谈视频监控系统从联网模拟到网络数字

2006-02-13 14:00:19 来源:马志刚
技术/方案频道文章B

[摘要] 随着技术的发展、高质低价的网络摄像机的推出、大容量低价存储器的出现、超薄型平面CRT的面世,网络数字视频监控系统将迎来更加美好的明天。但是,如何从联网模拟视频监控系统发展到网络数字视频监控系统,本文将为你解答。

    联网模拟视频监控系统从上世纪八九十年代发展至今,已有二十多年的历史,已发展得相当成熟。二十世纪末,随着网络的发展,网络数字视频监控系统已有了起步,近年来取得了较大的发展。它必将部分甚至较大部分代替现在的联网模拟视频监控系统,在视频监控系统中将会有一个很大的变革。在变革过程中,前端、传输、矩阵、显示、存储等系统都将有相应的变化。

前端设备
前端连接目前有下列几种方式:
·模拟摄像机:线缆;
·模拟摄像机+视频服务器:上网络;
·模拟摄像机+视频编码器:上网络;
·模拟摄像机+带有视频服务器(DVS)的DVR(硬盘录像机):上网络;
·网络摄像机:上网络。

传输系统
    在传输线缆上,目前使用的主要是同轴电缆、光缆、双绞线等。目前最常用的网络有DDN、ADSL、LAN、WAN。带宽目前最常用的有2Mb/s、10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s等。同时,采用从模拟视频通过模数变换(编码)转换成数字视频的视频数字化。

    为解决数字视频占有带宽的矛盾,就引出了数字视频的压缩,目前常用的压缩方式有:MPEG-1(用于以VCD为代表)、MPEG-2(用于以DVD为代表)、JPEG(用于数模照相机和国外多数DVR)、MPEG-4与H264(国内大多数DVR和国外少量DVR)。

矩阵
    首先我们先来了解一下矩阵的分类:
·模拟矩阵(输入、输出均为模拟视频信号,数字的控制信号);
·模拟矩阵,输出用视频服务器(输入为模拟视频信号,输出为数字视频信号,控制为数字信号);
·带有矩阵的视频服务器和硬盘录像机(DVR、DVS)(模拟视频进、模拟视频出、数字视频出、数字视频存储、数字视频回放、控制为数字信号);
·数字视频矩阵(数字视频输入、输出、控制为数字信号);
·数字交换机方式;
·KVM(键盘、VGA、鼠标)切换器方式。

    控制也就是前端与后端相互控制信号,可以通过总线和网络(均是数字信号控制)来控制。

    在终端连接上有模拟系统到视频监视器(Monitor);视频解码器到视频监视器(Monitor);带有解码软件的PC到显示器(CRT);带有解码的视频服务器到显示器(CRT);数字矩阵到显示器或和监视器;DVR到显示器或和监视器。

    在视频存储上采用模拟视频录像机(V、C、R)(VHS、V—matic等);数字视频录像机:主要有广播级数字视频录像机、数字磁带录像机、硬盘录像机(DVR)、海量存储器(数据库)等。[nextpage]

联网方式
    1.模拟视频矩阵联网方法。模拟视频矩阵联网是分层组织的,基层用:32路进8路出的矩阵或者64路进16路出的矩阵,其中可2路或4路送区级;区级用:128路进32路出的矩阵或者256路进64路出的矩阵,其中4路或8路送市级;市级用:256路进64路出的矩阵,其中8路送省级;省级用:方案1(用512路进80路出的矩阵,其中8路或16路送部级)、方案2(用2台256路进64路出的矩阵联网,其中每台有8路送部级。

模拟矩阵联网的优缺点:
·方便直观;
·“部级”想控制“基层”和调看“基层”图像,该方案一定要通过“中间层”矩阵;
·该方案“部级”只能看基层的任意2路图像,要想多看几路图像就要扩容才能实现,基层的2路图像只能一级一级向上传;
·该方案没有上一级向下一级传的图像,也没有相邻图像调看的可能;
·其控制信号也是通过总线方式,相互级联方式;
·由于图像是不经压缩模拟视频图像,一般来讲图像质量较好,这图像较好的前提是摄像机输出图像是优质条件下和在保证图像质量优良时传输损耗在容许值内;
·若“部级”能直接控制“基层”时,整个网内的地址码要统一编码,大家均能识别。

    2.模拟矩阵,矩阵间的控制是走局域网。模拟矩阵,矩阵间的控制是走局域网,其优点有:控制信号走局域网,这样不存在“上级”通过“中间级”来调用最基层,这样控制就比较方便,但视频还存在上一级、中间级、基层级等。

    3.模拟矩阵、硬盘录像机(DVR)等设备走局域网来控制,视频还是常规做法。也可以模拟矩阵、硬盘录像机(DVR)等设备走局域网来控制,视频还是常规做法。

    4.带有模拟矩阵和视频服务器(DVS)的硬盘录像机(DVR)的联网系统。

    带有模拟矩阵和视频服务器(DVS)的硬盘录像机(DVR)的联网系统特点有:模数结合的系统(视频:模拟输入、模拟视频和数字视频均有输出;存储:采用图象压缩的数字视频信号);控制讯号可以是走总线控制线或走LAN(局域网)的数字控制讯号;特别适合中小系统;重点在基层,基层存在矩阵切换和视频数字存储;存在有模拟的优点,也存在数字的优点,特别提高机动性。

