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電視監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)字化硬盤有關(guān)技術(shù)

來源:《網(wǎng)絡(luò)與電視監(jiān)控工程監(jiān)理手冊》黎連業(yè)、黃子河、及延輝 編著-僅供學(xué)習(xí)參考更新時間:2014-07-26
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電視監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)字化硬盤有關(guān)技術(shù)


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電視監(jiān)控系統(tǒng)是一個模擬的視頻信號,它是通過攝像機(jī)對現(xiàn)場對象進(jìn)行攝像。產(chǎn)生的信息通過傳輸介質(zhì)送到監(jiān)控中心。這種技術(shù)已經(jīng)很成熟,而且應(yīng)用也非常廣泛,在安全防范系統(tǒng)中有著重要的地位。但是,模擬視頻系統(tǒng)具有自身的局域性,存在著:

1)通常只適合小的范圍區(qū)域監(jiān)控,有線模擬視頻信號的傳播距離有限。若采用同軸電纜,當(dāng)傳輸距離大于1000m時,信號容易產(chǎn)生衰減、畸變、群延,并且易受干擾,使圖像質(zhì)量下降,這就決定了模擬視頻監(jiān)控最適用于單座大樓或小范圍的工作區(qū)。

   2)布線工程量大,系統(tǒng)的擴(kuò)展能力差,對于已建好的系統(tǒng),若要增加新的監(jiān)控點,往往要改造中心控制臺和監(jiān)視屏,新的設(shè)備也很難增加到原有系統(tǒng)中去。

   3)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)大多數(shù)地采用錄像機(jī)作為存儲工具,磁帶作為存儲介質(zhì),這種方法記錄信息量受限制。信號數(shù)據(jù)的存儲倉所消耗大量的存儲介質(zhì)(錄像機(jī)、磁帶)受環(huán)境。溫度的影響后易受變形,磁頭、磁帶間磨損質(zhì)量大,加上采用模擬信號方式記錄的讀取,失真嚴(yán)重,重放的音像質(zhì)量滿足不了現(xiàn)場的要求,查詢、復(fù)核、取證時也有麻煩。而數(shù)字化電視監(jiān)控是以計算機(jī)為中心、數(shù)字視頻技術(shù)為基礎(chǔ)、利用圖像壓縮的標(biāo)準(zhǔn)(JPGE、MPEG-1、MPEG-2MPEG-4),綜合利用圖像傳感器、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動控制盒人工智能等技術(shù)的新型監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)將攝像機(jī)獲得的模擬電視信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字視頻信號供計算機(jī)處理,或者由數(shù)字?jǐn)z像機(jī)直接輸出數(shù)字視頻信號。在計算機(jī)控制下,顯示多路活動圖像的同時,可將各路信號分別存儲于計算機(jī)的硬盤內(nèi)或在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。在實時情況下,每路信號在監(jiān)視、記錄、回放時都能達(dá)到最大為25f/s的活動圖像的效果,各路信號自成整體、連續(xù)、便于、復(fù)核,為現(xiàn)場狀況提供有力的證據(jù)。

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了具有模擬電視監(jiān)控系統(tǒng)的功能外,還具有視頻傳輸與回放、自動異常檢測與報警、結(jié)構(gòu)化的視頻數(shù)據(jù)存儲功能等。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)與模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)在性能等方面的比較參見表1。

 

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)與模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的性能比較

 

 

模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)配置

由攝像機(jī)、視頻分配器、畫面分割器、矩陣切割器、字符疊加器、視頻轉(zhuǎn)換器、監(jiān)視器、錄像機(jī)、遠(yuǎn)程調(diào)制等組成。設(shè)備繁瑣,連續(xù)復(fù)雜,需要安裝調(diào)試以上許多設(shè)備,可靠性低

 

用計算機(jī)完場全部采集、存儲、字符疊加、控制和傳輸功能。設(shè)備簡潔,只需在計算機(jī)上安裝軟、硬件系統(tǒng),再連好攝像機(jī)即可,可靠性高

存儲介質(zhì)

定時更換錄像帶,錄像帶使用及耗費(fèi)巨大,成本高,保存時間短,攜帶麻煩

大容量硬盤自動循環(huán)存儲,成本低,可用光盤刻做錄方式成光盤永久保存

錄像質(zhì)量

掃描線分辨率低于300

采用JPEGMPEG-1MPEF-2壓縮編碼,顯示器高清晰顯示,分辨率可達(dá)640×480像素,24位真彩色效果。若采用MPEG-2壓縮編碼,則清晰度更高

多畫面顯示和切換

需要專用設(shè)備,如多畫面分割器

計算機(jī)顯示器可以1、4、69、16等多窗口、多種組合

錄制內(nèi)容

錄制大量無用信息要定時更換錄像帶

有情況記錄,無情況不記錄

錄制內(nèi)容完全措施

不能加密,錄像內(nèi)容一般人員即可擦除

可以加密,錄像數(shù)據(jù)一般人員不能修改

回放

錄像帶順序回放

可單幀回放和連續(xù)回放;16路視頻信號在顯示、記錄、回放時均為25f/s,總資源400

檢索

無目標(biāo)地順序查找錄像帶及攝像機(jī)編號等,不能快速找到所需的錄像信息

多級隨機(jī)檢索,可根據(jù)文件類型、發(fā)生時間(年、月、日、時、分、秒)檢索,采用MPEG-7可以更快地檢索到希望得到的內(nèi)容

編輯

修復(fù)和編輯復(fù)雜、不能打印

可對每一幀畫面進(jìn)行各種處理、編輯、還原、打印等

訪問記錄

沒有任何日志

自動記錄所有訪問系統(tǒng)的人、時間及警報事件

警報系統(tǒng)

