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摘要

图像视觉信息是人类从客观世界获得的主要来源之一，而视频图像实际上就是一系列连续的静态图像，它是对客观事物形象生动的描述，是一种直观且具体的信息表达形式。

随着网络、通信和微电子等技术的快速发展和人们物质生活水平的提高，视频监控以其直观、方便和内容丰富等特点，越来越受到人们的重视。

同时对人身财产安全要求的不断提高，促进了人们对监控系统的需求，过去对一些重要地点的监控是由人的看管来完成，而现代社会，需要监控的地点越来越多，对监控的需求也越来越高，不仅仅是为了保护财产，还为了保护机密材料，尤其对一些保密性要求较高的单位，监控系统则显得尤为重要。

在学校、商场、仓库、银行及一些保密单位，需要对某些关键地点进行长期监控，严防有人非法侵入，现代监控系统的主要作用就是完成对重要场所的监控，在有人侵入时发出报警信号并及时通知值班人员。

视频信号含有及其丰富、直观的信息，最符合人们的观察习惯，因此许多先进的监控系统都利用视频信号进行监控，不仅检测灵敏度高，而且便于记录和观察现场信息。

然而，传统的视频监控及报警联网系统采用红外线检测器装置，靠感应热能的变化来探测入侵者，将入侵这发出的红外线能量转化为报警控制信号。

由于这种系统技术上存在很大局限，大多数只能用于现场监视。

联网报警网络虽然能进行较远距离的报警信息传输，但传输的报警信息简单，不能传输视频图像，因而不能及时准确地了解事发现场的情况，在现实生活中许多场合，特别是像校园、电力等分布式管理的行业，远距离监控是行业管理的必要手段，所以需要一种新的技术来适应社会的需要。

数字监控系统就是在这种情况下发展起来的。

二十世纪九十年代，随着计算机技术、图像处理技术、网络技术和多媒体技术的发展普及，数字化监控得到了很大发展。

随着图像处理技术和数字电路技术的发展，图像信号的数字化和处理变得比较普通，利用数字图像处理技术进行动态检测和现场监控都已成为现实，而且具有相当高的灵敏度和可靠性。

关键词：

视频监控；

图像视觉；

图像处理；

一、视频监控系统…………………………………………………………………………4

1.1视频监控系统发展历程…………………………………………………………4

1.2视频监控系统发展方向…………………………………………………………4

二、视频监控系统设计……………………………………………………………………5

2.1视频监控系统设计原则…………………………………………………………5

2.2视频监控系统设备选型原则……………………………………………………7

2.3数字视频监控录像系统…………………………………………………………7

2.4数字视频监控系统的传输………………………………………………………8

三、闭路监控系统…………………………………………………………………………8

3.1闭路监控系统组成………………………………………………………………8

3.2硬盘录像机………………………………………………………………………9

3.3闭路监控系统供电………………………………………………………………9

3.3闭路控制系统……………………………………………………………………9

四、传输…………………………………………………………………………………10

4.1线材选择………………………………………………………………………10

4.2双绞线…………………………………………………………………………11

五、视频监控技术的基本原理…………………………………………………………12

5.1模拟图像监控…………………………………………………………………12

5.2多媒体视频监控………………………………………………………………12

5.3基于IP视频服务器的远程视频监控…………………………………………12

六、视频监控技术的特点………………………………………………………………13

结论………………………………………………………………………………………14

致谢………………………………………………………………………………………15

参考文献…………………………………………………………………………………16

附录………………………………………………………………………………………17

第一章：

1.1视频监控系统发展历程

视频监控技术自从上个世纪八十年代进入我国以来，随着安防需求的急剧增长一直在飞速发展，从技术层面是划分，大致经理了三个发展阶段。

第一代视频监控系统是以VCR（VideoeassetteReeorders）为代表的传统CCTV系统，系统主要由模拟摄像机、专用电源、视频切换矩阵、模拟监视器、模拟录像设备和盒式录像带等构成。

