信息管理与信息系统专业毕业论文

信息管理与信息系统专业毕业 分类号: 密级: UDC: 学号: 14105140 东南大学 毕业设计(论文)报告 题 目 校园数字视频监控系统_ 院(系)___信息管理与信息系统专业 学 号______14105140_______________ 学生姓名______ ___________ 教 师_____ ___________ 起讫日期 2008年2月-2008年6月 设计地点 东 南 大 学 DIGITALl VIDEO MONITORING SYSTEM IN THE CAMPUS A Dissertation Submitted to Southeast University For the Academic Degree of Bachelor of Economics BY Shi Shu Supervised by Prof. Yuling Zhang School of Economics & Management Southeast University June ,2008 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在指导老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均以在论文中做了明确的说明并表示了感谢。 学生签名: 日期: 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容一致。除了保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学教务处办理。 学生签名: 指导老师签名: 日期: 东南大学学士学位论文 摘要 校园数字视频监控系统设计 摘 要 随着科学技术和经济的飞速发展，高校的教学、管理都发生了巨大的变化，现代化的教学手段。现代化的管理模式已被广泛采用，数字视频监控系统这一新生事物，已显示出其巨大的发展潜力。到底数字视频监控系统如何在高等学校中扮演怎样的角色，而又数字视频监控系统怎样设计才更具合理性，更能融合高校的教学管理理念呢, 本文首先引入了数字视频监控系统等概念，介绍了国内外研究现状，为后面的方案设计做铺垫，然后根据绪论中的研究理论和自我理解，对目前几种比较常用的监控系统进行介绍。然后再结合东南大学校园监控的现状，设计了一套数字视频监控系统，最后对全文进行总结。 关键字:数字视频监控;方案设计;校园; I 东南大学学士学位论文 Abstract Abstract As science and technology and the rapid development of economy， college teaching， management has changed dramatically. Modern teaching methods， modern management model has been widely used，digital Video Surveillance System of the new things, has shown its great potential for development. Digital Video Surveillance System in the end how colleges and universities how to play the role of digital video monitoring system and how to design it is more reasonable， more integrated management of colleges and universities teaching it. In this paper， the introduction of digital video surveillance systems concept， introduced the study of the status quo at home and abroad for the program design behind, and then in accordance with the Introduction of the theory and self-understanding，several commonly used on the current monitoring system is introduced. Southeast University and then the status of the analysis， design a set of suitable Southeast University in the Digital Video Surveillance System， the full text of the final summing up， to draw final conclusions. Keywords: digital video surveillance; program design;campus; II 东南大学学士学位论文 目录 目 录 摘 要............................................................... I Abstract........................................................... II 第一章绪论 .................................................................... 1 1.1选题背景及意义............................................... 1 1.2相关研究简述................................................. 1 1.3论文的研究内容............................................... 2 第二章视频监控相关理论及应用简介 .................................................................... 3 2.1视频监控系统发展............................................. 3 2.2视频监控系统组成............................................. 4 2.3数字视频监控系统分析......................................... 5 2.3.1数字式监控系统的构建 ................................... 5 2.3.2 数字多媒体监控管理系统的特点........................... 6 2.2.3数字监控与传统监控的优势比较 ........................... 8 2.3.4数字视频监控的意义 ..................................... 9 2.4几种常见的视频监控应用系统介绍.............................. 10 第三章 校园数字视频监控系统设计的目标及功能要求................... 15 3.1校园基本情况................................................ 15 3.2校园数字视频监控系统设计的指导思想和原则.................... 