视频监控系统详解目录第一章视频监控系统种类 (2)1.1 模拟摄像机 (2)1.2 数字摄像机 (2)1.3 网络摄像机 (2)1.4 模拟摄像机与数字摄像机区别 (3)1.5 视频处理对比 (3)第二章相关设备与原理 (5)2.1 前端设备 (5)2.2 传输设备 (6)2.3 信息处理设备 (17)第三章网络摄像机 (23)3.1 内部结构 (23)3.2 图像的编码标准 (25)3.3 组成与结构 (28)第四章模拟摄像机 (29)第一章视频监控系统种类1.1 模拟摄像机整个视频监控系统分为前端视频采集设备、中端传输处理设备及后端显示查看设备。

我们所说的模拟摄像机就属于前端视频采集设备，模拟摄像机输出的是模拟视频信号，通过编码器可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。

模拟摄像机捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到计算机上运用。

模拟摄像机前端采用隔行扫描感光器将光信号转换成模拟电信号，接着由DSP进行A/D转换与色彩处理后，再做D/A转换，最后调制成PAL/NTSC制式电视标准视频信号输出。

1.2 数字摄像机数字摄像机，其前端多数采用的是百万像素CMOS感光器，由百万像素CMOS将光信号转换成数字信号，然后由DSP进行图像处理与压缩，最后将压缩视频通过网络输出。

波粒的百万高清摄像机就是采用了数码相机里500万像素感光器与DSP，制成了安防行业摄像机，让安防监控的画质如数码相机般清晰。

1.3 网络摄像机网络摄像机并非数字摄像机或者模拟摄像机，它只是反映了视频信号的传输方式，无论前端摄像机是数字还是模拟，只要是通过网络传输的摄像机都叫网络摄像机。

不过，目前网络摄像机一般就是数字摄像机。

1.4 模拟摄像机与数字摄像机区别网络摄像机并非数字摄像机或者模拟摄像机，它只是反映了视频信号的传输方式，无论前端摄像机是数字还是模拟，只要是通过网络传输的摄像机都叫网络摄像机。

明白了数字与模拟以后我们对两者的优缺点进行比较：清晰度对比彩色模拟摄像机采集垂直分辨率，PAL制式下625扫描线，去消隐后575线，目前最高达到540线左右已经是极限了，分辨率上比较，模拟摄像机接如后端监控录像设备，分辨率最高为4CIF或D1，约40万像素，而数字摄像机则可以高达百万像素以上。

扫描方式对比数字高清摄像机采用逐行扫描，每一帧图像均是由电子束顺序地一行接着一行连续扫描而成。

而模拟摄像机则采用隔行扫描，隔行扫描的行扫描频率为逐行扫描时的一半,隔行扫描会带来许多缺点，如会产生行间闪烁效应、边沿锯齿化现象等不良效应.隔行扫描会导致运动画面清晰度降低。

1.5 视频处理对比模拟摄像机输出模拟视频信号到后端DVR等设备。

DVR通过最前端的DOCODE（采集芯片）将模拟信号转成数字信号，首先得到的是half D1分辨率画面, 再进行压缩后得到CIF画面。

数字摄像机采用逐行扫描，后端是完整的一帧接一帧图象接受.不需要将不同时刻奇偶场画面拼接合成视频，不需要为了消除锯齿进行视频反交错处理，清晰度没有损伤，数字摄像机最后输出给后端混合DVR\PDVR\NVR\PC电脑的是已经压缩过的数字视频，不需要视频采集芯片进行A/D转换，直接由后端设备存储起来，不需要占用CPU或DSP资源去压缩视频，从而节省了处理器资源，减低了对后端设备的配置要求。

色彩还原度对比传统模拟摄像机输出的是复合模拟视频信号，当信号传输到后端DVR等设备时，DVR 前端的Video decoder视频采集芯片，除了模数转换，还要梳状滤波处理，也就是亮色分离，由于色度信号和高频的亮度信号占用了频带中相同的频率资源，所以，在decoder中将它们分开比较困难，很难还原出完全一致的色彩，导致画面容易出现杂色斑点，而数字摄像机就不会有这种烦恼，色彩可以做到更加逼真。

模数转换（A/D）对比通过前面我们介绍的模拟与数字摄像机工作原理对比，模拟摄像机自感光器视频输出后，最早到达DVR等后端主机设备，总共要发生3次模数之间转换，每次转换都会导致画面质量下降。

数字摄像机的前端感光器输出为数字信号，后面不发生反复的AD转换，而是直接压缩与处理。

布线对比传统模拟摄像机如果集成了PTZ等控制与声音，那么在布线方面就非常繁琐。

视频线，音频线，电源线，控制线都是独立的，布线工作量大，并且布线成本高，而数字网络高清摄像机则可以将视频线，音频线，电源线，控制线4合为1，采用一根网线传输，布线简单，同时大大降低了布线成本与难度。