第一代系统存在很多明显的缺点，例如维护工作繁琐、无法进行远程访问、无法与其他安防系统有效的集成、录像质量随着时间的推移将会下降等。

尽管如此在IT技术和网络技术不是非常发达的年代，很多的用户仍然愿意采用这种系统，主要是当时建立一个数字化系统的花费非常高。

第二代视频监控系统是以DVR（DigitalVideoReeorder）为代表。

DVR使用户可以将模拟的视频信号进行数字化，并存储在电脑硬盘上，数字化存储极大的提高了用户对录像信息的处理能力，用户可以通过DVR控制摄像机的启闭，实现移动侦测功能，也使报警时间以及报警前后信息的搜索变得非常简单，第二代视频监控系统进入市场后的销量增长很快。

进入21世纪后，随着网络技术的发展，DCR系统又进一步发展成为具有网络功能的NVR（Netwo盘DVR）系统。

与DVR系统相比，NVR系统不但实现了视频信息的数字化存储，还实现了视频档案信息的数字化传播，即NVR可以直接接入到网络中，从而是存储下来的视频信息可以通过网络方便的进行共享。

总体上来说，DVR和NVR系统都属于第二代，是半数字化的视频系统。

第三代视频监控系统是指网络化视频监控系统，又叫IP监控系统。

网络化视频监控系统从一开始就是针对在网络环境下使用而设计的，它克服了DVR和NVR无法通过网络获取视频信息的缺点，用户可以通过网络中任何一台电脑观看录制和管理实时的视频信息。

1.2视频监控系统发展方向

前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是视频监控系统公认的发展方向，而数字化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础，因此，视频监控发展的最大两个特点就是数字化和网络化。

数字化是21世纪的特征，是以信息技术为核心的电子技术发展的必然，数字化是迈向成长的通行证，随着时代的发展，社会将会越来越数字化。

视频监控系统的数字化首先应该是信息流（包括视频、音频、控制等）从模拟状态转化为数字状态，这将彻底打破“经典闭路电视系统是以摄像机成像技术为中心”的结构，从根本上改变了视频监控系统的信息采集、数据处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。

信息流的数字化、编码压缩、开放式的协议，使视频监控系统与啊安防系统中其它各子系统间实现无缝连接，并在统一的操作平台上实现管理和控制，这也是集成化的含义。

视频监控系统的网络化将意味着系统的结构将由集总式向集散式系统过滤。

集散式系统采用多层分段的结构形式，具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统以实现抢先任务调度算法的快速响应。

组成集散式监控系统的硬件和软件采用标准化、模块化和系列化的设计，系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化，系统运行互为热备份，容错可靠等优点，系统的网络化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限。

系统网络化将使整个网络系统硬件和软件资源的共享以及任务和负载的共享，这也是系统集成的一个重要概念网络多媒体监控系统一般由网络多媒体监控管理平台和前端信息采集设备组成，其核心是网络多媒体监控管理平台。

网络多媒体监控管理平台集计算机网络、通信、视频处理、流媒体和自动化技术于一体，是视频、音频、数据和图像一体化的解决方案，兼备网络视频监控、视频会议、视频直播等功能，具有超大规模组网能力，是构建于LAN/Internet网络之上，支持多种传输方式的综合多媒体业务管理平台，可广泛用于多媒体视讯调度指挥、网络视频监控和会议、多媒体网上直播、网络数字、远程医疗等各个方面。

第二章：

视频监控系统设计

2.1视频监控系统设计原则

1.应尽量选用目前最先进而成熟的系统，保证在几年内不落后，可以低成本进行硬件扩充和软件升级，最大限度的满足用户目前和今后若干年的系统的功能要求，但也不片面追求先进性、超前性，从而造成投资过大，资源浪费。

