者，只需稍加培訓，即能掌握一般操作。

　　擴展性——隨著用戶需求的不斷增大，系統可以模塊化擴充而不浪費前期資源。

　　網絡傳輸及夜視——主要出入口攝像機不但能支持白天監控，更能滿足夜間監控，達到真正24小時全天候監控的目的，并可通過網絡連接到局機關監控中心以便于遠程監控。

　　系統功能需求

　　系統應能實現視音頻及報警信息的采集、傳輸/轉換、顯示/存儲，進行權限管理，保證信息的安全。監控系統建成后，將通過攝像系統對事故多發的重點區域進行連續監視，通過控制中心和分中心遙控的方式調整監視區域。安保人員足不出戶即能實時了解情況并進行監督，一旦發生事件，可查閱現場錄像記錄，為調查和處理提供方便。

　　現場監控模式由傳統的單一型、粗放型向綜合型、集約型轉變，以提高管理效率。更好地向管理模式集約化、管理方法智能化、管理手段科技化的方向靠攏。

　　系統功能描述

　　·能夠按照指定設備，指定通道進行圖像的實時觀看，支持監控圖像的顯示、縮放、抓拍和錄像，實時監控圖像質量要求清晰流暢;

　　·可以通過手動或自動操作，對相應設備進行遙控;能夠根據用戶的級別設定相應的控制權限等;

　　·監控控制平臺的數據庫在記錄圖像信息的同時還應記錄與圖像信息相關的檢索信息，如設備、通道、時間、報警信息等。平臺應能存儲視音頻信息并保持30天;

　　·系統具有較強的圖像信息處理功能，可同時對多個攝象機的圖像信息進行處理，包括畫面修改、編輯、調節、放大、縮小以及打印等等;也可以將圖像保存為通用數據文件格式，用其他專業圖像處理軟件進行二次處理;

　　·系統可以隨時方便、及時地檢索、回放記錄的圖像信息，如可按時間、地點或圖像信息進行檢索和回放?；胤艌D像要穩定、清晰，可反復讀寫，不應存在信號衰減和磨損問題;

　　·監控系統設有安全密碼，只有授權的管理人員才可以對系統進行設置和操作。沒有權限的人員將不能對監控系統進行查詢、設置系統、刪除文件等操作。網絡用戶必須安裝遠程監控軟件，并經授權管理人員授權后才能使用該監控系統。系統還具有斷電自動保護、來電自動恢復功能;

　　·系統應具備保障信息安全的各項措施，包括身份認證、前端設備和監控中心的接入安全，移動監控系統的接入和傳輸安全，圖像信息的防篡改等;

　　·系統中盡可能多的采用智能視頻處理技術，如運動目標檢測等。

　　系統構成及功能

　　系統設計

　　1、攝像機技術要求

　　采用超低照度百萬像素芯片，照度達到0.01LUX，每個攝像機全實時25幀，監控時圖像分辨率不小于1280×720P，是傳統攝像機的2倍以上;配高清6mm鏡頭，采用H.264壓縮方式，雙碼流，碼流500K-3Mbps，內置音頻，支持POE供電，具有數字智能降噪和寬動態功能;攝像機具有自動增益功能，快門可調，可適應不同監控環境。

　　出入口攝像機采用超低照度百萬像素芯片，攝像機照度達到0.01LUX，每個攝像機全實時25幀，監控時圖像分辨率不小于1280×720P，采用H.264壓縮方式，雙碼流，碼流500K-3Mbps，具有數字智能降噪和寬動態功能;攝像機具有自動增益功能，快門可調，可適應不同監控環境。內置IR-CUT雙濾光片切換，彩色更真實，該款攝像機為日夜兩用型，具備數字降噪和電子快門，自動曝光、自動白平衡、亮處優先、暗處優先等可調功能。內置30米紅外燈。

　　2、硬盤錄像數字編碼機技術要求

　　采用4路嵌入式百萬高清數字網絡硬盤錄像機，擁有4個內部網絡接口向數字高清攝像機供電以及PTZ控制，同時傳輸高清監控信號。每個通道畫面均為百萬像素，回放時每個通道圖像分辨率不小于1280×720P，每臺錄像機可以通過網絡接收最少4臺高清數字攝像機信號。以擴展至16路，并可自動錄像，采用雙網隔離方式，防止病毒侵入，內置動態域名解析服務器，采用嵌入式結構，不需要安裝系統，系統運行穩定、可靠?？梢苑奖愕夭樵冧浵褓Y料、備份等功能，每臺錄像機配置2TB硬盤。主機通過用戶原有網絡傳輸，不需要重復布線，攝像機和錄像機可以方便地免費升級。每臺錄像機配一臺19寸液晶專業監視器，要求具有BNC\VGA和音頻輸入，高清晰、大角度，自帶音箱，低功耗、低輻射、無頻閃，是保護眼睛的環保產品。