    5.模拟摄像机和视频编码器(视频解码器)组成的数字网络系统。这是早期数字网络系统,视频解码器也可以用视频解码卡和PC机来代替,应注意专用的视频解码器价格低。[nextpage]

    6.模拟视频矩阵,矩阵输出走视频服务器上网络,输出视频、矩阵间和其它设备的控制均上网络。如图6所示,该系统通过1台CPU统一管理多个视频切换矩阵及其它设备,从而真正实现了视频切换矩阵之间联网,真正实现了整个系统建立在LAN上的构思。而且在这系统中,各个监控点都可以对整个系统内任何地点的摄像机图像进行观看及控制,通过主CPU对系统中的各分控点进行权限设置来决定各分控点的权限范围。在整个网络中,通过网络视频服务器、CPU、CDU(控制信号分配单元)及各分控矩阵间的联系及调配,实现了只将所要调出的图像传输上网(利用IP技术),避免现在有些网络矩阵设备将所有的图像一起扔在LAN上,造成网络堵塞影响功能的问题。系统能实现在分控制点观看同一路摄像机图像的功能(利用流媒体技术),而由各分控中心的控制权限来决定控制的先后。

    该系统的优点有:它是网络监控系统初级;前端和矩阵是模拟的,但其控制是统一的、数字的;这方案有其实用性;它具有数字、模拟、网络各方面的优点。

    7.一种实用的模拟和数字结合的网络视频监控系统。该方案的优点有:
·模拟和数字方案优点均兼而有之;
·每个部件均为成熟产品;
·至上级和上上级的视频讯号:模拟视频讯号通过线缆向上传,数字视频讯号可以通过LAN局域网向上传,而左右都传,也可由上向下传,利用IP技术和流媒体技术可以获得最大的灵活性;
·模拟矩阵和硬盘录像机结合是适合当前基层的需求,基层本地录像,它以价格便宜、性能上乘、操作方便、技术水平能适应当前在基层的工作人员;
·该方案可总体规划分步实施,例如分二步走:第一步,模拟一部先实施,便于基层前期能进入实战状态;第二步,建一个局域网;第三步,购置数字视频所需的设备; ·可建立一个经济和实效的局域网;
·该方案也给过去已建联网模拟视频监控系统提供了一个过度和部分过度网络数字视频监控系统一个较好的方案。

    8.网络数字视频监控方案。前端一般是采用网络型(具有IP地址)的网络摄像机,其视频信号已是图像数字压缩后的数字视频讯号,其码流712kb/s~4.5Mb/s,随着图像质量的提高,码流也跟着提高,相似图像质量,随着压缩方式不同,码流量也不一样。在相似图像质量中JPEG码流量最大,MPEG-2码流量第二,MPEG-1码流量第三,MPEG-4(H264)码流量较小(也就是说它们压缩比较大)。

    在这方案中矩阵是采用数字矩阵,它们具体可选用VGA分配器、数字变换机、KVM矩阵、终端数字矩阵(视频服务器)等。[nextpage]

    灵活是网络数字视频监控系统的显著优点:
·布线方便;
·布点(监控点)可以非常广,特别地域宽;
·分控点建立非常快,只要网络线到达之处,若无线上网,更是方便有加;
·中控室建设也是非常快,只要有足够的网络线和合理配置的网络,带宽较宽;
·它是基本IP技术,“最上层”可以不通过“中间层”向基层调看任一图像,控制也是“最上层”可以有通过“中间层”向“基层”控制,若需要“基层”或“中间层”也可隔层调用图像和进行控制;
·可在同一层相互调用图像和进行控制,也可隔层上下相互调用图像和进行控制。
网络数字视频监控系统特别适当地域广,布点多,多级监控系统。例如监狱系统(它存在看小队、中队、大队、监狱、监狱局的多层管理);社会治安监控系统(街道及其各单位、派出所、分局、市局、省厅、部级的多层管理);金库无人值守(省、地级市、县金库联网管理系统);跨国的大型企业的联网管理系统。

结语
    网络数字视频监控系统是大势所趋,但当前遇到高质量网络摄像机、视频服务器价较高,网络、宽带和合理布局之难处,较高质量的服务器、管理人员的业务水平的提高和系统价格偏高之诸多因素的影响,网络数字视频监控系统发展还有待进一步提高。

    随着技术的发展,高质低价的网络摄像机的推出(例如:高性能CMOS摄像机等),大容量低价的存储器出现(例如:1000Gbit的硬盘出现等),超薄型平面CRT的出现(它将有可能替代现在LED和液晶显示器),前景还是比较乐观。

    我们所追求的方案应是实用、图像质量好、操作简便、功能较齐全、价格较低而且合理,方案有可扩展性、有新老方案互补之特点、新老方案能转换之方案,这也是本文所要表达的东西。

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[责任编辑:cherrie]

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