安防系统规范与技术 9 视频监控系统设备与技术

STUDENTFULFILLMENT1第三章视频监控系统设备与技术第一节前端设备与相关技术第二节控制设备和材料第三节视频监控的传输技术与材料第四节显示设备与技术第五节视频存储设备与技术STUDENTFULFILLMENT第二节控制设备和材料•矩阵切换器是将一路或多路视音频信号分别传输给一个或多个显示设备•如，两台电脑主机要共用一个显示器，矩阵切换器可以将两台电脑主机上的内容任意切换到同一个或多个显示器上。•一般指在多路输入的情况下有多路的输出选择，形成的矩阵结构，•既每一路输出都可与不同的输入信号“短接”，•每路输出只能接通某一路输入，•但某一路输入都可（同时）接通不同的输出。•一般习惯中，将形成•M×N的结构称为矩阵主机或矩阵控制器，•M×1的结构称为视频切换器或选择器，•1×N的结构称为视频分配器。STUDENTFULFILLMENT一、视频控制矩阵1．矩阵切换器•按类型分为六种：•HDMI信号矩阵切换器、DVI信号矩阵切换器、VGA信号矩阵切换器、•RGB信号矩阵切换器、音视频信号矩阵切换器和视频信号矩阵切换器。•矩阵切换器按行业应用分：•视频监控行业、广播电视行业、视频会议行业、娱乐演出行业。•矩阵切换器按照相关产品分：•分配器：•将单路信号在没有信号损失的情况下分成多路相同的信号，输出给多个显示设备。•长线驱动器：•整合VGA信号在长距离传输中出现的拖尾重影等问题。•选择器：•将多路输入信号选择其中一路输出给显示设备。•切换矩阵：•将多种信号源选择两种或两种以上输出给不同的显示设备。•此外还有开关器；倍线器等。。STUDENTFULFILLMENT一、视频控制矩阵2．视频矩阵控制器组成•视频矩阵切换控制器也称为视频矩阵切换控制主机。功能是：•将多台摄像机的视频图像按需要向各个视频输出装置作交叉传送。•视频矩阵切换控制器是视频监控系统的核心，多为插卡式箱体，•内有电源装置外，还插有一块含微处理器的CPU板、•数量不等的视频输入板、视频输出板、报警接口板等，•有众多的视频BNC接插座、控制连线插座及操作键盘插座等。•带环通是指外部接入一路视频信号给矩阵主机的同时，•矩阵还可以把这路视频信号传给别的设备，•如录像机，这样就可以省一个一分二的视频分配器。•有的视频矩阵主机，采用多媒体计算机作为主体控制设备。STUDENTFULFILLMENT一、视频控制矩阵2．视频矩阵控制器组成•按实现视频切换的不同方式，视频矩阵分为•模拟视频矩阵•数字视频矩阵•模拟视频的视频切换在模拟视频层完成，•信号切换主要是采用单片机或更高档的芯片来控制模拟开关实现。•数字视频的视频切换在数字视频层完成，•这个过程可以是同步的也可以是异步的。•数字矩阵的核心是对数字视频的处理，需要•在视频输入端增加AD转换，将模拟信号变为数字信号，•在视频输出端增加DA转换，将数字信号再转换为模拟信号输出。•视频切换的核心部分由模拟矩阵的模拟开关，变成了对数字视频的处理和传输。STUDENTFULFILLMENT一、视频控制矩阵3．视频矩阵切换主机的规模•视频矩阵切换就是可选任一摄像机图像在任一指定监视器上输出显示，•如M台摄像机和N台监视器构成的M×N矩阵一般，•视应用需要和装置中模板数量的多少，矩阵切换系统可大可小•小规模矩阵切换主机亦可称为固定容量矩阵切换主机，•其矩阵规模已经固定，在以后的使用中不能随意扩展。•如常见的32x16、16x8、8x4矩阵切换主机。•这类矩阵切换主机特点是产品体积较小，成本低廉。STUDENTFULFILLMENT一、视频控制矩阵3．视频矩阵切换主机的规模•大规模矩阵切换主机亦可称为可变容量矩阵切换主机，•产品设计时，考虑了其矩阵规模的可扩展性。用户根据需要可随意扩展。•如常见的128x32、1024x64•其特点是产品体积较大、成本相对较贵、系统扩展非常方便。•矩阵系统还需要支持级联，来实现更高的容量，•矩阵系统应该支持模块化和即插即用（PnP），•通过增加或减少视频输入、输出卡来实现不同容量的组合。