04-06-安防工程-视频监控-摄像机-网络摄像机-

摄像机分类摄像机视频服务器第二章前端设备摄像机参数提示：双击视频全屏缩放，按Esc键退出全屏格式vh1英寸9.6mm12.8mm2/3英寸6.6mm8.8mm1/2英寸4.8mm6.4mm1/3英寸3.6mm4.8mm1/4英寸2.7mm3.6mm镜头焦距的计算在实际的监控工程里，正确选择镜头的焦距很重要。特别是在远距离监控项目里合理选择镜头的焦距更重要，覆盖景物的焦距可用下列公式计算：计算公式：f=v×D/V；f=h×D/Hf：镜头焦距V：景物垂向尺寸H：景物横向尺寸D：镜头至景物距离v：CCD垂向尺寸（见下列表格）h：CCD横向尺寸（见下列表格）第二章前端设备第三节摄像机如：一个170cm的人，在1500m处，如果用1/2″的摄像机，需要在监视器上满屏，则需配套镜头的焦距为：D＝1500000mmV＝1700mmv＝6.4mm将以上资料代入公式（1）f＝v×D/V＝4.8×1500000/1700＝4235mm反过来，一个170cm的人，在1500m处，如果用1/2″的摄像机，焦距为500mm的镜头,所成的像在监视器上的比例为：D＝1500000mmV＝1700mmf＝500mm通过公式（1）我们可以换算出公式v＝f×V/D＝500×1700/1500000＝0.567mm0.567÷4.8＝0.118＝11.8％即图像的高度占整个监视器的11.8％。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机网络摄像机是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品，除了具备一般传统摄像机所有的图像捕捉功能外，网络摄像机内置一个嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络传送到内置Web服务器。使得视频数据经压缩加密后，通过局域网，internet或无线网络送至终端用户。从而使远端授权用户能够通过使用标准的网络浏览器在本地或者远程地点实现观看、存储和管理视频数据。另外还可以通过网络来控制摄像机的云台和镜头，进行全方位地监控。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机网络摄像机将图像转换为基于TCP/IP网络标准的数据包，使摄像机所摄的画面通过RJ-45以太网接口或WIFIWLAN无线接口直接传送到网络上，通过网络即可远端监视画面。网络摄像机具有强大的功能：•内置的系统软件能实现真正的即插即用，使用户免去了复杂的网络配置；•内置的大容量内存存储警报触发前的图像；•内置的I/O端口和通讯口便于扩充外部周边设备如全方位云台等。提供软件包(SDK)便于用户自行快速开发应用软件。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机网络摄像机的组成网络摄像机集成普通摄像机和网络转换器，网络摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、图像、声音、控制器网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机网络摄像机的组成镜头镜头作为网络摄像机的前端部件，有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等种类，与模拟摄像机相同。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机网络摄像机的组成图像声音传感器图像传感器与模拟摄像机相同；声音传感器即拾声器或叫麦克风，与传统的话筒原理一样。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机网络摄像机的组成A/D转换器A/D转换器的功能是将图像和声音等模拟信号转换成数字信号。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机网络摄像机的组成图像声音编码器经A/D转换后的图像、声音数字信号，按一定的格式或标准进行编码压缩。编码压缩的目的是为了使数据量庞大的视频信号通过高效压缩成数据量较小适合网络带宽传输的逼真视频。