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高清智能监控的功能与设计原理
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    随着技术的不断进步,高清逐渐成为人们的追求。如何构建一个高清摄像机监控系统?本文以具体的案例分析了高清摄像机监控系统的功能和设计原则。

    系统概述

    监控系统设计原则

    百万高清监控系统设计的指导思想是充分体现其是可靠性、安全性、稳定及便于维护性、扩展性、实用性和先进性相结合。

    实用性——整个系统必须满足高性价比的要求,避免系统资源的浪费。
先进性——取决于设计者是否具有超前意识,掌握这一行业的最新技术以及边缘科学在此领域的应用,同时必须了解和预见到今后几年社会发展对闭路监控及报警系统方面提出的要求。因此,不仅要求设计严密、布局合理,能与新技术、新产品接轨,而且所选择的设备应在系统实施若干年后,亦能保持其功能完善、齐全,不至于落后。

    简便性——系统的设计,要求在操作人员与设备之间建立起友好的界面,使操作者无论对系统的设置还是日常的运行,能通过键盘进行简单的操作即可完成。即使对没有接触过此类设备的操作者,只需稍加培训,即能掌握一般操作。

    扩展性——随着用户需求的不断增大,系统可以模块化扩充而不浪费前期资源。

    网络传输及夜视——主要出入口摄像机不但能支持白天监控,更能满足夜间监控,达到真正24小时全天候监控的目的,并可通过网络连接到局机关监控中心以便于远程监控。

    系统功能需求

    系统应能实现视音频及报警信息的采集、传输/转换、显示/存储,进行权限管理,保证信息的安全。监控系统建成后,将通过摄像系统对事故多发的重点区域进行连续监视,通过控制中心和分中心遥控的方式调整监视区域。安保人员足不出户即能实时了解情况并进行监督,一旦发生事件,可查阅现场录像记录,为调查和处理提供方便。

    现场监控模式由传统的单一型、粗放型向综合型、集约型转变,以提高管理效率。更好地向管理模式集约化、管理方法智能化、管理手段科技化的方向靠拢。

    系统功能描述

    ·能够按照指定设备,指定通道进行图像的实时观看,支持监控图像的显示、缩放、抓拍和录像,实时监控图像质量要求清晰流畅;

    ·可以通过手动或自动操作,对相应设备进行遥控;能够根据用户的级别设定相应的控制权限等;

    ·监控控制平台的数据库在记录图像信息的同时还应记录与图像信息相关的检索信息,如设备、通道、时间、报警信息等。平台应能存储视音频信息并保持30天;

    ·系统具有较强的图像信息处理功能,可同时对多个摄象机的图像信息进行处理,包括画面修改、编辑、调节、放大、缩小以及打印等等;也可以将图像保存为通用数据文件格式,用其他专业图像处理软件进行二次处理;

    ·系统可以随时方便、及时地检索、回放记录的图像信息,如可按时间、地点或图像信息进行检索和回放。回放图像要稳定、清晰,可反复读写,不应存在信号衰减和磨损问题;

    ·监控系统设有安全密码,只有授权的管理人员才可以对系统进行设置和操作。没有权限的人员将不能对监控系统进行查询、设置系统、删除文件等操作。网络用户必须安装远程监控软件,并经授权管理人员授权后才能使用该监控系统。系统还具有断电自动保护、来电自动恢复功能;

    ·系统应具备保障信息安全的各项措施,包括身份认证、前端设备和监控中心的接入安全,移动监控系统的接入和传输安全,图像信息的防篡改等;

    ·系统中尽可能多的采用智能视频处理技术,如运动目标检测等。

    系统构成及功能

    系统设计

    1、摄像机技术要求

    采用超低照度百万像素芯片,照度达到0.01LUX,每个摄像机全实时25帧,监控时图像分辨率不小于1280×720P,是传统摄像机的2倍以上;配高清6mm镜头,采用H.264压缩方式,双码流,码流500K-3Mbps,内置音频,支持POE供电,具有数字智能降噪和宽动态功能;摄像机具有自动增益功能,快门可调,可适应不同监控环境。

    出入口摄像机采用超低照度百万像素芯片,摄像机照度达到0.01LUX,每个摄像机全实时25帧,监控时图像分辨率不小于1280×720P,采用H.264压缩方式,双码流,码流500K-3Mbps,具有数字智能降噪和宽动态功能;摄像机具有自动增益功能,快门可调,可适应不同监控环境。内置IR-CUT双滤光片切换,彩色更真实,该款摄像机为日夜两用型,具备数字降噪和电子快门,自动曝光、自动白平衡、亮处优先、暗处优先等可调功能。内置30米红外灯。