16 3.3 校园数字视频监控系统设计的目标 ............................. 17 3.4 校园数字视频监控系统的功能要求 ............................. 18 第四章 校园数字视频监控系统的方案................................. 20 4.1系统的总体结构.............................................. 20 4.2 系统组成 ................................................... 21 第五章 校园数字视频监控系统方案实施的对策措施...................... 25 5.1监控图像受干扰以及解决方案.................................. 25 5.2 监控图像模糊不清的解决方案 ................................. 27 5(3.报警系统消除误报的措施 .................................... 28 5.4 传输干扰的解决方案 ......................................... 29 总结............................................................... 31 致 谢........................................................... 32 参考文献........................................................... 33 III 东南大学学士学位论文 第一章 绪论 第一章 绪论 1.1选题背景及意义 一个和谐温馨、安定有序的校园，不只是传播知识的殿堂，还应该成为学生生命健康成长的乐园。校园安全关系到学生能否健康成长，能否顺利完成学业，关系到老师能否在一个宁静、安全的环境中教书育人，为国家培养和造就各种人才。关系到家庭和社会对学校的信任，它是学校管理的底线，是学校发展中的支点，忽视学生生命安全无异于犯罪，必须采取有效得力的预防和控制措施，把保障校园安全放在首位。 随着高校新校区的落成和学生的大幅度扩招，校园安全防卫管理成为学校日常管理的一个重要方面。新校区面积大，校内保安人员巡逻的频度和覆盖度都很有限;同时，过多保安人员在大学校园内频频巡逻的景象，跟大学校园氛围亦不相称。因此，将数字监控系统引入高校校园安防管理，对提高高校管理水平、节约管理成本，以及营造优良的高校校园环境具有重要意义。 数字视频监控系统可以实现网络视频实时广播和监控、远程遥控摄像、远程录像等强大功能。它可以将监控信息直接转变为数字信号，通过计算机网络传输，使其在桌面计算机上显示出视频、音频信息。数字化视频监控系统与其它多种信息管理系统融合在一起，便可以大大提高学校管理水平和工作效率。同时可以借助网络设备连接其他的数字产品来扩大应用范围;远程传送的需求也越来越大，这表明视频监控技术已全面进入数字时代，基础设施的发展为视频监控技术的发展创造了条件，校园视频监控已经步入正轨。 目前，校园视频监控系统还不成熟，严重制约了校园视频监控的发展和视频监控作用的有效发挥。如何有效利用数字视频监控系统创造文明安全的校园环境，也是一个有意义的实际课题。 1.2相关研究简述 【1】余金昌(2005)指出随着数字信息技术、网络技术和监控系统发展的不断深入，监控系统前端设备对稳定性、可靠性、安全性等要求越来越高。他认为 【】1余金昌 . 基于校园网的远程数字视频监控系统设计。太原城市职业技术学院学报，2005，(4) 1 东南大学学士学位论文 第一章 绪论 嵌入式视频监控系统是以嵌入式设备为核心的符合现代视频技术发展潮流的监控系统，采用了开放性的标准协议、分布式的体系架构，具有功能全面，安装、操作简易，维护方便等特点，具有很高的性价比和可扩展能力。 【2】丁忠校(2007)在论文中指出随着计算机技术、图像处理技术和网络技术的发展普及，视频监控系统的数字化已成为必然趋势。同时也说明一般的校园视频监控系统正在或已经由传统的模拟视频监控系统升级改造为基于校园网的数字视频监控系统。 【3】贺建权(2008)的论文中提到随着高校规模的不断扩大，高校中仪器设备等固定资产的数量也不断增加，给学校的安全防护提出了更高的要求。采用数字化的监控安防系统具有快速、高效、成本低等特点。他指出应用先进的视频监控技术及探测报警设备可有效地实现各功能的集成与互补，提高设备的使用效益，降低管理成本，使系统具备优良的性价比。 1.3论文的研究内容 本文以东南大学校园监控为研究背景设计一套数字视频监控系统的方案。全文共分为五章，文章内容如下: 第一章，绪论。介绍本论题的背景，综述相关研究成果，介绍论文的主要研究内容。 第二章，相关理论及应用介绍。视频监控系统的理论回顾;介绍目前几家成熟的数字监控系统，介绍他们采用过程中积累的和教训。 第三章，校园数字视频监控系统设计的目标及功能要求。介绍东南大学的校园基本情况,给出系统设计的目标，分析系统的功能要求。 第四章，设计校园数字视频监控系统的解决方案，包括系统的总体结构，组成等。 第五章，校园数字视频监控系统方案实施时的对策措施。包括抑制监控图像干扰的实施方案，消除误报警的建议等。 【】2 丁忠校 (校园数字监控系统的运行效能研究(安防科技，2007，(2) 【】3 贺建权 . 高校数字视频监控系统工程设计.低压电器,2008,(12) 2 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 第二章 视频监控相关理论及应用简介 2.1视频监控系统发展 视频、图像是对客观事物形象、主动的描述，是直观而具体的信息表达形式，是人类最重要的信息载体。特别是在今天的信息社会，随着网络、通信和微电子技术快速发展和人民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，日益受到人们的青睐，监控产品也正经历着从模拟化向数字化、网络化的革命。 数字视频监控系统是以数字视频处理技术为核心，综合利用光电传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。数字视频监控系统除了具有传统闭路电视监视系统的所有功能外，还具有远程视频传输与回放、自动异常检测与报警、结构化的视频数据存储等功能。与数字视频监控系统相关的主要技术有视频数据压缩，视频的分析与理解，视频流的传输与回放和视频数据的存储。视频是在时间上近似连续的图像序列。在数字图像处理中，把照片这类单幅的图像称为静态图像(简称图像)，而把电视图像这类连续图像称为运动图像或视频。 视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。在九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。九十年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于PC机的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图象分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。 3 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 2.2视频监控系统组成 一个完整的视频监控系统主要由生成图像的摄像前端、传输线路、视频图像切换装置和后端成像设备等构成。 (1) 摄像部分。