另一方面，也不片面追求经济实惠，使系统的功能和可靠性降低，使后面的使用成本增加和升级扩充成本增加，造成另一种浪费。

在投资费用许可的情况下，系统采用先进的技术和设备，这样既可反映系统所具有的先进水平，又使系统具有强大的发展潜力，使该系统尽可能的时间内与社会发展相适应。

2.系统最重要的是可靠性，如果系统一旦瘫痪后，其后果是很难想象的，因此系统必须可靠的，连续的运行，系统设计时在成本接受的条件下，从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修响应能力等各方面均应严格要求，使故障发生的可能性尽量减少，即使出现故障，也要是影响尽量小，系统的平均无故障工作时间MTBF>

10000小时。

对监控系统来说，内外部的安全性也是很重要的，应该具有密码、多级控制级别、撤设防级别；

操作人员权限可分为系统设置、超级用户、一般用户等，各种系统控制、报警时间应该具有记录和共享功能。

3.系统应具有可扩展性，可扩展性包括两方面的含义，一是监控系统必须从硬件上进行规模扩充和软件升级，如增加前端摄像头，则尽量不需要大规模的重新布线，中心系统硬件模块式，不必淘汰主要设备，软件平滑升级等；

第二十指在该监控系统上叠加其他的子系统，如对讲系统、视听教学系统、可视会议、双向报警控制系统等。

采用先进合理的技术来构架系统，使整个系统安全平稳运行。

适应科技发展的方向，具有一定的超前性和可扩展性。

随着校园安防系统应用时间的增长，以后对安防系统的要求会很高。

可扩展性保证当用户有更多的要求是，引入的新设备可以顺利与本次配备的设备共同工作，进一步扩展和提高系统的性能，使该系统在相当长的时间内与科技发展相适应，具有相当的发展潜力。

4．本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考个方面的标准和规范，严格遵守各项技术规范，做好系统的标准化设计与施工。

5.该监控系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控，时时动态掌握监视及报警情况。

监控系统能大大减小劳动强度，减少设备运行维护人员，系统的综合统筹管理可视设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。

6.充分利用现有网络，采用开放式架构及标准网络通信协议（TCP/IP）设计，通过局域网络，互联网络联机，可随时监看远程摄像机影像，还可通过网络作远程监视及控制，完全支持夸网段、跨路由的远程网路视频监控环境，避免了重复建设，节省投入资金。

7.监管安全是人防、物防紧密结合的结果，所有技术手段都是通过监管人员实施，因此，系统的设计、规划及一起的配套、选型还需要考虑人体功能学的需求，所有的设备和软件的功能操作方法要求简便、友好，坚持“以人为本”的原则，注重保护监管人员的身体健康。

2.2视频监控系统设备选型原则

在系统设计和设备选型方面，遵循以下原则：

1.先进性，选用设备注重其技术领先，采用实时性强，压缩比高的音频服务器，彩色高清晰低照度摄像机，既可以保证网上传输占用较小的宽度，有可以保证较高的图像传输质量。

2.稳定性，采用成熟稳定的产品，视频采集和编解码设备采用嵌入式产品，应能保证系统7*24小时不间断运行。

3.可靠性，具有设计独到的视频流量管理功能，保证网络通畅，可实行多级操作权限管理，保证统一，规范管理，系统具有自诊断功能。

4.标准化，应遵循国内和国际的通用标准，系统采用的产品均要遵循TCP/IP协议和传输标准的要求。

5.兼容性，应具有很好的兼容性，能与已建设好的监控系统很好的融合。

6.易用性，可远程调节视频图像质量与宽带占用，可以根据需要调节帧数、分辨率、图像质量等，支持64K-2048KbPs的传输码率，支持多种图像浏览方式，软件系统应基于B/S和C/S架构的组网技术，可以方便灵活的使用。