视频传输对比传统模拟摄像机输出为的模拟信号，长距离传输容易衰减，并且易受到电磁干扰，图像质量受影响。

而数字高清摄像机则以数字信号方式传输，无论是多长的传输距离，传输过程都没有干扰烦恼与衰减，视频传输无损伤。

百万高清摄像机多年前就已经上市，可如今使用量并不理想，主要因素在于数字视频监控系统成本价格较高，使很多用户望而却步；其次是其对网络带宽的要求较高，在许多情况下难以使用；再者就是其兼容性差，后端配套设备各厂家互不兼容。

这些因素严重影响了数字视频监控系统的应用和普及。

不过我们相信未来随着光网的到来以及整个市场统一化标准的出台，定会使数字视频监控系统得到广泛应用，进而取代模拟视频监控系统。

第二章相关设备与原理组成可分为前端设备，传输设备，后端存储与处理设备2.1 前端设备前端设备有摄像机，支架，云台，摄像机又分为球机，枪机，半球机筒机。

图5 摄像机支架图6 摄像机云台室外摄像机根据需要可附带防护罩图7 摄像机防护罩球机枪机半球机枪机图8 摄像机防护罩2.2 传输设备在介绍传输设备之前要先了解一下数据通信的基本原理●并行通信：是指利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传输。

⏹特点：传输速度快，适用于远距离通信。

●串行通信：是指利用一条传输线将数据一位位的顺序传送。

⏹特点：是通信线路简单，成本低，利用电话或者电报线路就可以实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但是传输速度慢。

⏹串行通信又可分为同步通信（sync）和异步通信（async）两种（但是在实际串行通讯中没有绝对的“异步”或“同步”，只是在不同程度上“同步”）◆异步通信：一个字节内同步，而字节之间“不同步”，称之为“异步”◆同步通信：大于一个字节的“帧数据”或者“块数据”内同步，称之为“帧同步”或“块同步”。

称之为“同步”。

（这时实际上“帧数据”或快数据之间也是“异步”）⏹异步通信◆字符格式：规定有起始位，数据位，奇偶校验位，停止位等等（可根据自己需要对字符格式进行编程控制）⏹波特率：是衡量数据传送速率的指标（bps）图9 异步通信原理●数据传送方向单工方式：只允许数据按照一个固定的方向传送半双工方式：每次一个站发送，另一个站接收全双工方式：允许通信双方同时进行发送和接收图10 数据传输方式2.3 接口与线型知道了传输原理，再看一下传输接口线型●通用异步收发器（UART）●通用串行总线（USB）●单总线（1-wire）●I2C总线●CAN总线●SPI总线●1394●RS-485，RS-232C,RS422A标准等通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，是一种异步收发传输器，是电脑硬件的一部分。

将资料由串行通信与并行通信间作传输转换，作为并行输入成为串行输出的芯片，通常集成于其他通讯接口的连结上。

具体实物表现为独立的模块化芯片，或作为集成于微处理器中的周边设备。

一般是RS-232C规格的，类似Maxim的MAX232之类的标准信号幅度变换芯片进行搭配，作为连接外部设备的接口。

在UART上追加同步方式的序列信号变换电路的产品，被称为USART(Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)。

一般不直接用于连接摄像机图11 UART接口属于芯片级的连接，距离短，可以用杜邦线进行连接通用串行总线（USB）通用串行总线（英语：Universal Serial Bus，缩写：USB）是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视（机顶盒）、游戏机等其它相关领域。

最新一代是USB 3.1，传输速度为10Gbit/s，三段式电压5V/12V/20V，最大供电100W ，新型Type C插型不再分正反。

[1]USB设备主要具有以下优点：1.可以热插拔。

就是用户在使用外接设备时，不需要关机再开机等动作，而是在电脑工作时，直接将USB插上使用。

2.携带方便。

USB设备大多以“小、轻、薄”见长，对用户来说，随身携带大量数据时，很方便。

当然USB硬盘是首要之选了。

3.标准统一。

大家常见的是IDE接口的硬盘，串口的鼠标键盘，并口的打印机扫描仪，可是有了USB之后，这些应用外设统统可以用同样的标准与个人电脑连接，这时就有了USB 硬盘、USB鼠标、USB打印机等等。

4.可以连接多个设备。

USB在个人电脑上往往具有多个接口，可以同时连接几个设备，如果接上一个有四个端口的USB HUB时，就可以再连上；四个USB设备，以此类推，尽可以连下去，将你家的设备都同时连在一台个人电脑上而不会有任何问题(注：最高可连接至127个设备)。

如图所示为usb接口的摄像机：图12 usb接口摄像机I2C总线，CAN总线和SPI都是总线，总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。

总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。

在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。

所以和我们的摄像机传输信道没有直接的关联，不分开讲了。

1394美国电气和电子工程师学会(IEEE)制定了IEEE1394标准，它是一个串行接口，但它能像并联SCSI接口一样提供同样的服务，而其成本低廉。

它的特点是传输速度快，适合传送数字图像信号。

后来又有了P1394b方案，P1394b是一个高传输率与长距离版本的IEEE1394，它的单信道带宽为800Mb/s。

在这一方案中，一个重要的特性是，在不同的传输距离与传输速率下可以使用不同的传输媒介。

已广泛应用于数字摄像机、数字照相机、电视机顶盒、家庭游戏机、计算机及其外围设备。