近年來(lái)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安防工作中起到了非常重要的作用，協(xié)助公安機(jī)關(guān)破獲了很多案件，目前已經(jīng)逐步成為當(dāng)前安防技術(shù)領(lǐng)域的主 要手段，被廣泛應(yīng)用在銀行、監(jiān)獄、 海關(guān)、教育、企業(yè)、智能小區(qū)等各種區(qū)域。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)在國(guó)際上標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)謂是CCTV(Closed Circuit Television閉路電視系統(tǒng))。該系統(tǒng)的規(guī)模有大有小，一般來(lái)說(shuō)要根據(jù)被 監(jiān)控區(qū)域的規(guī)模與重要性來(lái)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，在某些場(chǎng)合甚至需要和門(mén)禁系統(tǒng)與防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)處理，在發(fā)生報(bào)警時(shí)及時(shí)通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行取證，鎖定犯罪對(duì)象，提高抓捕的效率。
典型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端攝像設(shè)備、后端記錄顯示設(shè)備與后端控制設(shè)備三部分組成，通過(guò)信道傳輸將前后端相連接。
攝像部分由攝像機(jī)、云臺(tái)、防護(hù)罩、解碼器等多個(gè)設(shè)備組成，是整個(gè)系統(tǒng)的“眼睛”。
一、攝像機(jī)。攝像機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的最前端設(shè)備，攝像機(jī)的好壞直接決定了拍攝成像的效果。攝像機(jī)其實(shí)分為攝像頭與鏡頭兩部分，在實(shí)際運(yùn) 用中，根據(jù)需要拍攝的距離與范圍分別進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)，目前部分?jǐn)z像頭自帶鏡 頭或者可以通過(guò)電子變焦來(lái)實(shí)現(xiàn)距 離的控制，當(dāng)然在實(shí)際使用中以實(shí)際 的光學(xué)鏡頭變焦拍攝的效果更好，但是會(huì)造成成本的提高。
攝像頭的關(guān)鍵部位是其感光傳 感部件，該部分就像人的視網(wǎng)膜，是攝像頭的核心。目前市場(chǎng)上所用的主流感光部件有CMOS（互補(bǔ)性氧 化金屬半導(dǎo)體）與CCD（電耦合器件）oCMOS較為省電，制作工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，但是拍攝時(shí)光照度要 求較高，分辨率較低，成像效果不佳， 所以廣泛使用在一些便攜設(shè)備與低 端攝像頭中。CCD是將光線(xiàn)轉(zhuǎn)變成 電荷，并將電荷進(jìn)行周期性的放電， 然后產(chǎn)生一幅幅畫(huà)面的電信號(hào)，再將這些電信號(hào)集合成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)。 CCD具有分辨率高、 靈敏度高、抗強(qiáng)光、壽命長(zhǎng)、抗震動(dòng)、 抗磁場(chǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的攝像部 件。但是由于它的技術(shù)含量較高，量 產(chǎn)化程度低，較CMOS來(lái)說(shuō)更加耗 電，所以?xún)r(jià)格更高，往往在一些大型工程中不能廣泛使用。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，新的CMOS器件不斷地 更新升級(jí)，高動(dòng)態(tài)范圍CMOS器件 已經(jīng)出現(xiàn)，這一技術(shù)消除了對(duì)快門(mén)、光圈、自動(dòng)增益控制及伽瑪校正的需 要，使之更接近CCD的成像質(zhì)量。 另外由于CMOS先天的可塑性，可以做出高像素的大型CMOS感光器 而成本卻不會(huì)上升多少。與CCD的 停滯不前相比，CMOS作為新生事 物展示出了蓬勃的生命力。作為攝 像頭的核心部件，CMOS已經(jīng)有了 逐漸取代CCD的趨勢(shì)，有望成為主 流的感光部件。