7.实时性，视频延时小于0.55。

8.经济型，在确保完成系统功能的前提下，尽可能选择性价比高的产品，降低系统总体造价。

2.3数字视频监控录像系统

数字录像监控系统是由集成了数字化视频录像技术，数字化视频压缩技术和软件多画面分割器的数字硬盘录像机组成的监控系统，其网络化实时监控功能的实现是系统的重要组成部分。

数字监控录像系统是以视频录像为核心，进行视频的采集、处理、船舶，同时并存的控制信息也通过网络进行。

该方式充分利用了数字视频压缩编码技术部分的取代了传统的视频矩阵图像分割器，其优越性主要表现有以下方面：

1.多媒体监控主机综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等众多功能，使系统结构大为简化。

2.采用计算机网络技术，是的数字多媒体远程网络监控不受距离限制。

3.可以采用大容量磁盘阵列存盘器或光盘存储器，可以节省大量的磁带介质。

4.视频信息以文件方式存储，方便信息查询。

2.4数字视频监控系统的传输

由前端摄像机摄取的视频电视信号、监听探测器拾取的声音信号、报警探测器发出的报警信号以及主控设备向前端设备传送的控制信号以及供电电源等，都要通过一定的传输媒体进行传送。

视频信号传输有两大类，一种是用电缆传输的有线方式，有光缆、电话线、网络线等；

另一种是用超高频、微波、毫米波等进行传输的无线方式。

在一些较复杂的闭路电视监控系统中，可以同时使用多种传输系统。

第三章：

闭路监控系统

3.1闭路监控系统组成

闭路监控系统一般由三部分组成：

前端设备、传输部分、后端设备。

（1）前端设备

前端设备主要包括摄像机、镜头、防护罩、支架、立柱、云台、解码器（也可以归入后端）等。

前端设备的合理选型会直接影响到系统的效果，尤其是摄像机的合理配置，要能够因地制宜。

（2）传输部分

传输部分主要包括视频线、音频线、控制线和电源线。

视频线可以选用同轴电缆（距离在1000米以内）或光缆（距离大于1000米），如选用同轴电缆，距离超过350米左右，还需要增加视频放大器；

如选用光缆，前端设备增加光发射机，后端增加光接收机。

（3）后端设备

后端设备主要包括矩阵、画面处理器、硬盘录像机、普通录像机、监视器、显示器、云台控制器、大型不间断电源、电视墙、操作台等设备。

后端画面处理设备可以任选矩阵、画面处理器、硬盘录像机，也可以混排。

显示设备最少需要电视墙，也可以电视墙结合显示器，目前出现了新的显示趋势，就是采用DLP拼接大屏，录像设备目前采用硬盘录像机，传统的录像带已被逐渐取代。

3.2硬盘录像机

硬盘录像机将矩阵与多画面处理器切换合为一体，实现了影像的现场全面监视以及影像全部连续记录，存储容量达，时间长，录像资料查询简单，使保存方便。

监控系统中的硬盘录像机可以采用间歇式视频录像机，它有多种时间间隔录像模式，录像时设有字符信号发生器，可在图像信号上打出/月/日/年/星期/时/分/秒/录像模式，还能在图像上显示出摄像机与报警器的编号与报警方式。

使用自动录像周期设定功能，可以对一个想起内每一台的录像模式进行编程，收到报警信号后，录像机就自动进入连续录像状态，在无报警情况下，恢复正常间歇录像模式。

此外，录像机还有一个锁定保护键，是非正常指令与操作无效，防止非专业人员与破坏性操作侵犯监视系统。

3.3闭路监控系统供电

视频监控系统的供电方式一般由两种。

第一种是集中供电方式，即所有设备的取电都来自一处，都由电源控制室集中供给；

第二种是分布式供电，一般适用于前端设备距离其他设备比较远和摄像机位置比较分散的情况下，从附近取电会比较方便且省时省力。

3.4闭路控制系统

1.视频矩阵切换器

对多路视频输入信号和多路视频输出信号进行切换和控制，可以通过电子开关，组成切换矩阵，使任意一路输入可切换至任意一路输出。

设计时应满足必要的视频输入/输出容量，并易扩展。

一个CCTV系统除主控键盘外，还可根据需要设置分控键盘。

在闭路电视监控系统中，摄像机与监视器数量的比例在2:

1到5:

1之间，为了用少量的监视器看多个摄像机，就需要用视频切换器按一定的时序把摄像机的视频信号分配给特定的监视器，这就是通常所说的视频矩阵。

切换的方式可以按设定的时间间隔对一组摄像机信号逐个循环切换到某一台监视器的输入端上，也可以在接到某点报警信号后，长时间监视该区域的情况，即只显示一台摄像机信号，切换的控制一般要求和云台、镜头的控制同步，即切换到那一路图像就控制哪一路的设备。

2.双工多画面视频处理器

能把多路视频信号合成一幅图像，达到在一台监视器上同时观看多路摄像机信号。

常用的16画面分割器，又称为多画面视频处理器，双工的另一个用途是用一台录像机同时录制多路视频信号，并具有单路回放的功能，即能选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监视器上回放。

3.多画面分割器

将多个画面通过视频数字处理合并成分割状的一个画面，就出现了多画面分割器。

现有4画面分割器，9画面分割器，16画面分割器，这样用一台监视器，一台录像机上同时监看、记录4、9、16个画面，多画面分割器通常分为三类，一类是单工画面处理器，单纯看一个画面，记录分割画面。

一类是双工画面处理器，在监视单画面、分割画面的同时，可以进行记录。

另一类是全双工画面处理器：

在监视、记录的同时，可以进行记录信号回访。

在大型的闭路电视监控系统中摄像机的数量多达数百个，但监视器的数量往往受机房面积的限制要远远小于摄像机的数量，而且其数量大多也不利于值班人员全面巡视。

为了实现全景监视你，即让所有的摄像机信号都能显示在监视器屏幕上，就需要用多画面分割器，这种设备能够把多视频信号合成为一路输出，进入一台监视器，这样就可以在屏幕上同时显示多个画面，分割方式畅游4画面，9画面和16画面，使用多画面分割器可在一台监视器上同时观看多路摄像机信号，而且它还可以用一台录像机同时录制多路视频信号，有些较好的多画面分割器还具有单路回放功能，即能选择同时录下的多路视频信号任意一路在监视器上满屏放像。

第四章：

传输

4.1线材选择

视频监控系统中常用的是电源线、视/音频线和控制线。

视频线应根据视频信号的传输距离和环境情况来选择相应线径和规格的视频线，这是由于视频线直接影响视频图像的观看效果，否则再好的摄像机如果没有好的传输介质的配合也体现不出应有的效果，监控系统中常用的SYV75-5视频线的彩色信号传输距离在300m左右，超过这一距离可能会造成视频信号的衰减，甚至造成图像失色、叠加的字符抖动等现象，这会直接导致后期调试工作量的加大，甚至需要更换和增加设备来解决。

对于控制线来说，现在市面上的周界报警监控设备多使用RS485的通信方式，因此控制线一般采用双绞屏蔽线，但一般RVVPZ*0.5/0.75/1.0等较常用，屏蔽层单端接地，抗干扰能力较强，特别是现场情况比较复杂的地区必须要用屏蔽线，否则很容易对控制总线上的设备造成影响甚至损坏。

4.2双绞线

双绞线的使用由来已久，在很多工业控制系统中和干扰较大的场所以及距离较远的传输中都使用了双绞线，今天广泛使用的局域网也是使用双绞线对，双绞线之所以使用如此广泛，是因为它具有抗干扰能力强、布线容易、价格低廉，而且经过放大补偿传输距离远等许多优点，双绞线对信号也存在着较大的衰减，视频信号如果直接在双绞线内传输，也会衰减很大，只能传输50-60米，所以视频信号在双绞线上要实现远距离传输，必须进行放大和补偿，全自动双绞线视频传输设备就是完成这种功能，加上一对全自动双绞线视频线视频收发设备后，可以将图像传输到1m-1.8m。