目前，视频编码压缩技术有两种：一种是硬件编码压缩，即将编码压缩算法固化在芯片上；另一种是基于DSP的软件编码压缩，即软件运行在DSP上进行图像的编码压缩。同样，声音的压缩亦可采用硬件编码压缩和软件压缩，其编码标准有MP3、G.723等多种格式。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机网络摄像机的组成控制器控制器是网络摄像机的心脏，它肩负着网络摄像机的管理和控制工作。如果是硬件压缩编码，控制器是一个独立部件；如果是软件编码压缩，控制器是运行编码压缩软件的DSP，即二者合而为一。第二章前端设备第三节摄像机网络视频监控网络摄像机网络摄像机的组成网络服务器网络服务器内置嵌入式操作系统并建立web服务器，提供网络摄像机的网络功能，将编码压缩视频信号封装成三层IP包，进而封装成二层以太网帧，采用了RTP/RTCP、UDP、HTTP、TCP/IP等相关网络协议，允许用户从自己的PC机使用标准的浏览器根据网络摄像机的IP地址对网络摄像机进行访问，观看实时图像，及控制摄像机的镜头和云台。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机网络摄像机的组成外部报警控制接口网络摄像机为工程应用提供了实用的外部接口，如控制云台的485接口，用于报警信号输入输出的I/O口。如红外探头发现有目标出现，发报警信号给网络摄像机，网络摄像机自动调整镜头方向并实时录像；另一方面，当网络摄像机侦测到有移动目标出现时，亦可向外发出报警信号。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机网络摄像机特点•外界光信号经过镜头输入及声音信号经过麦克风输入后，由图像传感器与声音传感器转化为电信号，A/D转换器将模拟电信号转换为数字电信号，再经过编码器按一定的编码标准进行编码压缩，内置嵌入式操作系统封装成IP包；在控制器的控制下，由网络服务器通过网络协议TCP/IP协议在局域网或INTERNET上传输。控制器还可以接收报警信号及向外发送报警信号，并对云台和其它外部设备进行操作控制。•内置一个10M/100M以太网RJ45接口，可通过网络实现远程接口；并行I/O口，可以连接外部传感器进行自动报警，也可以对外部设备进行控制或进行联动报警功能；一个RS45串口，可以对镜头、云台进行控制，或连接其他外部设备；•内嵌WEBSERVER，网络摄像机内部提供了一个WEBSERVER,允许用户从PC机使用标准地浏览器进行访问及操作；具有单独地安全机制，可以对操作本摄像机地用户进行分级别的权限验证；•有中心的集中式管理与控制的监控网以及无中心的分布式监控网；内置实时操作系统，支持软件下载和配置设置，方便升级和操作管理。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机图像的编码标准目前，网络摄像机的视频压缩编解码标准主要有M-JPEG、MPEG4、H.263、H.264、AVS等。M-JPEGM-JPEG技术是以提供序列JPEG图像的方式来提供视频。网络摄像机就象是数字静态图片照相机，捕捉单幅图像并将其压缩为JPEG格式。网络摄像机每秒捕捉和压缩30张图像，并以连续图像流的方式通过网络发送到客户端。当帧率达到或超过16fps时，用户就可以浏览到感觉比较实时的画面。但M-JPEG只对帧内地空间冗余进行压缩，不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高。相对于后来出现的MPEG-4、H.264的压缩方式，它数据量更大，传输困难，所以该编码技术的网络视频服务器已经基本上不能满足现在远程监控需求。MPEG4所谓MPEG标准就是指由ISO的活动图像专家组制定的一系列关于音视频信号以及多媒体信号的压缩与解压缩技术的标准。到目前为止，已经制定完成并批准执行的有：1991年批准的MPEG1、MP3；1994年批准的MPEG2（DVD视频标准）；1999年批准的MPEG4,图像质量达到DVD级别，编码效率是MPEG2的4倍。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机图像的编码标准H.263H.263是ITU-T提出的作为H.324终端使用的视频编解码建议，H.263经过不断地完善和多次的升级已经日臻成熟，如今已经代替了H.261，而且H.263是一种可变码流的编码技术，能在低带宽上传输高质量的视频流而获得了广泛应用。