鏡頭一般由多個(gè)透鏡組合而成。 通常將短焦距、視場(chǎng)角大于5 0 0 （如 焦距-10mm左右）的鏡頭稱(chēng)為廣角鏡頭，把更短焦距（如焦距-4m m）的叫做超廣角鏡頭，把很長(zhǎng)焦距（如 焦距>50mm）的鏡頭稱(chēng)為望遠(yuǎn)鏡 頭，介于短焦與長(zhǎng)焦之間的鏡頭稱(chēng)之為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的視角在 300左右，進(jìn)行正常的取景拍攝；長(zhǎng) 焦鏡頭的視角在200以?xún)?nèi)，拍攝可控距離可達(dá)上百米，但是因?yàn)槿肷浣?較狹窄，可視范圍較小，只適用于長(zhǎng)距離監(jiān)視；廣角鏡頭的視角一般在900以上，取景范圍大，適合使用在 拍攝距離短但是需要進(jìn)行范圍控制 的區(qū)域，缺點(diǎn)在于拍攝的邊界區(qū)域易 發(fā)生變形，細(xì)節(jié)描繪度不夠。
目前攝像機(jī)的種類(lèi)很多，根據(jù)外 觀劃分主要使用的有槍型、針孔型、 半球型、紅外一體型、高速球機(jī)。這 里重點(diǎn)探討一下紅外型與高速球機(jī)， 在很多時(shí)候由于氣候和夜間的原因， 監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的光照度不足，使得很多攝像機(jī)無(wú)法進(jìn)行正常的拍攝，解決的辦 法主要依靠外部的補(bǔ)光，但有些地區(qū)不可設(shè)置長(zhǎng)明燈光，這個(gè)時(shí)候就需要用到紅外線(xiàn)攝像機(jī)，紅外線(xiàn)是人眼無(wú)法看見(jiàn)的光線(xiàn)，通過(guò)紅外燈的紅外光線(xiàn)發(fā)射，照射到監(jiān)控區(qū)域，各種物體的紅外反光度不同，將反射的紅外光線(xiàn)收集進(jìn)攝像機(jī)，然后成像，所以紅外線(xiàn)攝像機(jī)一般都帶有紅外燈輔助照射，而且隱蔽性較好。但是由于紅外燈不停工作，其燈泡易于老化，所以維護(hù)與更換成本較高，如果能提高紅外燈的壽命，該設(shè)備將更適合運(yùn)用到實(shí)際中去；同時(shí)紅外成像時(shí)無(wú)法顯示出色彩，一遍都是灰綠的畫(huà)面，造成分辨能力不足，所以再監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)盡量還是希望能用外部正?；旌诫姶拧㈦s散信號(hào)的干擾。
二、音頻電纜與連接器。當(dāng)需要對(duì)被監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行音頻監(jiān)聽(tīng)的時(shí)候， 用到音頻電纜和連接器，通常選用2芯屏蔽線(xiàn)，普通的2芯線(xiàn)可以傳輸音 頻信號(hào)，但是長(zhǎng)距離的傳輸很容易引入干擾噪聲，所以加入屏蔽層防止干 擾。
三、通信電纜。通信電纜是指主 機(jī)與解碼器間的連接線(xiàn)路，用來(lái)傳輸 主機(jī)發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，可用普通2芯線(xiàn)，但當(dāng)然是使用加入屏蔽層的雙絞 2芯線(xiàn)的抗干擾性會(huì)更好一些，更適合于強(qiáng)干擾環(huán)境下的遠(yuǎn)距離傳輸，原理同上面所說(shuō)的音頻線(xiàn)。
四、控制電纜?？刂齐娎|指的是 控制云臺(tái)及電動(dòng)鏡頭的多芯電纜。一端連接在控制器或者解碼器的云臺(tái)、電動(dòng)鏡頭控制接線(xiàn)端，另一端連接云臺(tái)、電動(dòng)鏡頭的相應(yīng)端子上。一般來(lái)說(shuō)攝像機(jī)到解碼器的距離很近，不到1米，基本上不存在干擾問(wèn)題； 而從控制器到云臺(tái)及電動(dòng)鏡頭的距離就較遠(yuǎn)了，幾十到幾百米不等，這時(shí)，就必須考慮到衰減和干擾的問(wèn)題，盡量使用粗芯的控制電纜。