摄像部分通常由摄像机、手动或电动镜头、云台、防护罩、监听器、报警探测器和多功能解码器等部件组成,它们通过有线、无线或光纤传输媒介与中心控制系统的各种设备建立相应的联系(传输音视频信号及控制、报警信号) 。在实际的视频监控系统中,这些设备不一定同时使用,但实现监控现场图像采集的摄像机和镜头是必不可少的。 (2) 传输部分。视频信号传输方式有两大类,一类是用电缆传输的有线方式,如同轴电缆、平衡对电缆、光缆、电话线、网络线等;另一类是用超高频、微波、毫米波等进行传输的无线方式。 (3) 控制部分。传统的视频控制部分有矩阵切换控制器、多画面分割器等。微处理器、单片机的功能和性能的提高与增强, 各种专用LSIC、ASIC的出现和多媒体技术的应用,使得系统控制设备在功能、性能、可靠性和结构等方面都发生了很大的变化。视频监控系统的构成更加方便、灵活,与报警和出入口控制系统的接口更加,人机交互界面更为友好。 (4) 显示记录部分。显示记录部分设备包括监视器、录像机等。监视器是视频监控系统的终端显示设备。监视器成像就是将电信号转换成光信号的过程。在视频监控系统中可以是一台大屏幕监视器,也可能是由数十台监视器组成的电视墙。监视器应根据整套系统的技术性能指标及使用目的来选择。视频监视器的发展趋势是大屏幕化、平面化、液晶化和功能多样化。数字硬盘录像机(DVR)是现今视频监控系统中用于数字图像记录的常用设备,具有记录图像分辨率高、存储空间容量大、回放性能好、存取数据速度快、数据资源管理方便和可精确检索等特点。 4 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 2.3数字视频监控系统分析 2.3.1数字式监控系统的构建 一种构成数字式电视监控系统的可能结构由硬盘录像机、图像切换装置和网络传输接口三部分构成，具有多画面处理、录放像、矩阵控制、探测报警、远程传输等多种功能，为此需要在PC机平台上集成以下三类板卡，并应有USB或IEEE1394接口，以实现数据的快速交换。 (1) 图像输入、压缩及处理板块 1) 如果采用的是新型数字式摄像机，则其输出的是图像数据流VS(Video Streaming)，可以直接与PC机快速进行数据交换，将视频图像输入到PC控制主机中。 2) 如果采用的是模拟式CCD摄像机，则首先要经过系统的视频接口及处理模块，逐次从多路输入中选出一路进行A/D转换，并压缩成MPEG标准数据后予以存储。这样对于16路图像扫描输入速度，因有各路间的采集切换时间和系统开销，故速率一般为每路每秒数帧，但也有每秒25帧的实时产品。图像画面大小和清晰度有320×240、640×480及720×576等多种。 3) 在对图像显示速度要求不高的场合，也可采用价格低廉的CMOS数码照像机，新型机种的分辨率已能达到640×480，视其内快闪存储器容量的大小，存储图片的数量可达数百张之多。 (2)切换控制板块 其功能是通过软件来控制摄像机输入图像的切换，并按需要将切换图像送往各指定的显示器上。有模拟切换和数字切换两种不同的技术层次，数字切换可得到更好质量的图像，但因要采用有多个处理器并行处理的高速专用芯片，故其费用要比模拟切换贵很多。在以芯片实现切换控制之后，便可通过将分割显示图像数据流送往不同显示器的VRAM之中，循环刷新来达到显示的目的。此外，从理论上讲，还可以在图像输入采集切换与输出显示之间引入同步控制机制来实现。 图像的记录采用硬盘录像机，它不仅有500线以上的录像分辨率和巨大的存储空间，更能实现图像或报警事件的快速检索，是一种理想的将存储、分割、显示集于一身的数字化装置，其操作系统除了Windows外，还可采用Linux、RTOS、FreeBSD等操作系统，以便提高硬盘录像机的可靠性和简化操作的复杂性。 5 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 (3)网络连接与远程传输板块 早期的视频图像远程传输和联网一般都是基于计算机之间的低层控制通讯网络，如RS232/RS485通信协议，由于RS232/RS485通信协议没有路由功能，因此只能做到点到点的连接，另外，RS232/RS485通信协议也没有纠错功能，因此在发生通讯错误时，联网功能就失败。因此新型的远程视频图像传输需要改进为通过LAN传输联网的系统。 对于CCTV而言，要求的是全数字的视频信息联网，数字CCTV主机相当于一个网络视频服务器，所有对视频的需求都由视频服务器控制和完成。当前由于视频压缩技术的发展和LAN及Internet的普及，网络带宽成本正在下降，千兆以太网及高端路由器产品使局域网与广域网的界限也越来越模糊，同时带有IP地址的LAN接口摄像机、编解码器、硬盘录像机等也已经出现，这使得有可能建立视频信息网。 每一个视频信息网对外表现为一个视频网站，有IP地址，通过网关或路由器即可接入Internet，这样就可供其它远程用户访问。视频信息网对内表现为专用网，由视频服务器、键盘、编解码器等组成，带LAN接口的摄像机、编解码器等可直接连接到LAN上，而模拟式的CCD摄像机则需经过编码器才能挂到网上。 2.3.2 数字多媒体监控管理系统的特点 数字多媒体监控管理系统结合了传统监控系统技术、计算机多媒体技术、计算机现代通信技术及自动化控制技术，具有一般监控系统无法比拟的优点:传统的监控系统一般包括了切换、报警及控制功能。而数字多媒体监控管理系统不仅在计算机上实现了这些功能，还使得这些功能变得更加灵活和强大。并且利用现代通信技术，实现了系统之间的通信和集中控制;在切换上实现了全矩阵切换功能及各控制中心之间的视频交换;在控制上利用串行通信技术，利用二芯线实现整个系统的控制和通信，降低了系统成本，便于工程的布线安装。 (1) 监控效果更好 确保监控场所内财产和人身的高度安全，提高对灾害和突发事件的防御能力。只有计算机能完成这一复杂、艰巨、单一的工作，它不受各种人为的干扰，按部就班地按照预先设置的程序完成每一步工作;在监视外部的同时，对内部保 6 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 安人员同样起到监督作用，避免渎职的发生;数字多媒体监控管理系统中多媒体电子地图的引入，使监控布局更加合理，更加直观，能最大限度地避免疏漏;在传统报警头的基础上，融入最新的视频报警技术，可灵活机动地安插在视频覆盖的任何一个区域。 (2) 系统更灵活 数字多媒体监控管理系统率先提出了模块化管理的思想，将视频模块、音频模块、报警模块、云台和镜头的控制模块、行动输出模块、遥控开关模块等通过计算机将其管理起来，大大减少了工作难度，使施工变得更加简单。您只需将前端设备接到所对应的功能模块接线端子上，再根据用户的要求和监控现场实际情况，现场就可以生成与之相匹配，真正属于自己的多媒体监控系统。监控现场情况随时间的推移，不可能是一成不变的，用户也许会有这样那样的要求。而对于传统监控系统来说，现场繁杂的接线是不可思议的，任何一种变更都要花费很大的精力和物力，是任何一家工程商都不愿意接受的。但对于数字多媒体监控管理系统来说，它将这一繁杂的事物变得简单不能再简单，你只需根据客户要求将关联模块重新设置一下就可以了，最多花费你几分钟的时间，彻底免去你重新查线的烦恼。如果用户有一定的能力，也许只需拔通一个电话就可完成，充分发挥了系统自身的灵活性。 (3) 可实现网络化管理 网络是在计算机的基础上建立发展起来的，在信息高速公路蓬勃发展的今天，单一传统的监控系统因其通用性差，不易扩展，不能网络化等致命缺点，势必会被历史所淘汰。现代大型企业，诸如集团公司、连锁企业、商场、银行、邮电、电力等信息交流广泛的企业和部门，对管理提出了更高一层的要求。数字多媒体监控管理系统建立起以计算机为中心的监控平台，为今后向网络化发展奠定了坚实的基础。 (4) 可实现智能化控制 采用计算机为控制中心，通过系统软件实现控制界面的可视化，控制环境的多媒体化，可以方便地实现灵活机动的智能化控制。在保证监控设备正常运转的同时，一旦报警信息读入，能及时准确地做出反映。采取正确的处理行动，不是靠监控人员熟练的操作，临危不乱的心理素质和惊人的记忆力来完成的。传统系 7 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 统视频切换、音频切换、镜头云台控制、报警读入、行动输出等，相互之间是独立的，是象搭积木一样叠加成的，相互之间靠线连接在一起，一旦联动模式选定，就不能随便修改，连线十分复杂，不易维护，一旦有报警输入，需要操作人在极短的时间内完成一系列操作，对于七、八个点的小系统来说还可以实现，对于大、中系统来说是不可思议的。只有用数字多媒体监控管理系统，以计算机为核心实现智能化管理，将这五大部分有机地结合，靠计算机来分析、统计、处理，完成预定的每一步操作，才能真正做到临危不乱。 2.2.3数字监控与传统监控的优势比较 (1) 便于计算机处理。 由于对视频图像进行了数字化，所以可以充分利用计算机的快速处理能力，对其进行压缩、分析、存储和显示。通过视频分析，可以及时发现异常情况并进行联动报警，从而实现无人值守。 (2) 提供远程访问能力。 数字信息抗干扰能力强，不易受传输线路信号衰减的影响，而且能够进行加密传输，因而可以在数千公里之外实时监控现场。用户通过一个网络连接到他们的数字视频服务器，在他们选择的PC计算机上观看到所需的视频图像，连接的网络既可是局域网也可是广域网，也可以是一个通过电话线的拨号网络(一个Modem连接到单台计算机或连接到Internet)。而模拟系统则是不可能远程观看视频图像的。 (3) 便于查找。 在传统的模拟监控系统中，当出现问题时需要花大量时间观看录像带才能找到现场记录;而在数字视频监控系统中，利用计算机建立的索引，在几分钟内就能找到相应的现场记录。 (4) 提高了图像的质量与监控效率。 利用计算机可以对不清晰的图像进行去噪、锐化等处理，通过调整图像大小，借助显示器的高分辨率，可以观看到清晰的高质量图像。此外，可以在一台显示器上同时观看16路甚至32路视频图像。 (5) 系统易于管理和维护。 8 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 数字视频监控系统主要由电子设备组成，集成度高，视频传输可利用有线或无线信道。这样，整个系统是模块化结构，体积小，易于安装、使用和维护。采用数字视频监控系统，故障率大大降低。而视频录像带则易遭破坏或磨损。此外，数字视频监控系统的运行是完全自动的，不需要人去介入。即使发生电源故障，数字视频监控系统具有的自举(reboots)功能将能继续电源中断时所做的事情。 (6) 取消了视频录像带。 与记录在视频录像带上不同，数字视频监控系统是将视频图像记录在视频服务器中的计算机硬磁盘上，其最大优点是既能够提高存储图像的清晰度又能够快速检索到所存储的图像。作为对比资料，普通制式录像带存储图像的分辨率一般为240线，最高也就300线，这与前端摄像机具有480线的图像分辨率显得不相称，致使从录像带放出图像往往不够清晰，影响到使用的效果。相反，记录在硬磁盘上图像的分辨率能够达到近500线，图像的清晰度高。为了能看到你感兴趣的视频图像，仅需键入需要的时间值和摄像机号后，几秒钟后通过搜索硬磁盘即可将结果显现在计算机的显示器屏幕上，根据需要，你可打印它、在网上作E-mail发送，也可将其继续保存在硬盘，或者从硬盘中将其删除。 正是由于数字视频监控具有传统模拟监控无法比拟的优点，而且符合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势，所以数字视频监控正在逐步取代模拟监控，广泛应用于各行各业。 2.3.4数字视频监控的意义 用计算机作为监控的中心，并且把多媒体技术、网络技术、视频技术应用到监控上，已经完全超越出传统保安监控的范畴，所引入的思想理念带动了高新技术的发展和社会的进步，是一次里程碑的飞越，具有深远的现实意义: (1) 可观的经济效益 数字视频监控系统的远程访问能力为业主和经理提供了一个商业管理工具，可用于贵重物品的管理和重要人员的有效时间管理。一天24小时的远程可视能力也改善了监控系统值班人员的生活质量。这样，使得数字视频监控系统的潜在市场要比模拟视频监控系统大得多。餐饮业、银行业、老年银发族护理、婴幼儿看护业都需要这种远程访问数字视频监控系统。有了它，作为白领阶层如果无法 9 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 经常在家照顾父母，只要将其PC机插入任何电话线，再拨通受口令保护的自己的数字视频服务器，就可以在外实时看到家里所发生的一切。 (2) 强大的威慑力 “安全的可靠的监控系统通过计算机智能化管理，使报警布局更加趋于合理。计算机将安防工作做得有条不紊，避免了任何疏漏，并充分利用多媒体特性，结合实时捕捉、视频报警、硬盘录像等技术，使防范工作更安全，更周到，更方便，对罪犯起到了强大的威慑力，能更有效地防止犯罪;严密的计算机监控网络，跨越地域时空，实时跟踪每一个监控现场;迅速的反映能力，能更有效地打击犯罪。” (3) 减轻保卫强度 保卫工作看似简单，但很繁琐，艰巨，责任重大。黄金眼多媒体监控管理系统的高度智能化，进一步把保卫人员从枯燥无味的工作中解脱出来，在提高安全性的同时，减轻了工作强度:其独特的网络功能，免去了领导安全检查的辛劳;结合可视化编程技术，良好的操作界面，提高操作员的操作兴趣，更加有利于人机配合监视，提高安全性。 (4) 进一步奠定发展的基础 二十一世纪是监控系统全面进入到计算机网络的时代，废弃传统系统，选择以计算机核心的多媒体监控管理系统，为今后向更高、更远的发展奠定了基础。基于计算机，我们可以不断地将最新、最好的科技引进来，更有利于与时代接轨。将目前监控仅用于安防的目的，向更高的更远的方面发展，融合环境监测、消防安全、自动化控制、网络通讯、智能管理等多方面，使之成为一个整体，相互依托，势必会创造出强大的生产力，促进企业的不断发展。 2.4几种常见的视频监控应用系统介绍 (1)视频监控与监控系统 - VSAM 在1996年至1999年间，美国国防高级研究局(DARPA)资助卡内基梅隆大学、戴维SARNOFF研究中心等著名大学和公司合作，联合研制了视频监视与监控系统VSAM，目标是开发自动视频理解技术;用于实现未来战争中人力监控费用昂贵、非常危险或者人力无法实现等场合的监控。 10 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 VSAM是一个战场监控系统，目前处于试用阶段，主要功能包括: 1) 融合多种类型的传感器，对监控地区进行全方位的昼夜监控。信号采集设备有摄像机、音频采集头、红外和微波报警探测器、温度探测器、电流电压数据采集器等。可遥控操作设备包括电动三可变镜头、全方位云台、室外电控防护罩、电控自动门、射灯开关等。 2) 具有先进的视频分析处理器。不但能检测和识别异常对象的类型，还能分析与预测人的活动。根据运动对象行为的危害性进行自动提示和报警。 3) 由Internet、Intranet和局域网构成的先进网络传输系统，支持多种通信线路连接。可将图像信号通过光缆直接传送到总控中心，在视频分析基础上将检测到的异常情况以文字形式传送到监控总控制台。这不仅有效减少了网络带宽的压力，而且操作员只需查看文字信息，一人就可监控网络上的所有监控点。 4) 使用地理信息和三维建模技术提供可视化图形操作界面。当视频分析处理器报告了运动对象、对象类别及位置之后，操作员不仅可以使用虚拟的对象(人、汽车、坦克等)在地理信息界面上进行标记，而且还能在辅助窗口观察对象的真实活动情况。 