　　3、中心服務器

　　通過服務器查看所有攝像機圖像，可以讓授權用戶流暢地觀看攝像機畫面和錄像資料，可以選擇存儲任意前端攝像機的圖像。具體配置：獨立顯卡1G顯存、CPU四核Q8300、內存4G、配置兩塊1TB企業級硬盤，最大至少安裝8塊企業級硬盤，附帶正版軟件。服務器配一臺19寸液晶專業監視器，具有BNC\VGA和音頻輸入，高清晰、大角度，自帶音箱，低功耗、低輻射、無頻閃，是保護眼睛的環保產品。

　　4、中心數字管理平臺軟件

　　采用大型監控集中管理平臺軟件，內置數字矩陣功能，可以管理任意臺硬盤錄像機和攝像機，可以隨意調取所有錄像機的錄像資料。

　　5、解碼主機及液晶電視

　　高清數字解碼主機，具有1個網絡接口，可將任意攝像機的圖像和GPS車輛定位系統信息解碼輸出至拼接屏或者數字電視機，可以輸出單畫面、4畫面、9畫面最高至16畫面，連接液晶拼接屏或者數字液晶電視機(含解碼主機控制附件)。46寸液晶電視支持1080P。

　　實現方案

　　在重點監視地點安裝的百萬像素高清攝象機，內置拾音器，實現對安裝場所進行24小時全天候監控和監聽;

　　監控點的實時監控和錄像的分辨率達到百萬高清1280×720P，保證視頻信號在輸出設備上實時、流暢地輸出;

　　主要出入口攝像機要保證夜間監控的效果，圖像要清晰;

　　所采用的主要設備采用模塊化設計，以便于系統的兼容和維護等。

　　1、傳統方案介紹

　　基于IP網的視頻監控系統隨著“平安城市”、安保奧運等大事件的推動，越來越受到關注，并以一種不可逆轉的態勢席卷全球視頻監控領域。目前大多數全IP視頻監控系統以DVS作為主角，隨著編碼芯片技術的不斷發展，以及集成電路設計的不斷改進，讓視頻圖像采集子系統與壓縮編碼子系統能整合至單塊集成電路板，進而成就了IP攝像機。

　　首先看看模擬攝像機+DVS這種方式的一些固有缺陷。數據處理過程如圖2所示。

　　圖2

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　　CCD圖像傳感器對圖像信號進行采集并數字化，由專用DSP芯片進行圖像處理后，編碼成CVBS模擬信號，經同軸電纜傳輸至遠端DVS，其對信號再做模數轉換、梳妝濾波等操作，編碼成數字信號進行處理并傳輸。這個過程帶來了諸多問題，缺陷也隱藏其中：

　　·信號經數模轉換、模數轉換后，圖像質量受損;

　　·模擬信號由同軸電纜長距離傳輸，信號衰減嚴重，易受干擾，圖像質量下降;

　　·圖像分辨率固定為PAL、NTSC，不能滿足更高分辨率的監控要求;

　　·視頻信號動態范圍小，難以滿足低噪聲、寬動態、高幀率等需求。

　　由于模擬信號同軸電纜長距離傳輸困擾太多用戶和工程商，部分商家通過一個很巧的辦法解決了這個問題，即：將DVS的視頻編碼模塊加裝至模擬Camera內。如下圖所示：

　　將編碼移入Camera內部，出口便是IP數據包，將CVBS信號傳輸過程限制在極短的距離內，有效地解決了上述第2點提到的傳輸問題。但是其它三個問題的根源在于CVBS過程，通過上述辦法是無法解決的。

　　2、百萬高清純數字方案

　　前端由數字攝像機組成，經數字攝像機采集視頻轉成數字信號傳送到監控主機進行錄像。采集到的現場圖像轉為數字信號送到監控主機進行錄像，在主機可切換顯示每路圖像，對每個現場圖像可采用單畫面顯示、四畫面顯示或輪巡顯示。錄像采用高清的1280×720P的分辨率進行錄像，不進行壓縮?；胤判Ч皖A覽一樣的清晰。通過內部局域網連接，可節省大量線纜費用(如圖1所示)。

　　圖1

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　　該百萬高清監控系統方案全為高清數字攝像機，預覽高清，回放高清。提供高清的圖像質量。相對預覽只有百萬像素，回放只僅CIF、或D1效果的其它數字攝像機。該監控系統提供1280×720P的高清回放，回放效果更加清晰、逼真。

　　方案特點

　　·純數字信號傳輸，系統安裝簡便，通過解碼器實現上墻;

　　·高清解碼顯示，分辨可達1280×720P，網內任何一個解碼器可顯示網內任意一路攝像機圖像;

　　·高清錄像回放，回放分辨可達1280×720P;

　　·前端采用高清數字攝像機采集圖像，通過交換機把高清解碼器、管理主機、錄像主機組成局域網;

　　·支持遠程查看音頻、視頻;

　　·數字系統，方便系統升級，可擴展性強。