隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，高清逐漸成為人們的追求。如何構(gòu)建一個高清攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)?本文以具體的案例分析了高清攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能和設(shè)計(jì)原則。

　　系統(tǒng)概述

　　監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

　　百萬高清監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是充分體現(xiàn)其是可靠性、安全性、穩(wěn)定及便于維護(hù)性、擴(kuò)展性、實(shí)用性和先進(jìn)性相結(jié)合。

　　實(shí)用性——整個系統(tǒng)必須滿足高性價比的要求，避免系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。

　　先進(jìn)性——取決于設(shè)計(jì)者是否具有超前意識，掌握這一行業(yè)的最新技術(shù)以及邊緣科學(xué)在此領(lǐng)域的應(yīng)用，同時必須了解和預(yù)見到今后幾年社會發(fā)展對閉路監(jiān)控及報警系統(tǒng)方面提出的要求。因此，不僅要求設(shè)計(jì)嚴(yán)密、布局合理，能與新技術(shù)、新產(chǎn)品接軌，而且所選擇的設(shè)備應(yīng)在系統(tǒng)實(shí)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(tǒng)的設(shè)計(jì)，要求在操作人員與設(shè)備之間建立起友好的界面，使操作者無論對系統(tǒng)的設(shè)置還是日常的運(yùn)行，能通過鍵盤進(jìn)行簡單的操作即可完成。即使對沒有接觸過此類設(shè)備的操作者，只需稍加培訓(xùn)，即能掌握一般操作。

　　擴(kuò)展性——隨著用戶需求的不斷增大，系統(tǒng)可以模塊化擴(kuò)充而不浪費(fèi)前期資源。

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸及夜視——主要出入口攝像機(jī)不但能支持白天監(jiān)控，更能滿足夜間監(jiān)控，達(dá)到真正24小時全天候監(jiān)控的目的，并可通過網(wǎng)絡(luò)連接到局機(jī)關(guān)監(jiān)控中心以便于遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　系統(tǒng)功能需求

　　系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)視音頻及報警信息的采集、傳輸/轉(zhuǎn)換、顯示/存儲，進(jìn)行權(quán)限管理，保證信息的安全。監(jiān)控系統(tǒng)建成后，將通過攝像系統(tǒng)對事故多發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，通過控制中心和分中心遙控的方式調(diào)整監(jiān)視區(qū)域。安保人員足不出戶即能實(shí)時了解情況并進(jìn)行監(jiān)督，一旦發(fā)生事件，可查閱現(xiàn)場錄像記錄，為調(diào)查和處理提供方便。

　　現(xiàn)場監(jiān)控模式由傳統(tǒng)的單一型、粗放型向綜合型、集約型轉(zhuǎn)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(tǒng)功能描述

　　·能夠按照指定設(shè)備，指定通道進(jìn)行圖像的實(shí)時觀看，支持監(jiān)控圖像的顯示、縮放、抓拍和錄像，實(shí)時監(jiān)控圖像質(zhì)量要求清晰流暢;

　　·可以通過手動或自動操作，對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行遙控;能夠根據(jù)用戶的級別設(shè)定相應(yīng)的控制權(quán)限等;

　　·監(jiān)控控制平臺的數(shù)據(jù)庫在記錄圖像信息的同時還應(yīng)記錄與圖像信息相關(guān)的檢索信息，如設(shè)備、通道、時間、報警信息等。平臺應(yīng)能存儲視音頻信息并保持30天;

　　·系統(tǒng)具有較強(qiáng)的圖像信息處理功能，可同時對多個攝象機(jī)的圖像信息進(jìn)行處理，包括畫面修改、編輯、調(diào)節(jié)、放大、縮小以及打印等等;也可以將圖像保存為通用數(shù)據(jù)文件格式，用其他專業(yè)圖像處理軟件進(jìn)行二次處理;

　　·系統(tǒng)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(diǎn)或圖像信息進(jìn)行檢索和回放?；胤艌D像要穩(wěn)定、清晰，可反復(fù)讀寫，不應(yīng)存在信號衰減和磨損問題;