5) 机载航空摄像机不需要经常性的人工操纵就能自动对准地面监视目标，实现对重要目标的长时间监视;自动协调多个图像传感器无缝接入，实现整个战场场景的监视。 因此，VSAM不但能进行一般性的军事安全监控，如军事基地、军械弹药库和边海防线的监控;而且能够进行局部战争战场的实时监控，如敌方军力部署及调动情况等。 (2) 视频监控系统 - TOYA NAV TOYA NAV是由北京华航科技所研发。TOYA NAV网络视频传输监控系统采用最先进的视频采集压缩格式-H.264,能够在网络上实时传输16路音视频图像并能对视频图像进行控制/录像/回放。TOYA NAV网络视频传输监控系统是一种基于TCP/IP协议来构建的,在距离上没有限制,网络延伸到何处,视频监控图像就可以布控到何处。 视频监控系统特点: 1) 采用世界先进的H.264压缩格式,占用硬盘空间小,网络远程传输速度快; 11 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 2) 利用鼠标任意设置报警区域和灵敏度,捕捉任何细微动作并自动录入硬盘存储; 3) 无缝接入,在网络中的任意一个节点处安装一套相应的远程监控软件,即可构成远程监控中心; 4) 安全性高,远程监控计算机需要经过主机端授权才能登录; 5) 保密性好,视频监控主机的视频信号以加密压缩方式形成网络数据包,在远程传输中保密性更好; 6) 以IP地址来进行图像/声音/数据的传输,真正实现远程综合监控。 视频监控系统主要技术参数: 1) 视频输入:最多可连接16路视频输入,16路全实时监控; 2) 压缩格式:采用最先进的H.264视频采集压缩格式; 3) 画面分割:可选择单路、四路、九路、全屏等多种画面分割显示 ; 4) 云台镜头:直接在屏幕上控制云台上下左右的运动,镜头的光圈,焦距; 5) 回放检索:按时间,日期,摄像机编号分别回放检索 ; 6) 通过LWN/WAN等方式进行远程访问与控制。 (3) 数字视频监控系统 - Cellstack Telindus 集团推出了适合地铁要求的网络化数字视频监控系统— Cellstack 数字视频监控系统解决方案。Cellstack 解决方案是一个嵌入式的数字化、网络化解决方案。如图2-1 所示,首先,将各车站视频的摄像头、云台和摄像机的控制信号直接接入各车站的视频交换机Centauri , 同时Centauri 接入高性能的155M ATM 传输网,在八通线另一端的控制中心,Cen2 tauri 直接将视频信号输出到监视器并将控制信号传输到计算机的操作平台及传统操作键盘,实现高质量的视频及控制传输功能,完成信息的发布及预定动作的执行,形成一个两端是传统模拟设备、中间环节全数字化的整体解决方案。 Cellstack 所提供的是面向连接和控制的综合视频、音频数据控制处理系统,其连接接口均符合相关的行业标准或国际标准,中间的传输网络采用目前成熟 ATM 宽带网络。ATM 宽带网络现广的、使用最多的传输多媒体信号的成熟网络— 泛应用于电信运营商骨干及大型企业网,其高效、稳定的传输多媒体的能力得到 12 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 业界最好的评价,可提供多服务网络的统一治理及良好的网络服务质量(QOS) ,网络能区别紧急的和非紧急的应用及在数据、语音、视频的网络连接中不会产生冲突。 图2-1 Cellstack 网络化数字视频监控系统 Cellstack 数字化视频监控系统代表了视频监控发展潮流的数字化视频解决方案,遵循相关的国际标准、行业标准,最大限度地容纳相关技术、兼容设备,数字监控设备直接输出云台的控制信号( 支持RS -232Π 422Π485 多种协议) 。远程视频信号切换的指令通过骨干网络和视频信号一起直接传输,不再需要复杂的控制信号传输网络,大大简化了系统设计,提高了系统的可靠性,且一个摄象机的信号可以发送给多个监视器, 当同一个设备上有多个相同的视频信号时,只占用一个视频流的骨干带宽。 Cellstack的优点: Cellstack 的产品非常易于操作与维护,它提供极其轻易的接入方法及友善 方便治理维护。摄像机的具体位置以直观的方式显示在的数字化地图人机界面, 数字化地图上,并提供必要的状态信息、诊断、测试及维护功能以及统计信息。Cellstack 系列设备答应维护人员在带电情况下进行拔接各种插板、远程软件下载升级、在线容量伸缩等操作。同时,Cellstack 解决方案可以把当前传统监控系统集成到一个高级的、基于度、实时的网络化数字视频服务,将能大大增强提供信Cellstack 的网络中。用户可以继续沿用以前的摄影息资源的服务能力,协助保障快速、高效、安全的城市机、大量的控制与遥控系统、模拟多路复用器以及存储地铁轨道交通,并且能为城市工程抢险、紧急医疗救设备,从而阶段性地过 13 东南大学学士学位论文 第二章 视频监控相关理论及应用简介 渡到一个全数字化的高级方案。护、防灾救灾以至国防需要等提供综合服务。可最大限度地融合原有系统,逐步实现全系统改造,有效地保护用户已有资源。 14 东南大学学士学位论文 第三章 校园数字视频监控系统设计的目标及功能要求 第三章 校园数字视频监控系统设计的目标及功能要求 3.1校园基本情况 东南大学九龙湖校区坐落在江宁经济技术开发区，占地面积3700亩。校区位于开发区南部的九龙湖畔，机场高速路以东，宁溧路以西，南京市二环路以北，距四牌楼校区约20公里。江宁是南京市未来发展的主要区域，九龙湖校区所处的江宁经济技术开发区位于南京市区与禄口机场之间。区内路网纵横、山清水秀、基础设施完备、区位优势明显，目前是南京三个开发区中引进资金最多、成长最快、发展势头最好的开发区。学校发挥以工为特色、多学科综合的优势，与企业和社会形成良性互动，为经济建设和社会发展服务。 九龙湖校区加快了新一轮学校建设发展，同时也为实现学校奋斗目标奠定了最基本最重要的物质条件。 九龙湖校区的建设将极大地拓展我校未来的发展空间，改变目前各校区的功能布局，学校的建设重点和管理重心也将发生很大变化， (1) 功能定位 九龙湖校区将会建设为东南大学主校区。是学校21世纪发展建设的主要区域，东大新百年形象的标志，展示学校形象和对外开放合作的窗口;学校行政管理中枢，本科生和研究生教育基地、留学生培养基地、科学技术研究基地。 (2) 调整的基本设想 九龙湖校区建设是我校本世纪头十年建设和发展的重中之重，是实现新的百年辉煌的奠基之举，是布局调整的关键环节。新区建设规模大、投资力度强、质量要求高、建设周期长，校区布局和功能定位调整必须从这一实际出发，既要坚定不移地围绕学校总体目标积极推进，又要考虑各方面的实际情况，统筹兼顾、分步实施、实事求是、量力而行。 学校党政机关的大部和部分院系机关的主体搬到九龙湖主校区; 学校直属单位和教学、实验等教学辅助部门、后勤服务部门根据需要 15 东南大学学士学位论文 第三章 校园数字视频监控系统设计的目标及功能要求 将主体大部搬入九龙湖主校区; 除建筑系、医学院等少部分院系外，绝大部分一至三年级本科生教育全部搬到九龙湖校区; 部分院系的四年级本科生与研究生搬至九龙湖校区; 为本科教育服务的基础实验室、专业基础实验室，部分为高层次人才培养和科研服务的专业实验室搬迁至九龙湖校区。 东南大学九龙湖校区学生老师人数巨大，九龙湖校区现在学生规模为本科生12000左右;研究生3400人，其中博士生900人。以后学生总规模会在3.2万人左右，其中本科生2万人，研究生1.2万人。 校园的地图俯瞰图如图3-1所示: 图3-1 东南大学九龙湖校区建筑及道路平面图 3.2校园数字视频监控系统设计的指导思想和原则 (1) 设计指导思想 大学校园作为教书育人的和科学研究的场所，是知识产生色美。