五、視頻放大器。當(dāng)視頻信號(hào)需 要遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臅r(shí)候，首先可以選用 較粗的視頻線(xiàn)，同時(shí)也可以在線(xiàn)路內(nèi)增加視頻放大器來(lái)增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，更 好的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。但是在增強(qiáng) 視頻信號(hào)的同時(shí)，線(xiàn)路內(nèi)的干擾信號(hào)也會(huì)相應(yīng)增大，如果加入了過(guò)多的視 頻放大器，圖像會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，導(dǎo) 致信號(hào)失真，所以不能一味使用視頻放大器來(lái)加強(qiáng)信號(hào)。
后端顯示與記錄部分主要由監(jiān)視器、硬盤(pán)錄像機(jī)和某些視頻信號(hào)處理設(shè)備組成，對(duì)通過(guò)信道傳輸來(lái)的視頻信號(hào)進(jìn)行及時(shí)合理的顯示與記錄。
一、視頻監(jiān)視器。監(jiān)視器即是用于顯示攝像機(jī)拍攝畫(huà)面的顯示設(shè)備，種類(lèi)較多，有黑白監(jiān)視器、彩色監(jiān)視 器、投影儀、電視幕墻，當(dāng)然條件較差 的情況下，也可以使用普通電視機(jī)作 為監(jiān)視器，但是一定要有視頻輸入端 子接口。實(shí)際使用中一般要選用和 前端攝像機(jī)分辨率線(xiàn)數(shù)相匹配的監(jiān)視器，這樣能更好地進(jìn)行畫(huà)面顯示， 當(dāng)然也可以追求高圖像質(zhì)量的高分 辨率監(jiān)視器。
二、多畫(huà)面分割器。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像頭數(shù)量一般都比較多，系統(tǒng) 不可能將一個(gè)攝像頭對(duì)應(yīng)于一個(gè)畫(huà) 面進(jìn)行監(jiān)視，為了讓監(jiān)控人員能在一 個(gè)屏幕上同時(shí)監(jiān)控到多個(gè)攝像畫(huà)面， 通常選用多畫(huà)面分割器，使得多路圖 像同時(shí)顯示在一臺(tái)監(jiān)視器上。這種 實(shí)現(xiàn)畫(huà)面分割或者畫(huà)中畫(huà)功能的設(shè) 備即多畫(huà)面分割器。它采用圖像壓 縮與數(shù)字化處理的原理，將多個(gè)畫(huà)面 按照一定的比例壓縮顯示在一個(gè)監(jiān) 視器屏幕上。有些還帶有內(nèi)置順序切換器的功能，可以按照間隔時(shí)間將 多個(gè)畫(huà)面輪流顯示在監(jiān)視器上。同 時(shí)還可以將前端的報(bào)警信號(hào)輸入與 多畫(huà)面分割器相連接，當(dāng)前端探測(cè)設(shè)備探測(cè)到異常情況時(shí)，能及時(shí)將該區(qū) 域的畫(huà)面以全屏的方式顯示出來(lái)，給 監(jiān)視人員以提醒。當(dāng)然畫(huà)面分割越 多，多畫(huà)面分割器的成本越高，而且 在實(shí)際建設(shè)中，不推薦使用畫(huà)面分割過(guò)多的設(shè)備，因?yàn)槿绻瑫r(shí)顯示，每 個(gè)攝像頭所顯示的畫(huà)面過(guò)小，不利于監(jiān)控人員的觀察。通常選用四路或 者九路的多畫(huà)面分割器。
三、視頻分配器。在監(jiān)控過(guò)程中， 往往同一個(gè)攝像頭的畫(huà)面需要交付給多個(gè)監(jiān)控顯示處，視頻分配器就是 用來(lái)將一路視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗦沸盘?hào)，分配給多個(gè)接收源，輸送到多個(gè) 顯示與控制端的設(shè)備。如果不使用 視頻分配器，則需使用并聯(lián)方式來(lái)分 接信號(hào)，視頻信號(hào)的衰減很大，圖像嚴(yán)重失真，線(xiàn)路也不穩(wěn)定，而使用視頻分配器能實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配，和視頻信號(hào)的增益，使視頻信號(hào)可以同時(shí)輸出給多個(gè)輸出設(shè)備而不受損失。所 以視頻分配器除了多路視頻輸出功 能以外還具有視頻信號(hào)放大的功能，一般也稱(chēng)為視頻分配放大器。