STUDENTFULFILLMENT一、视频控制矩阵•4．视频矩阵控制器的功能•最重要的一个功能是实现对输入视频图像的切换输出。称为“万能切换”•现在一般还增加了更多的•如序列切换、分组切换、群组切换、图象巡游等功能。•监视器能够任意显示多个摄像机摄取的图像信号；•单个摄像机摄取的图像可同时送到多台监视器上显示。•一个矩阵系统通常还应该包括以下基本功能：•视频分配放大、时间地址符号的叠加；报警器接口；•可通过主机发出串行控制数据代码，去控制云台、摄像机镜头等现场设备。•可选的音频同步切换矩阵；控制键盘等。•对国内用户来说，字符叠加应为全中文。STUDENTFULFILLMENT一、视频控制矩阵5．视频矩阵切换控制器的控制（1）控制键盘的控制•视频矩阵切换控制器的功能，均是通过键盘来操作实现的，•视频切换、前端控制、后端成像、系统编程均通过键盘完成。•键盘可最多为8个依其控制与响应级而分为主控和副控键盘，主控只能一个（2）控制变焦镜头的变倍•变焦镜头有调节焦距、改变光圈大小、变换放大倍数（还分有光学变倍和电子变倍）功能。STUDENTFULFILLMENT一、视频控制矩阵5．视频矩阵切换控制器的控制（3）同轴视控功能的矩阵切换控制•有些矩阵控制主机以微处理器为核心•具有视频切换和对摄像前端控制能力•同轴视控传榆技术，•只需一根同轴电缆便可同时传输来自摄像机的视频信号•以及对云台、镜头、预置功能等所有的控制信号，•这种传输方式节省材料和成本、施工方便、维修简单，•在系统扩展和改造时更具灵活性。是当今监控系统设备的发展一个方向。STUDENTFULFILLMENT一、视频控制矩阵6．视频矩阵主机的报警接口•报警接口可以接入报警探头，并通过RS485通信线回传给系统主机。•当主机扫描到报警探头发生了报警时，•联动该现场图像的切换，显示在监视器上，•同时将报警信号送到其他外设。•由系统主机完成报警场面的调看，•并控制外部设备，如录像机的录像、灯光打开、响警号等。。STUDENTFULFILLMENT二、视频监控的图像处理设备1．视频信号分配器•当需要把一路视频信号送给多个监视器时，就涉及到视频信号分配的问题。•在视频控制系统中，视频信号的标准电平是1VP-P，正极性，配接的标准阻抗是75Ω•在分配视频信号时，要遵循信号幅度相应和阻抗匹配原则，否则会信号失真、反射等•视频信号分配，即将一路视频信号（或附加音频）分成多路信号，•也就是说它可将一台摄像机送出的视频信号供给多台监视器或其他终端设备使用。•（1）信号分配方式•简易分配方式：它又称桥接分配方式，这种方式用多台监视器输入/输出端口串接而成。•视频分配器方式：当一路视频信号送到相距较远的多个监视器时。•用视频信号分配器，则应分配出多路幅度为1VP-P、配接阻抗是75Ω的视频信号，STUDENTFULFILLMENT二、视频监控的图像处理设备2．多画面处理器（VideoMultiplexer）•为节省监视器和图像记录设备往往采用多画面处理设备，•使多路图像同时显示在一台监视器上，•并用一台图像记录设备（例如录像机、硬盘录像机）进行记录。•实现图像分割显示或画中画功能，具有这种功能的装置称之为•多画面分割器或多画面处理器。•画面处理器具有较强时基校正功能，•使各信号在快速切换时是在同步状态下进行的。•从而保证了记录和重放画面的整体质量。•画面分割器有单工、双工和全双工类型之分；•画面处理器按输入摄像机路数，并同时能在一台监视器上显示的特点，•分为4画面处理器、9画面处理器、16画面处理器等。STUDENTFULFILLMENT14第三章视频监控系统设备与技术第一节前端设备与相关技术第二节控制设备和材料第三节视频监控的传输技术与材料第四节显示设备与技术第五节视频存储设备与技术STUDENTFULFILLMENT第三节视频监控的传输技术与材料•视频监控系统中除了视频图像信号的需要传输之外，•控制信号、电源也要由前端传往后端。