校区视频监控系统设计立意要新，起点要高，要具有超前意识，留有发展余地。本解决方案以满足实际应用为出发点，在保证系统效果的同时，视频传输方面尽量利用校园 16 东南大学学士学位论文 第三章 校园数字视频监控系统设计的目标及功能要求 现有的资源设备以求最大程度降低系统造价，同时系统应具备功能完善、高稳定性、低维护性、可灵活扩容性等特点。 (2) 设计原则 主要依据校园监控应用的实际需求，在设计时着重参考《工业电视系统工程设计规范》、《MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码(6部分)》、《100BASE-TX快速以太网接口标准》、《电视监控工程程序与要求》等标准。 1) 校园视频监控系统设计的先进性原则: 充分考虑电子信息技术的突飞猛进发展趋势，采用国内外成熟的技术，起点要高，在技术上具有一定的超前性，保证校园视频监控系统建成为先进的网络化，智能化程度高;防范严密的综合安全防范系统; 2) 校园视频监控系统设计的实用性原则: 以实用为主，在工程设计和实现的过程中，始终要把使用单位的实际需求放在首位，做到灵活、好用。充分分析视频监控系统的需求及学校环境情况，采用优质设备，满足安防要求，保证操作方便耐久实用; 3) 校园视频监控系统设计的扩展性原则: 校园视频监控系统可集中管理、监控，分散控制，总体结构具有较强兼容性和可扩展性，既便于系统的充实、完善、改进和提高，又便于设备的更新、换代; 4) 校园视频监控系统设计的经济性原则: 校园视频监控系统优化设计，子系统具有标准化、模块化 ，在实现先进性和保证可行性的前提下，达到较优的性能价格比。 3.3 校园数字视频监控系统设计的目标 (1) 性能、功能先进 设备选型要保证技术领先，性能可靠，操作简便、实用，维护简单，性能价格比最优，并留有扩展余地。设备采用均采用目前领先技术和生产工艺制造，系统建成后，三至五年不会落后淘汰。 (2) 系统功能完善 可以实现各种实际应用中所需要的功能。 (3) 操作简单实用 17 东南大学学士学位论文 第三章 校园数字视频监控系统设计的目标及功能要求 采用高科技手段，进行智能化设计，尽量减少系统操作的复杂性。并作到系 统工作稳定可靠，维护简单。 (4) 外观效果美观 前端装置安装均考虑安全性、隐蔽性及美观性。 (5) 系统稳定性、可靠性 所选硬件均选用先进、成熟、可靠的产品，且具备良好运行业绩。 (6) 系统先进性 采用目前最先进的软硬件组合，使系统兼容性、升级、扩展更容易，并采取 模块结构维护简单化。 (7) 易操作性和实时性 所有操作均采用WINDOWS标准窗口操作，并使信号实时上传，真正做到实 时性。 (8) 低维护性 通过模块化、层次化的设计可基本实现系统的免维护。 (9) 可扩容性 可根据需要方便地进行网络逐级汇接，增减各类前端设备等。 3.4 校园数字视频监控系统的功能要求 (1) 远程校园巡查 监控中心的管理人员通过联网电脑可以随时远程监视校园任意角落的实时状况并在需要时进行录像保存，也可以通过电脑向前端发出控制指令，调整校园摄像机焦距或云台以便于局部细节观察。 (2) 本地录像 校园治安管理部门可以保存一定时间段的本地监控录像资料(可以利用已有普通电脑兼作为录像主机，就可以对本地的图像数据进行保存。)，从而为上级主管部门以及公安部门提供突发事件事后分析的有效依据。 (3) 远程在线录像资料的智能化检索、回放、保存 采用国内先进的流转发技术，监控中心的管理人员可以随时远程访问校园各监控点的录像主机，并可按时间、地点名称、摄像机编号等要素进行录像资料的 18 东南大学学士学位论文 第三章 校园数字视频监控系统设计的目标及功能要求 智能化快速检索和回放显示，在必要的情况下还可以将相关录像资料转录到监控中心的电脑硬盘上，从而避免了监控中心组建庞大录像存储服务器的高额投入。 (4) 灵活的多用户、多层次监控模式 校园、公安等监管部门以及学校治安管理部门可以共享系统资源而无须重复建设，各自在授权范围内对校园实施远程监控或录像调用回放等功能。 (5) 无限的无缝扩展能力 针对系统内监控点数量的增加，上级监控中心无须增加任何设备，而仅需在新增监控点内增加相应的网络视频服务器以及摄像机设备即可，简单的结构可以组成庞大的监控网络系统。 (6) 安全性高 图像掩码技术，防止非法篡改录像资料;授权分级管理，系统登录、操作均进行权限查验;强大的日志管理功能。 (7) 网上路演 该系统支持对任何用户开放(在监管部门许可范围内)，任何被授权的互联网络用户都可登陆观看监控点现场情况。 19 东南大学学士学位论文 第四章 校园数字视屏监控系统的方案 第四章 校园数字视频监控系统的方案 4.1系统的总体结构 校园安全监控系统对于纳入监控范围的监控点数量是没有限制的，主要视其应用环境的网络状况。因此基本上系统规模可根据需监控点数量自由组合定义，同时系统可按多级组网的方式，形成大规模的远程集中监控网络。 根据校园安全的应用特点及管理模式，其安全监控系统基本上分为监管部门巡查中心(学校监管部门和公安监管部门)和前端监控本地录像系统的二级网络结构方式。系统在前端监控装备一台或多台网络视频服务器(具体数量视校园监控摄像机数量的多少)，完成对视频信号的数字化编码压缩处理并保存在本地录像主机，同时打包成IP 数据包上传网络。监管部门巡查中心监控主机通过接入校园网或互联网通过IP 寻址和前端监控部门建立联接，接收前端网络视频服务器上传的视频信息并通过“校园监控系统管理软件”进行远程实时监控，也可以访问远程监控点的录像主机回放、保存原始录像资料。其结构图如图4-1: 图4-1:校园监控系统结构图 20 东南大学学士学位论文 第四章 校园数字视屏监控系统的方案 4.2 系统组成 校园网络视频监控系统利用现有的校园网络，多整个校园的教学楼、实验楼、学生宿舍、学生食堂、校园的主要出入口及重要公共场所进行监控。 在教学楼、实验楼的各个出入口及楼道安装红外一体化彩色摄像机，在学生宿舍出入口、学校食堂的库房及餐厅安装红外一体化彩色摄像机，校园的大门口及公共场所安装带云台红外一体化彩色摄像机。(备注:选用红外摄像机主要是为了晚上的安全)。所有摄像机的视频监控图像将通过校园内已建成的校园网传送到各个校领导的办公机上(包括校长办公室、保卫处等)，校领导只要输入正确的用户名和密码，既可看多达16路的实时图像，并能够对图像进行控制、录像、回放。可以实现一点对多点，多点对多点，多点对一点的实时监控。 利用现有的校园网络资源,同时借助校园网络富余光纤进行网络数据传输,实现校园网络视频监控系统的全部功能.方案采用先分散后集中的方式进行实施,即将每座楼作为一个独立分系统,由一台到两台网络数字监控主机对全楼进行监控,在控制中心无法定位的情况下,设计一个虚拟网络监控中心,在校园网中的任一节点接入一台普通的电脑,使之成为一个网络监控中心,可随意调看系统中任一分系统的任一画面.这样,在二期工程未建设之前,采用虚拟的网络监控报警中心的方式,同样能达到全方位监控的目的.真正的网络监控报警中心,在每个独立分系统建成后建设,条件不成熟时也可以不建设,不会对全系统有任何影响,从而可以灵活地利用现有资源,进行单个分系统建设,最后条件成熟时,再建设一个总的监控中心.每幢楼宇的监控系统,即可单独使用,又可以有机的进行组合,实现 从而实现多点对一点,一点对多点的实时监控。 全方位、全天候的联网监控, 根据校园监控的应用特点及管理模式，颂大校园安全监控系统基本上分为监管部门巡查中心(学校监管部门和公安监管部门)和前端监控本地录像系统。 其中，监管部门巡查中心(学校监管部门和公安监管部门)主要包括监控管理主机、显示设备、录像资料存储设备以及校园安全监控系统应用软件。前端校园监控点本地录像系统包括摄像机及配件、网络视频服务器等。 