四、硬盤(pán)錄像機(jī)。錄像機(jī)是進(jìn)行圖像存儲(chǔ)與回放的主要部件，老式的 錄像機(jī)使用的都是模擬信號(hào)，采用錄像帶保存，存儲(chǔ)空間有限，畫(huà)面壓縮率較高，畫(huà)質(zhì)受損較嚴(yán)重，錄像管理不便。目前已經(jīng)基本不采用。當(dāng)前的主流產(chǎn)品是硬盤(pán)錄像機(jī)。它采用數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)將視頻圖像以數(shù)字信 號(hào)存儲(chǔ)在硬盤(pán)上，并且提供錄制、播 放與管理的功能。按照當(dāng)前系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分，分為兩大類(lèi)：PC式硬盤(pán)錄 像機(jī)與嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)。 PC式硬盤(pán)錄像機(jī)使用電腦作為基本硬件，利用電腦內(nèi)的硬盤(pán)作為存儲(chǔ)的媒質(zhì)。由于電腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，所 以它的信號(hào)都可通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)進(jìn)行傳輸， 采集與共享傳遞都比較方便；而且利用專(zhuān)業(yè)的視頻監(jiān)控軟件，通過(guò)鼠標(biāo)鍵盤(pán)，可以非常簡(jiǎn)便地進(jìn)行操作，調(diào)取錄像、錄像定位、錄像切換。PC式 硬盤(pán)錄像機(jī)的缺點(diǎn)在于：由于利用 的是個(gè)人電腦，電腦操作系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，電腦各硬件組成與系統(tǒng)內(nèi) 部各軟件的兼容性問(wèn)題，使得PC式 錄像機(jī)的穩(wěn)定性較差，容易死機(jī)無(wú) 響應(yīng)。嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)是將硬件 與軟件完全集成的專(zhuān)業(yè)錄像機(jī)，由 于系統(tǒng)是封裝的，不可安裝其他軟 件，而且各硬件都沒(méi)有其他任務(wù)，只是為了錄像而存在，所以整個(gè)系統(tǒng) 的穩(wěn)定性與安全性都較強(qiáng)，適合連 續(xù)不間斷工作；它的缺點(diǎn)也很明顯， 由于封裝的原因，外部的網(wǎng)絡(luò)連接 功能較弱，共享性不足；同時(shí)由于基 本上都是使用遙控器或者主機(jī)上的 按鈕控制，所以操作性較差；錄像的 調(diào)取和定位郡比較麻煩。日前，已 經(jīng)出現(xiàn)了將PC式與嵌入式優(yōu)點(diǎn)相 結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)，穩(wěn)定性、操作性 與網(wǎng)絡(luò)傳輸功能都大大加強(qiáng)，有望成為未來(lái)使用的主流產(chǎn)品。
后端控制部分主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的具體控制功能。這部分設(shè)備都處于監(jiān)控中心內(nèi)部，是安防人員所直接接觸的部分。
一、視頻切換器。視頻切換器是監(jiān)控中心主控臺(tái)的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，是選擇視頻信號(hào)的設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)中多個(gè)圖像信號(hào)傳至監(jiān)控中心時(shí)，通過(guò)視頻切換器，進(jìn)行選擇某路圖像信號(hào)顯 示?？梢酝ㄟ^(guò)工作人員手動(dòng)切換或 者設(shè)定好切換時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)切換。視頻切換器成本低廉，聯(lián)接方便，操作簡(jiǎn)單易行，但是缺點(diǎn)在于同一時(shí)間在一臺(tái)監(jiān)視器上只能觀看一路攝像畫(huà)面，如果要想在一臺(tái)監(jiān)視器上同時(shí) 觀看多路畫(huà)面就需要用到前面所說(shuō)的多畫(huà)面分割器。