双绞线和全自动双绞线视频传输设备价格都很便宜，不但没有增加系统造价，反而在距离增加是其造价与通州电缆相比下降了许多。

双绞线进行较远距离传输具有以下明显的优势：

（1）传输距离远、传输质量高，由于在全自动双绞线收发器中采用了先进的处理技术，极好的补偿了双绞线对视频信号幅度的衰减以及不同频率间的衰减差，保持了原始图像的亮度和色彩以及实时性，在传输距离达到1KM或更远时，图像信号失真较小。

（2）布线方便、线缆利用率高，一对普通电话线就可以用来传送视频信号，另外，楼宇大厦内广泛铺设的5类非屏蔽双绞线中任取一对就可以传送一路视频信号，无需另外布线，即便是重新布线，5类线缆也比同轴缆和光纤容易。

此外，一根5类线缆内有4对双绞线，如果使用一对线传送视频信号，另外的几对线还可以用来传输音频信号、控制信号或其他信号，提高了线缆利用率，同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦，减少了工程造价。

（3）抗干扰能力强，双绞线能有效抑制共模干扰，即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极好的图像信号。

而且，使用一根线缆内的几对双绞线分别传送不同的信号，相互之间不会发生干扰。

（4）可靠性高、使用方便。

利用双绞线传输视频信号，在前端要在短距离传送时明显比其他方法好，但设备的价格比较昂贵，传输部分是系统图像的信号通道，其主要传输的内容是图像信号、声音和控制信号。

监控现场和控制中心是由一定距离的，前端设备到控制中心需要传输图像信号，从控制中心要传送控制信号到前端设备，因此传输系统所承担的传输任务包括视频信号和控制信号的传输，传输系统包括所用的线路介质和收发设备，有时收发设备会集成在其他的一些设备中，对图像信号的传输重点要求在图像信号经过传输系统后，不产生明显的噪声、失真，保证原始图像信号的清晰度和灰度等级没有明显下降，从表面看，传输部分知识一些线路，但线路直接影响着信号的传输距离和质量，在设计过程中应满足路由短载、安全可靠、施工维护方便；

要能避开恶劣环境条件或易使管线损伤的地段；

与其他管线障碍物不宜交叉跨越。

第五章：

视频监控技术的基本原理

5.1模拟图像监控

模拟图像监控由摄像机、模拟编解码器、视频矩阵系统、监视器、控制键盘以及录像机等组成。

在构建这样的一套系统的时候，需要铺设专门的视频线、电源线以及控制线。

因此，其缺点也很明显：

传输距离近，一般只在一两公里；

只能在本地控制中心监视，不能让重要人员在自己的办公室就能监视；

若采用光纤，可以远传，但造价太高。

5.2多媒体视频监控

多媒体视频监控由摄像机、编解码器、工控机（或嵌入式设备）、视频编解码卡、监控软件等组成。

在构建这样的一套系统的时候，也需要铺设专门的视频线、电源线以及控制线，用计算机（或嵌入式设备）取代了模拟监控系统的视频矩阵、监视器，用硬盘取代了录像机，这样的一套系统功能强，灵活性高。

5.3基于IP视频服务器的远程视频监控

基于IP视频服务器的远程视频监控只需摄像机、IP视频服务器就可以把监控图像传至计算机网络上，在网络上任意一台计算机上面都可以通过授权观看，管理人员只需要移动鼠标或者敲击键盘就可以控制摄像机的动作，其优点是不需要单独铺设专门的线路，省去了各种复杂的电缆，从而降低了成本，只要计算机网络能到达哪里，图像就可以传送到哪里，因此，可以在任何一台计算机上