H.264H.264是ITU-T的VCEG和ISO/IEC的MPEG的联合视频组开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG4的第十部分。在相同的重建图像质量下，H.264能够比H.263节约50％左右的码率，比目前根据MPEG4实现的视频格式在性能方面提高33％左右。每秒钟视频数据在60K－80K之间，图像质量可以接近DVD视频级别！第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机图像的编码标准AVSAVS是中国自主制定的音视频编码技术标准。AVS工作组成立于2002年6月，当年8月开始了第一次的工作会议。经过7次AVS正式工作会议和3次视频组附加会议，经历一年半的时间，审议了182个提案，先后采纳了41项提案，2003年12月19日AVS视频部分终于定稿！当前，AVS视频主要面向高清晰度电视、高密度光存储媒体等应用中的视频压缩。在2002年的最初几次会议中，视频组专家统一了以当前国际上最先进的MPEG-4AVC/H.264框架为起点，自主制定适合既定应用的中国标准，其中强调自主知识产权，同时充分考虑实现复杂度。目前的AVS-视频技术可实现标准清晰度（CCIR601或相当清晰度）、低清晰度（CIF、SIF）等不同格式视频的压缩，但针对此类应用的压缩效率还有待提高，这应当是AVS-视频下一步的工作重点。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机针对安防行业的网络摄像机主要生产厂家，采用最多的编码方案是MPEG-4和Motion-JPEG，有些产品具有MPEG-4，Motion-JPEG可切换编码标准，客户可以根据应用现场二者择一。还有同时提供MPEG-4和Motion-JPEG视频流输出的网络摄像机，兼顾实时浏览和高品质视频记录应用。只采用MPEG-4编码方案的网络摄像机市场占有率较高，能满足普通应用市场需求，软硬件技术成熟，运行稳定，价格容易接受，在大规模的网络视频监控系统中优势较大。随着H.264相关技术的成熟，最新的网络摄像机采用H.264编码方案的逐渐多起来，但只实现H.264编码方案里最基本的功能，目前只有很少的网络摄像机才能提供4CIF（D1）实时视频，而且价格较高，很多H.264网络摄像机大多数是CIF分辨率或非实时视频，还不能满足安防系统的要求。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机传输协议组合网络摄像机往往应用RTSP、RTP、RTCP、HTTP、UDP、TCP协议的不同组合来传输实时性较强的音视频流。常见的协议组合如下。RTP+RTSP协议组合，这种协议组合(RTP可以用TCP、UDP协议封装，RTSP用TCP协议封装)，在正常网络环境里，可以保证客户端浏览实时音视频，厂商往往推荐网络摄像机采用这种协议组合。一些网络设备也常常支持RTP+RTSP多播模式。RTP/RTSP协议组合，RTP分组封装成RTSP分组，有些网络防火墙只让RTSP协议分组通过。但网络摄像机又要以RTP协议提供实时音视频。这种组合方式在没有办法的情况下增加了网络负载和客户端管理系统的复杂度。RTP/RTSP/HTTP协议组合，在RTP/RTSP的数据基础上增加了HTTP封装，这种协议组合主要是为了适应网络防火墙只允许使用HTTP协议的网络环境。虽然网络负载加大，但网络摄像机可以适应更复杂的互联网环境。第二章前端设备第三节摄像机网络摄像机传输协议组合UDP(TCP)协议，一些网络摄像机为了适应国内网络带宽状况不佳的状况，没有利用RTP+RTSP应用层协议封装音视频数据，对音视频流只采用UDP或TCP传输层协议封装。这样音视频流就可以利用很小的网络带宽传输流媒体。这种协议组合也可以提供类似RTP+RTSP高级功能，但对网络路由设备基于RTP+RTSP组合优化特性不能利用。UDP(TCP)/HTTP协议组合，将音视频流数据封装成HTTP数据分组，然后用UDP(TCP)协议传输到客户端。这种协议方式可适应复杂的互联网环境，可以穿透大多数网络防火墙。各种传输层协议组合保证了音视频和PTZ数据实时传输的可靠性，但网络摄像机内置的处理器计算能力限制，导致并发访问的用户数量有限。这样往往不能满足并发访问要求较高的应用环境，网络摄像机往往利用具备多播功能的网络传输设