监控摄像机采集的视频图像信号(如校园出入口、教学楼、宿舍等重要地点的图像信号)，由网络视频服务器压缩编码后，通过网络上传到监控中心，完成 21 东南大学学士学位论文 第四章 校园数字视屏监控系统的方案 实时监控，掌握校园场景情况。监控中心可实施对校园监控设备的管理、告警信息的查询、图像浏览和控制等功能。考虑到校园安全监控系统建设的特点，颂大校园安全监控系统具备良好的可扩展性。各功能部分采用模块化结构，非常易于扩容、组网方便、配置灵活，并具有良好的用户接口。 1) 在系统增加新的校园监控点时，只须将该校园监控点网络视频服务器接入网络并在中心做简单配置即可; 2) 系统各项功能和运行状态不受扩建影响; 3) 系统具备多级组网能力以至组建全区乃至全省的校园监控网络。 (1) 前端监控部分 校园监控前端部分设备安装在校园各现场，完成校园现场各种视频图像信号的采集、处理、上传，主要可分为网络视频服务器和外围监控设备两大部分。网络视频服务器是校园安全监控系统的核心设备，主要功能包括: 1) 采集各校园监控点现场的视频图像信号，经过压缩编码后上传到监管部门巡查中心; 2) 在需要时，通过现场连接的解码器，根据监控中心操作发出来的命令控制视频切换、控制镜头聚焦、近景/远景、光圈调节，控制云台上下、左右和自动巡视动作; 3) 如系统安装有报警设备，可以根据报警设备发出的报警信息，实现警视联动录像功能，自动启动告警照明灯、警铃等受控设备，自动以字幕、声光提示报警加以说明。实现一定区域内的防盗报警功能。 由于校园监控点的实际监控环境不同，外围监控设备的类型、构成和组织结构，尤其是摄像点的布置和摄像机的类型数量具有一定的差异，总体上以满足图像监控基本目标和要求为原则进行配置。外围监控设备主要包括彩色摄像机或黑白摄像机等，以及配套的云台、防护罩、支架和云镜解码器等。 (2) 监管部门巡查中心 巡查中心的概念包括公安监管部门巡查中心、校园治安监管部门。校园治安监管部门的基本功能是完成校园监控图像的实时显示、控制、存储、管理等功能，其硬件系统主要由监控主机、显示设备、网络接口设备、存储打印设备等组成，其核心是“校园监控系统管理软件”。 22 东南大学学士学位论文 第四章 校园数字视屏监控系统的方案 监控主机作为监控中心的系统操作平台，主要负责接收、存储、分析、统计和查询远端校园监控点上传的视频、告警、数据信号，同时执行强大的系统管理功能，包括管理系统用户和设定用户权限、管理和配置系统设备、对报警信息进行联动处理、作为网络服务器管理网络用户和网络设备等等。而这一切功能都是以校园监控系统管理软件为核心实施的。 (3)主要设备介绍: 1)摄像机:安装网络视频监控系统一方面是为了保证整个学校的安全，另一方面是夜间防盗，而摄像机又是视频监控系统的眼睛，所选用的摄像机具有夜间监视功能，在本项目中安装目前最稳定/性价比最好的红外一体化带夜视功能的摄像机，外形设计美观大方，(能够实现夜间监视)能够实现全方位/全天候/全实时的监控，来保证整个校园的安全。 室外选用的设备是:TOYA-CC140红外一体化夜视摄像机(主要安装于公共场所和周界); 室内选用的设备是:TOYA-CC125红外一体化夜视摄像机(主要安装于是食堂、楼道内); 2)络视频监控主机(嵌入式监控主机):网络视频监控主机是整套系统的核心设备，本项目中选用性能稳定/运行可靠/技术先进的设备。本系统采用高性能32位嵌入式微处理器，嵌入式实时操作系统，保证了系统的高实时性、可靠性和稳定性,实现单双路视频和音频的全实时同步录像.系统同时配置了多种网络接口，可将压缩后音视频数据通过多种网络进行传输。主机支持TCP/IP、UDP协议，可以使用PC客户端软件通过以太网 或广域网远程设置系统的参数、实时浏览视频、查看系统状态，也可以通过网络远程存储当前的录像码流或备份已有的录像数据。 本项目中选用的设备是:TOYA SAV8004嵌入式数字监控主机(4路监控主机); 本项目中选用的设备是:TOYA SAV8008嵌入式数字监控主机(8路监控主机); 3)摄像机电源:摄像机电源的好坏直接影响摄像机的工作状态，所以电源也是一个关键。由于本项目比较特殊(主要是小学/中学，这些孩子安全意识不是很强)，采用的电源全部都是12V稳压电源，所有敷设的线缆都是弱电(摄像机 23 东南大学学士学位论文 第四章 校园数字视屏监控系统的方案 的电源从监控室直接走12V到前端给摄像机)，这样既不影响使用有保证了学校的安全(没有强电压)。 24 东南大学学士学位论文 第五章 校园数字视频监控系统方案实施的对策措施 第五章 校园数字视频监控系统方案实施的对策措施 5.1监控图像受干扰以及解决方案 (1) 监控图像受干扰 首先应区分是系统内部产生还是外侵干扰，还应区分产生干扰的部位，是摄像机前端、传输系统还是监控中心设备，常用“分割法”、“替代法”区分。图像干扰的现象及产生原因为: 1) 杂波干扰。表现为图像上混有杂乱的“横道”、“波纹”或一阵阵杂乱的飞点、刺、线状干扰，严重时导致图像模糊、扭曲、抖动、翻滚。此问题的原因多为: ? 视频插头与插座间接触不良，视频线接头压接、绞接点接触电阻变大，视频线屏蔽不好。 ? 视频接头靠在安装支架或立杆上有松接触。 ? 有些场所电磁环境恶劣，即使无上述缺陷也会出现图像干扰，如工业厂房、电梯轿箱等，需采取相应措施，有些要改变传输方式才能彻底消除干扰。 ? 市电叠加有尖峰、突变、杂波闯入引起干扰。 ? 光缆传输时，尾纤未拧到位或对接面受污。 2) 滚道干扰。表现为图像上叠加了上下缓慢移动的横条，显然这是交流市电或帧频干扰。 此问题的原因多为: ? 视频传输的起点和终点分别接地，两地存在交流电位差，干扰信号Vn与输入信号Vi叠加经传输线到达负载Ro，这是最常见的原因。 ? 直流电源不良，如直流稳压电源整流滤波电路内阻变大、电解电容漏液、过负载、电网电压过低等。直流电源不良常表现为屏幕上两横条干扰(100Hz)，其他电源干扰只有一横条(50Hz)。 ? 射频传输时，有时用高频电缆给信号放大器馈送50Hz交流电，传输设备的“交流过电扼流圈”过载磁饱和引起的交调。 25 东南大学学士学位论文 第五章 校园数字视频监控系统方案实施的对策措施 ? 射频传输时，系统过载交调，其他频道帧逆程干扰形成滚道，常伴有行逆程斜线干扰。 ? 网纹干扰。表现为图像上叠加了一张移动的细网，常与杂波干扰相伴出现。 此问题原因多为: ?无线电波闯入，以中短波广播电台干扰最多，所有引起杂波干扰的原因都可引入网纹干扰。 ? 医疗设备或高频注塑机等大功率高频工业设备、劣质无绳电话及对讲机、遥控设备等高频干扰。 ? 射频传输时，系统非线性引起的互调干扰。 3) 图像后面有淡的、负的、或不同步的其他图像。此问题的原因多为: ? 视频矩阵切换器通道隔离度下降、插件接触不良。 ? 当光端机、视频分配器、矩阵等设备未接公共地或接地不良，不同监视器又相接时，不同路径的视频信号会互相串扰，应改善接地，或各路独立“浮空”。 ? 射频传输时，相邻频道电平差太大，受邻近频道干扰。 ? 射频传输时，系统交调干扰。 以上几种干扰常不是孤立出现，应综合分析，一并排除。 (2)解决方案 1) 选用质量好的传输设备及配件。传输线接插头接触不良引起的故障占极大比例，尤其在沿海潮湿地区受盐雾侵蚀，问题更为突出，因此要选用优质的传输设备及配件，如视频电缆、BNC接头等，并加强防护。 规范安装工艺。 2) ? 所有接头应焊接。不允许压接、绞接，同时要严密可靠地包扎，防止与支架或立杆搭接。注意防止进水。 ? 传输电缆中间不要接头。定购长包装的线，短线用在近距离传输。应预埋备用线。 ? 走线要套管。线头线尾套管较难，如:进出地沟处、进出墙壁处、墙壁至摄像机罩间等，套管很难到达，是进水、断线等故障多发点，不可忽略。 ? 传输线尽量埋地，不架空，金属套管比PVC套管抗干扰，尽量采用。 