二、視頻矩陣。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，出于成本的考慮，一般不可能做到一臺(tái)攝像機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)監(jiān)視器，而正常的系統(tǒng)中，攝像機(jī)的數(shù)量與監(jiān)視器的數(shù)量比例在4:1至6:1之間，為了能夠讓多個(gè)畫(huà)面合理的輪流在多個(gè)特定的監(jiān)視器上按一定順序顯示，我們即采用了視頻矩陣。簡(jiǎn)單的說(shuō)，視頻矩陣就是將按區(qū)域劃定好的攝像機(jī)傳來(lái)的信號(hào)分別交給特定的監(jiān)視器來(lái)顯示，并且包含了視頻切換器與 多畫(huà)面分割器的功能，同時(shí)還可以進(jìn) 行輪流排序顯示，是非常典型的多對(duì)多網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。視頻矩陣目前在較為大型的系統(tǒng)中都在廣泛使用，是我們 目前畫(huà)面合理切換最好的設(shè)備。
三、監(jiān)控主機(jī)。監(jiān)控主機(jī)是視頻 監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，它通常是將系統(tǒng)的控制單元與視頻矩陣結(jié)合為一體，義稱(chēng)為視頻服務(wù)器。目前基本都是利用電腦和相關(guān)視頻系統(tǒng)管理軟 件來(lái)實(shí)現(xiàn)，工作中，可以將當(dāng)前系統(tǒng)中攝像機(jī)進(jìn)行編號(hào)、劃區(qū)，在監(jiān)視畫(huà) 面上顯示時(shí)間日期、監(jiān)視狀態(tài)，還能 發(fā)出控制信號(hào)對(duì)前端的云臺(tái)和電動(dòng)鏡頭、照明燈等設(shè)備進(jìn)行各種控制； 還能進(jìn)行錄像的準(zhǔn)確調(diào)看回放與轉(zhuǎn)存；也可以實(shí)現(xiàn)與門(mén)禁系統(tǒng)和防盜報(bào) 警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)報(bào)警，當(dāng)前端門(mén)禁或者防盜報(bào)警探測(cè)器發(fā)生異常后，將報(bào)警信號(hào)交給監(jiān)控主機(jī)，主機(jī)立刻將當(dāng)前界面切入報(bào)警區(qū)域的畫(huà)面，更好地隨時(shí)監(jiān)控突發(fā)情況?，F(xiàn)在有些主機(jī)在 監(jiān)視時(shí)可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)捕捉，當(dāng)原本平 靜的畫(huà)面區(qū)域被外來(lái)的運(yùn)動(dòng)物體（人或車(chē)）打破平衡時(shí)，能立刻發(fā)出警報(bào)，提醒安保人員有情況發(fā)生，大大提高了該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)反應(yīng)能力。
監(jiān)控主機(jī)一般處于當(dāng)前安保單位的監(jiān)控中心之中，通常將它和主控臺(tái)結(jié)合起來(lái)，監(jiān)控中心的工作人員通過(guò)主控臺(tái)的各項(xiàng)操作來(lái)運(yùn)行監(jiān)控主機(jī)?？梢允褂脤?zhuān)用鍵盤(pán)，控制搖桿來(lái) 隨時(shí)進(jìn)行畫(huà)面的切換、鏡頭的調(diào)焦、云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。也可以根據(jù)需要建立下屬的分控室，進(jìn)行逐層管理，實(shí)現(xiàn)資源的合理調(diào)配。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)深入到各行各業(yè)的安保工作之中，有力地在防護(hù)區(qū)域給意圖犯罪的人員予以警示威懾，降低犯罪率。目前，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，視頻監(jiān)控設(shè)備的技 術(shù)也在突飛猛進(jìn)，新型的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、大容量網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)、云存儲(chǔ)服務(wù)器、可變?nèi)萘恳曨l矩陣，利用一根電源線(xiàn)代替視頻信號(hào)線(xiàn)、控制信 號(hào)線(xiàn)與供電線(xiàn)路的集成攝像機(jī)等設(shè)備都已經(jīng)面世，它們將是未來(lái)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要應(yīng)用發(fā)展方向。