•其中最主要的是视频信号和控制信号的远距离传输，•这既反映了信息化时代人们对活动图像的关注、•对异地传输集中监控的要求，•也标志着多媒体技术和现代通信技术的进展水平。STUDENTFULFILLMENT一、视频信号的传输技术•视频图像信号的基本特点•一是频带宽，电视信号频带宽达4～6MHz，相当960路电话的信道传送，•二是图像信息量大，传输数码率要求高。•视频图像的传输涉及方面较多，•有•图像的传递方式、•传输容量、•传输媒体、•传输速率、•传输终端显示效果等•也涉及有•图像信息压缩算法•编／解码器的性能指标。STUDENTFULFILLMENT一、视频信号的传输技术1．视频信号的传输的分类•视频图像传输方式有两大类•以架空明线、同轴电缆、光缆等线缆传输的有线传输•依靠电磁波在空间传播达到传送目的的无线传输。•按基带信号（即调制之前的原信号）的形式不同，可分为•在时间特性上状态连续变化的模拟信号通信和•在时间特性上状态变化是离散可数的数字信号通信。•数字信号的传输又有基带传输和频带传输（亦称载波传输）二类。•数字基带传输，要求信道具有低通特性。•通常使用电缆、同轴电缆、架空明线而不用调制和解调装置直接传送基带信号的方式•数字信号的形式一般是二进制或多进制序列，如脉冲编码调制PCM、增量调制DM信号等叫做基带信号。•频带信号传输信道具有带通特性，数字微波通信和数字卫星通信均属于称为频带传输•经过射频调制，将基带信号的频谱搬移到某一载波上形成的信号称为频带信号，•如相移键控PSK、频移键控FSK、幅移键控ASK等，STUDENTFULFILLMENT一、视频信号的传输技术2．75Ω同轴视频电缆传输技术•75Ω同轴电缆传输距离在300m以内时，其衰减的影响可以不计。•在电缆敷设中最好无中间接头，有接头时应采取焊接方式处理；•电缆过墙／楼板要开孔，所有视频线都放在弱电系统监控桥架内。•同轴电缆应符合国际标准，特性阻抗75±3Ω，•30MHz时衰减特性小于0.13dB／100m，•低烟、无卤、阻燃，编数96。•同轴电缆是传输视频图像最常用的媒介，•同轴电缆截面的圆心为导体，•其外用聚乙烯同心圆状覆盖绝缘，•再外是金属编织物的屏蔽层，•最外层为聚乙烯封皮。•同轴电缆对外界电磁波和静电场具有屏蔽作用，•导体截面积越大，传输损耗越小，从而可以传送更长的距离。。STUDENTFULFILLMENT一、视频信号的传输技术（1）图像传输用同轴电缆在视频监控系统工程中视频信号的传输主要用•SYV型（其绝缘层为实心的聚乙烯）和•SBYFV型（其绝缘层为泡沫聚乙烯）•特性阻抗75Ω的两种同轴电缆。•单以衰减特性而言，同样直径的这两种电缆，•SBYFV型的衰减量比SYV型要小STUDENTFULFILLMENT一、视频信号的传输技术（2）同轴电缆对视频信号的衰减•同轴电缆对视频信号的衰减虽小，•但当传输距离大时，由于信号的衰减量增大将造成图像质量下降。•例如SYV型电缆在不同规格和长度时图像的劣化程度如图所示。STUDENTFULFILLMENT一、视频信号的传输技术（2）同轴电缆对视频信号的衰减•摄像机输出通过同轴电缆直接传输至某一监视器，•若要保证能够清晰地加以显示，则同轴电缆的长度有限制。•国产SYV-75-5型同轴电缆经过300m传输后•图像的分辨率仍能达到400线左右，可满足一般监视器的要求。•如用SYV-75-9型同轴电缆，则传输距离可达500m。•若要传输得更远，则需更换同轴电缆类型或加电缆补偿器，•一种方法是改用截面积更大的同轴电缆类型，•一种方法是在靠近监视器处安装一台后均衡视频放大器•通过补偿视频信号中容易衰减的高频部分使经过长距离传输的视频信号•仍能保持一定的强度，以此来增长传输距离。•此时仍采用SYV-75-9同轴电缆，其视频传输距离则可增至900m。STUDENTFULFILLMENT一、视频信号的传输技术2．通过光纤传送视频图像信号•同轴电缆传送视频图像衰减较大