　　·監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)有安全密碼，只有授權(quán)的管理人員才可以對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和操作。沒有權(quán)限的人員將不能對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行查詢、設(shè)置系統(tǒng)、刪除文件等操作。網(wǎng)絡(luò)用戶必須安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，并經(jīng)授權(quán)管理人員授權(quán)后才能使用該監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)還具有斷電自動保護(hù)、來電自動恢復(fù)功能;

　　·系統(tǒng)應(yīng)具備保障信息安全的各項(xiàng)措施，包括身份認(rèn)證、前端設(shè)備和監(jiān)控中心的接入安全，移動監(jiān)控系統(tǒng)的接入和傳輸安全，圖像信息的防篡改等;

　　·系統(tǒng)中盡可能多的采用智能視頻處理技術(shù)，如運(yùn)動目標(biāo)檢測等。

　　系統(tǒng)構(gòu)成及功能

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1、攝像機(jī)技術(shù)要求

　　采用超低照度百萬像素芯片，照度達(dá)到0.01LUX，每個攝像機(jī)全實(shí)時25幀，監(jiān)控時圖像分辨率不小于1280×720P，是傳統(tǒng)攝像機(jī)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(nèi)置音頻，支持POE供電，具有數(shù)字智能降噪和寬動態(tài)功能;攝像機(jī)具有自動增益功能，快門可調(diào)，可適應(yīng)不同監(jiān)控環(huán)境。

　　出入口攝像機(jī)采用超低照度百萬像素芯片，攝像機(jī)照度達(dá)到0.01LUX，每個攝像機(jī)全實(shí)時25幀，監(jiān)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(shù)字智能降噪和寬動態(tài)功能;攝像機(jī)具有自動增益功能，快門可調(diào)，可適應(yīng)不同監(jiān)控環(huán)境。內(nèi)置IR-CUT雙濾光片切換，彩色更真實(shí)，該款攝像機(jī)為日夜兩用型，具備數(shù)字降噪和電子快門，自動曝光、自動白平衡、亮處優(yōu)先、暗處優(yōu)先等可調(diào)功能。內(nèi)置30米紅外燈。

　　2、硬盤錄像數(shù)字編碼機(jī)技術(shù)要求

　　采用4路嵌入式百萬高清數(shù)字網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)，擁有4個內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接口向數(shù)字高清攝像機(jī)供電以及PTZ控制，同時傳輸高清監(jiān)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(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)接收最少4臺高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)信號。以擴(kuò)展至16路，并可自動錄像，采用雙網(wǎng)隔離方式，防止病毒侵入，內(nèi)置動態(tài)域名解析服務(wù)器，采用嵌入式結(jié)構(gòu)，不需要安裝系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠?？梢苑奖愕夭樵冧浵褓Y料、備份等功能，每臺錄像機(jī)配置2TB硬盤。主機(jī)通過用戶原有網(wǎng)絡(luò)傳輸，不需要重復(fù)布線，攝像機(jī)和錄像機(jī)可以方便地免費(fèi)升級。每臺錄像機(jī)配一臺19寸液晶專業(yè)監(jiān)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(hù)眼睛的環(huán)保產(chǎn)品。

　　3、中心服務(wù)器

　　通過服務(wù)器查看所有攝像機(jī)圖像，可以讓授權(quán)用戶流暢地觀看攝像機(jī)畫面和錄像資料，可以選擇存儲任意前端攝像機(jī)的圖像。具體配置：獨(dú)立顯卡1G顯存、CPU四核Q8300、內(nèi)存4G、配置兩塊1TB企業(yè)級硬盤，最大至少安裝8塊企業(yè)級硬盤，附帶正版軟件。服務(wù)器配一臺19寸液晶專業(yè)監(jiān)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(hù)眼睛的環(huán)保產(chǎn)品。

　　4、中心數(shù)字管理平臺軟件

　　采用大型監(jiān)控集中管理平臺軟件，內(nèi)置數(shù)字矩陣功能，可以管理任意臺硬盤錄像機(jī)和攝像機(jī)，可以隨意調(diào)取所有錄像機(jī)的錄像資料。

　　5、解碼主機(jī)及液晶電視

　　高清數(shù)字解碼主機(jī)，具有1個網(wǎng)絡(luò)接口，可將任意攝像機(jī)的圖像和GPS車輛定位系統(tǒng)信息解碼輸出至拼接屏或者數(shù)字電視機(jī)，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(shù)字液晶電視機(jī)(含解碼主機(jī)控制附件)。46寸液晶電視支持1080P。