    2、硬盘录像数字编码机技术要求

    采用4路嵌入式百万高清数字网络硬盘录像机,拥有4个内部网络接口向数字高清摄像机供电以及PTZ控制,同时传输高清监控信号。每个通道画面均为百万像素,回放时每个通道图像分辨率不小于1280×720P,每台录像机可以通过网络接收最少4台高清数字摄像机信号。以扩展至16路,并可自动录像,采用双网隔离方式,防止病毒侵入,内置动态域名解析服务器,采用嵌入式结构,不需要安装系统,系统运行稳定、可靠。可以方便地查询录像资料、备份等功能,每台录像机配置2TB硬盘。主机通过用户原有网络传输,不需要重复布线,摄像机和录像机可以方便地免费升级。每台录像机配一台19寸液晶专业监视器,要求具有BNC\VGA和音频输入,高清晰、大角度,自带音箱,低功耗、低辐射、无频闪,是保护眼睛的环保产品。

    3、中心服务器

    通过服务器查看所有摄像机图像,可以让授权用户流畅地观看摄像机画面和录像资料,可以选择存储任意前端摄像机的图像。具体配置:独立显卡1G显存、CPU四核Q8300、内存4G、配置两块1TB企业级硬盘,最大至少安装8块企业级硬盘,附带正版软件。服务器配一台19寸液晶专业监视器,具有BNC\VGA和音频输入,高清晰、大角度,自带音箱,低功耗、低辐射、无频闪,是保护眼睛的环保产品。

    4、中心数字管理平台软件

    采用大型监控集中管理平台软件,内置数字矩阵功能,可以管理任意台硬盘录像机和摄像机,可以随意调取所有录像机的录像资料。

    5、解码主机及液晶电视

    高清数字解码主机,具有1个网络接口,可将任意摄像机的图像和GPS车辆定位系统信息解码输出至拼接屏或者数字电视机,可以输出单画面、4画面、9画面最高至16画面,连接液晶拼接屏或者数字液晶电视机(含解码主机控制附件)。46寸液晶电视支持1080P。

    实现方案

    在重点监视地点安装的百万像素高清摄象机,内置拾音器,实现对安装场所进行24小时全天候监控和监听;

    监控点的实时监控和录像的分辨率达到百万高清1280×720P,保证视频信号在输出设备上实时、流畅地输出;

    主要出入口摄像机要保证夜间监控的效果,图像要清晰;

    所采用的主要设备采用模块化设计,以便于系统的兼容和维护等。

    1、传统方案介绍

    基于IP网的视频监控系统随着“平安城市”、安保奥运等大事件的推动,越来越受到关注,并以一种不可逆转的态势席卷全球视频监控领域。目前大多数全IP视频监控系统以DVS作为主角,随着编码芯片技术的不断发展,以及集成电路设计的不断改进,让视频图像采集子系统与压缩编码子系统能整合至单块集成电路板,进而成就了IP摄像机。

    首先看看模拟摄像机+DVS这种方式的一些固有缺陷。数据处理过程如图2所示。

   

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图2

    CCD图像传感器对图像信号进行采集并数字化,由专用DSP芯片进行图像处理后,编码成CVBS模拟信号,经同轴电缆传输至远端DVS,其对信号再做模数转换、梳妆滤波等操作,编码成数字信号进行处理并传输。这个过程带来了诸多问题,缺陷也隐藏其中:

    ·信号经数模转换、模数转换后,图像质量受损;

    ·模拟信号由同轴电缆长距离传输,信号衰减严重,易受干扰,图像质量下降;

    ·图像分辨率固定为PAL、NTSC,不能满足更高分辨率的监控要求;

    ·视频信号动态范围小,难以满足低噪声、宽动态、高帧率等需求。

    由于模拟信号同轴电缆长距离传输困扰太多用户和工程商,部分商家通过一个很巧的办法解决了这个问题,即:将DVS的视频编码模块加装至模拟Camera内。如下图所示:

    将编码移入Camera内部,出口便是IP数据包,将CVBS信号传输过程限制在极短的距离内,有效地解决了上述第2点提到的传输问题。但是其它三个问题的根源在于CVBS过程,通过上述办法是无法解决的。

    2、百万高清纯数字方案

    前端由数字摄像机组成,经数字摄像机采集视频转成数字信号传送到监控主机进行录像。采集到的现场图像转为数字信号送到监控主机进行录像,在主机可切换显示每路图像,对每个现场图像可采用单画面显示、四画面显示或轮巡显示。录像采用高清的1280×720P的分辨率进行录像,不进行压缩。回放效果和预览一样的清晰。通过内部局域网连接,可节省大量线缆费用(如图1所示)。

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图1

    该百万高清监控系统方案全为高清数字摄像机,预览高清,回放高清。提供高清的图像质量。相对预览只有百万像素,回放只仅CIF、或D1效果的其它数字摄像机。该监控系统提供1280×720P的高清回放,回放效果更加清晰、逼真。

    方案特点

    ·纯数字信号传输,系统安装简便,通过解码器实现上墙;

    ·高清解码显示,分辨可达1280×720P,网内任何一个解码器可显示网内任意一路摄像机图像;

    ·高清录像回放,回放分辨可达1280×720P;

    ·前端采用高清数字摄像机采集图像,通过交换机把高清解码器、管理主机、录像主机组成局域网;

    ·支持远程查看音频、视频;

    ·数字系统,方便系统升级,可扩展性强。

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