只能錄制報警后的內(nèi)容

自動報警設(shè)置,可接入多路報警信號輸入,多路控制信號輸出

操作培訓(xùn)

要經(jīng)過很多培訓(xùn)才可操作眾多的設(shè)備

友好的用戶界面做任何事情只需通過鼠標(biāo)或鍵盤

管理

需多人值守

可實現(xiàn)無人值守

遠(yuǎn)程傳輸

傳輸距離有限

可以通過電話線或互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程圖像傳輸,從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控

增設(shè)子控中心

必須重新大量投資更改原有的主控中心設(shè)備

只需網(wǎng)絡(luò)布通并加購工作站終端即可,在網(wǎng)絡(luò)上的任何一個終端只要經(jīng)過授權(quán)即可進(jìn)行控制

系統(tǒng)升級

要更換重要的大型設(shè)備

只需更換軟件或小部分硬件

 

1. 數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成

   

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集的是模擬視頻信號,數(shù)字化后進(jìn)行圖像壓縮,然后進(jìn)行存儲、傳輸機(jī)相關(guān)控制處理。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)將視頻圖像保存在硬盤里這種方式,通常稱為DVRDigital Video Server)。如果在中心端的數(shù)字視頻系統(tǒng)直接指令送往受控設(shè)備,如控制云臺的上、下、左、右,攝像機(jī)的焦距、遠(yuǎn)近、變焦攝像機(jī)的雨刷,紅外開關(guān)等,這些功能便稱為數(shù)字視頻控制DVCDigital Video Control)常用的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成的示意圖如圖2、圖3所示。


 

數(shù)字?jǐn)z像機(jī)將產(chǎn)生真正的全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)直接傳輸數(shù)字化后并經(jīng)過壓縮編碼的數(shù)字視頻圖像流,通過網(wǎng)絡(luò)將視頻流傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中,這種數(shù)字?jǐn)z像機(jī)還可以就地輸出空中信號控制云臺的解碼器。、

目前,大多數(shù)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)還是采用圖2的方式,通過模擬攝像機(jī)采集圖像,通過傳輸介質(zhì)傳榮到圖像采集壓縮卡,轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻圖像信號,進(jìn)入計算機(jī)處理、顯示、存儲。圖像采集編碼卡便成為計算機(jī)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備之一。一塊卡通常支持14路視頻采集壓縮,一臺計算機(jī)上可以插14快卡,以支持116路視頻采集和輸出。

2.  數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)的構(gòu)成與功能

DVR以工控機(jī)或PC機(jī)為工作平臺(最好選擇工控機(jī)),由于視頻數(shù)據(jù)量大,如果采用酸堿壓縮的話,對計算機(jī)的性能要求比較高,因此利用硬件壓縮視頻的方法,減輕CPU的負(fù)荷,提高計算機(jī)的性能,利用數(shù)案件控制視頻流的存取和播放及其輔助功能,它的系統(tǒng)示意圖如圖4所示。

4實現(xiàn)的主要功能指標(biāo)如下。

  

(1)  預(yù)覽功能:可同時實現(xiàn)1、2×23×3、4×4路實時視頻圖像預(yù)覽。

2) 錄像功能:可實現(xiàn)最大16路實時錄像,包括正常錄像、動態(tài)錄像、定時錄像三種錄像方式。

3) 檢索回放功能:可在規(guī)定時間段內(nèi),檢索符合要求的視頻圖像,也可根據(jù)攝像機(jī)名稱進(jìn)行檢索;進(jìn)行任一路圖像的回放,速度可調(diào)。

4) 安全功能:可實現(xiàn)報警輸出。

4實現(xiàn)的主要性能指標(biāo)如表5所示。


 

5系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

視頻輸入標(biāo)準(zhǔn)

NTSC/PAL

像素(H×V

176×144704×576可調(diào)

顯示畫面

25f/s

圖像壓縮

MPEG-1QCIF CIF JPEG

圖像存儲容量

64kbps2Mbps

視頻輸入/輸出

116

音頻輸入

116

音頻輸出

1路(可任意選播一路的音頻記錄)

內(nèi)部直接記錄介質(zhì)

最大可同時接4快高速硬盤

外部備份記錄介質(zhì)

活動式硬盤

串行接口

COM1為電話線遠(yuǎn)傳COM2為云臺控制

并行節(jié)后

1個(接事件打印機(jī))

網(wǎng)絡(luò)連接

局域網(wǎng)圖像傳輸

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

TCP/IP

報警輸入/輸出

116路開關(guān)量

操作系統(tǒng)

Redhat Linux、Mandrake linux、Turbo Linux

屏幕顯示

圖像顯示和圖像距離可同時進(jìn)行,回放和記錄也可同時進(jìn)行

多窗口顯示

在同一顯示屏同時打開14、9、16個顯示窗口

圖像還原

可進(jìn)行14個圖像的同步顯示,速度可調(diào)

記錄方式

連續(xù)記錄或15f/s記錄

電源

AC2301±10%V


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