　　實(shí)現(xiàn)方案

　　在重點(diǎn)監(jiān)視地點(diǎn)安裝的百萬像素高清攝象機(jī)，內(nèi)置拾音器，實(shí)現(xiàn)對安裝場所進(jìn)行24小時全天候監(jiān)控和監(jiān)聽;

　　監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時監(jiān)控和錄像的分辨率達(dá)到百萬高清1280×720P，保證視頻信號在輸出設(shè)備上實(shí)時、流暢地輸出;

　　主要出入口攝像機(jī)要保證夜間監(jiān)控的效果，圖像要清晰;

　　所采用的主要設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，以便于系統(tǒng)的兼容和維護(hù)等。

　　1、傳統(tǒng)方案介紹

　　基于IP網(wǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨著“平安城市”、安保奧運(yùn)等大事件的推動，越來越受到關(guān)注，并以一種不可逆轉(zhuǎn)的態(tài)勢席卷全球視頻監(jiān)控領(lǐng)域。目前大多數(shù)全I(xiàn)P視頻監(jiān)控系統(tǒng)以DVS作為主角，隨著編碼芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，以及集成電路設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn)，讓視頻圖像采集子系統(tǒng)與壓縮編碼子系統(tǒng)能整合至單塊集成電路板，進(jìn)而成就了IP攝像機(jī)。

　　首先看看模擬攝像機(jī)+DVS這種方式的一些固有缺陷。數(shù)據(jù)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(jìn)行采集并數(shù)字化，由專用DSP芯片進(jìn)行圖像處理后，編碼成CVBS模擬信號，經(jīng)同軸電纜傳輸至遠(yuǎn)端DVS，其對信號再做模數(shù)轉(zhuǎn)換、梳妝濾波等操作，編碼成數(shù)字信號進(jìn)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(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換后，圖像質(zhì)量受損;

　　·模擬信號由同軸電纜長距離傳輸，信號衰減嚴(yán)重，易受干擾，圖像質(zhì)量下降;

　　·圖像分辨率固定為PAL、NTSC，不能滿足更高分辨率的監(jiān)控要求;

　　·視頻信號動態(tài)范圍小，難以滿足低噪聲、寬動態(tài)、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(nèi)。如下圖所示：

　　將編碼移入Camera內(nèi)部，出口便是IP數(shù)據(jù)包，將CVBS信號傳輸過程限制在極短的距離內(nèi)，有效地解決了上述第2點(diǎn)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(shù)字方案

　　前端由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)組成，經(jīng)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集視頻轉(zhuǎn)成數(shù)字信號傳送到監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行錄像。采集到的現(xiàn)場圖像轉(zhuǎn)為數(shù)字信號送到監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行錄像，在主機(jī)可切換顯示每路圖像，對每個現(xiàn)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(jìn)行錄像，不進(jìn)行壓縮。回放效果和預(yù)覽一樣的清晰。通過內(nèi)部局域網(wǎng)連接，可節(jié)省大量線纜費(fèi)用(如圖1所示)。

　　圖1

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　　該百萬高清監(jiān)控系統(tǒng)方案全為高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，預(yù)覽高清，回放高清。提供高清的圖像質(zhì)量。相對預(yù)覽只有百萬像素，回放只僅CIF、或D1效果的其它數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。該監(jiān)控系統(tǒng)提供1280×720P的高清回放，回放效果更加清晰、逼真。

　　方案特點(diǎn)

　　·純數(shù)字信號傳輸，系統(tǒng)安裝簡便，通過解碼器實(shí)現(xiàn)上墻;

　　·高清解碼顯示，分辨可達(dá)1280×720P，網(wǎng)內(nèi)任何一個解碼器可顯示網(wǎng)內(nèi)任意一路攝像機(jī)圖像;

　　·高清錄像回放，回放分辨可達(dá)1280×720P;

　　·前端采用高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集圖像，通過交換機(jī)把高清解碼器、管理主機(jī)、錄像主機(jī)組成局域網(wǎng);

　　·支持遠(yuǎn)程查看音頻、視頻;

　　·數(shù)字系統(tǒng)，方便系統(tǒng)升級，可擴(kuò)展性強(qiáng)。