26 东南大学学士学位论文 第五章 校园数字视频监控系统方案实施的对策措施 2) 制交流地电位差干扰。此干扰常令技术人员很棘手，抑制方法有: ? 一头“浮空”。摄像机、解码器及电缆与云台、支架、立杆之间尽可能在电接触上隔离。避免干扰信号经电接触传导，同时使摄像机前端“浮空”，不接地，可避免交流地电位差干扰，相当于CB断开，干扰源没有通路。“浮空”具有一定的防雷效果。但实际系统常做不到“浮空”，如传输起点接有其他设备必须接地时需采取下面将介绍的措施。 ? 频光耦合电路。注意收发两端的地线不可相接。 ? 视频变压器，，需注意防磁饱和非线性。Honeywell有几款摄像机自带“地隔离变压器”，光耦与视频变压器均隔断了地电位差干扰通路，可等效为“浮空”，但需要视频直流分量恢复。 ? 差分隔离电路。 ? 纵向扼流圈。 3) 抑制广播电台干扰。可采取提高传输电平、选用高屏蔽电缆、埋地、金属套管等措施，上述措施若不能彻底解决，可改光缆或双绞线平衡传输，距离电台太近时，只有数字网络传输能彻底消除此干扰。 4) 抑制射频传输时的干扰。射频传输干扰多为系统或设备性能等内部原因引起或无线电波干扰，所以设计、安装、调试、选择无干扰频点等环节都不可忽视，远距离传输需兼顾不同季节不同温度下的系统参数。 5)合理选择传输方案。应该在设计时进行勘测论证，根据现场电磁环境和气象环境合理选择传输方案，工程中改变传输方案，势必提高造价，延误工期。 5.2 监控图像模糊不清的解决方案 图像模糊不清的原因多为: 1) 头聚焦调整不到位。尤其是可变焦镜头，如果后焦距未调好，聚焦效果随焦距的不同而变，验收时常被混过关。后焦距的调校:即调校镜头的成像面，直至与CCD靶面重合，方法是: ? 摄取约三米景物，光圈调最大，焦距调最长，调准镜头聚焦; ? 再把焦距调最短; 27 东南大学学士学位论文 第五章 校园数字视频监控系统方案实施的对策措施 ? 松开后焦距调整环的螺钉(常为内六角)，调整后焦距调整环使图像清晰; ? 重复以上过程直至整个变焦范围内图像皆清晰; ? 定焦镜头只要一次性调准。 2) 传输太远、视频线老化、传输线及接头进水。表现为图像及彩色暗淡，严重时图像不稳，无彩色。 3) 摄像机罩或镜头受脏污、受遮挡。多发生于重烟、尘处，或污水能溅到处，或虫筑窝，空抛垃圾袋覆盖等，应常检查清除。冻库里或北方室外摄像机罩及镜头常因结露凝霜而图像模糊，需选用能除霜和水的机罩。 照度不够。尤其是地下车库、仓库、走廊，应及时更换损坏的照明灯。4) 红外射灯补光适用于黑白或彩色/黑白摄像机，注意红外光源功率有限，应尽量接近被照物;彩色摄象机滤光片会滤除红外线，不适用红外补光。 5) 监视器散焦。监视器显像管座受潮、受污、变质使聚焦电压(次高压)偏离，导致图像模糊最为常见，应予更换。 6) 射频传输时系统频率特性劣化。射频调制器用残留边带传输视频，以声表、LC、谐振腔等元、部件滤波器实现并保证多频道互不干扰，滤波器等参数或射频频率偏离就会造成接收端图像模糊。若是射频电平太低，图像模糊的同时满屏噪点。 7) 劣质摄像机、镜头、分割器分辨率低、清晰度低、灵敏度低等。 8) 图像重影、拖尾。这主要是传输系统阻抗失配，如监视器无环通输出时，应设在75欧低阻输入。另射频传输时，射频线芯线接通，屏蔽层断开会导致重影、拖尾。显像管老化会引起图像拖尾、暗淡。 5(3.报警系统消除误报的措施 银行、金库、监所报警系统报警可是特级警报，但经常演绎“狼来了”，浪费了宝贵紧缺的警力。报警灵敏度与误报常是矛盾，用户宁可误报，不可漏报，但经精心设计、安装、维护，二者可以兼顾，做到既不误报又不漏报，以下是一些经验。 (1)并联常闭触点、串联常开触点:如门窗，一旦被入侵而打开，并联常闭触点全开，两个以上触点同时探测被侵，可进一步证实警情，防止个别触点误动 28 东南大学学士学位论文 第五章 校园数字视频监控系统方案实施的对策措施 作引起的误报。 (2)加强维护:探头要定期擦拭清洗，确保探测灵敏度和防止误报。排虫:清除虫筑巢及死虫堆积。及时排除遮挡:例如树枝遮挡应予修剪。 (3)精心选择报警探头: 1) 能用红外栅栏时谨用对射探头。因为前者有三至五束红外线，且有编解码，而对射探头一般为一至两束，且无编解码。 2) 能用栅栏或对射探头时谨用双鉴探头。栅栏或对射均为实物遮挡探测，双鉴探头即为微波多普勒移动探测加被动红外探测，基于反射原理，易因室外目标经金属或镀膜玻璃折射等原因误报; 3) 能用有线传输时不用无线传输。无线探头一般由电池供电，且抗干扰性能不如有线探头。( 4) 常闭比常开可靠:电气接点从闭到开比从开到闭可靠。 5) 连线比触点可靠，如文物、贵重仪器，可直接用连线穿绕比触点报警更为可靠且造价低廉。选择方案不能怕麻烦、图简单，要根据现场条件和经济条件合理选择。 6)调整探头灵敏度:有些报警探头可调整灵敏度，如红外栅栏，不同接线适应不同探测距离，要精心设置。调准对射探头:发射端是“枪”，接收端是“靶”，应首先瞄准了“枪”让射线上“靶”，再调“靶”，要两人配合，用数字表测接收电平来调。 7)精心设置主机:如报警时延等参数要根据具体情况设定。主机上有些报告是多机连网时才有用，一些意义不大的报告应予删除，如市电恢复报告等。 (4)加强值班记录:查明每次误报原因予以排除，详细记录，长期多次的记录可发现规律性的内容，对找到系统问题的症结非常有用，并可举一反三。 5.4 传输干扰的解决方案 (1) 平衡传输。由于外界干扰(包括交流地电位差干扰)多为共模信号，平衡传输时，视频信号是经差分的，在传输终端，共模干扰被抑制几十分贝。另外，五类、超五类双绞线的双绞结构即双线平衡且空间上等间隔变换，使空中感应干 29 东南大学学士学位论文 第五章 校园数字视频监控系统方案实施的对策措施 扰得到抵消，所以具有良好的抗干扰性能。一根含四对双绞线的五类线可传输四路视频信号，其粗细和售价与一根相当直径的视频电缆差不多，性价比高。摄像机输出阻抗为75欧不平衡，五类及超五类双绞线为平衡100欧，用于传输视频信号需进行平衡变换，接入端变换的同时进行适当放大和频率预补偿，接收端反变换的同时进行频率再补偿，并把被传输线衰减的视频信号放大到1VP-P标准电平。 (2) 光缆传输。由于传输介质是光纤和激光，不受电信号干扰，所以抗干扰、抗雷击等电浪涌的性能很好，安全稳定。随着光缆及光端设备的成熟和降价，此方案应用于工业厂区、城市交通电视监控的远程传输，造价低效果好。 中频、射频传输。此方案就是广播电视传输方案，中频、射频调制是把(3) 基带视频信号频段搬移，可避开频率相对较低的干扰频谱，虽然调制后频率提高，单位线损提高，但倍频程下降，频率失真小，可实现高质量远程同轴电缆传输、无线发射、多路图像共缆传输、双向视频传输、数字视频传输、控制信号传输等。 (4) 数字网络传输。是最新的网络数字视频信号传输，其依附局域网或公共信息网，只要网络到达的地方就可监控，用户在授权的情况下，可以不受地域限制随时按需监控，数字传输的优越性在于其系统只要能辨别“0”和“1”就不会出错，抗干扰阈值很高，且其失真不会因距离的加长或处理环节的增加而积累，由于网络摄像机输出就是数字信号，其抗干扰性能是所有其他传输方案不可比拟的。 30 东南大学学士学位论文 总结 总结 随着科技的发展，校园数字视频监控系统是未来发展的主流趋势。。它改变了传统的校园管理观念，将校园管理引入一个新的时代。本论文针对东南大学自身的校园情况，对校园数字视频监控系统进行全面系统的研究。并且设计了一套适用于东南大学九龙校区的数字视频监控方案。方案中选用的核心硬件设备具有高性能、高可靠性、低功耗、免维护等特点。嵌入式结构，具有高度的稳定性。体积小巧，方便安装。并且，可以通过网络远程设置和管理，包括软件升级，无需现场人工维护和操作，极大的方便了系统的安装和维护。论文就东南大学九龙湖校区的校园特点，设计了具体的校园数字视频监控方案，并列出具体相关设备。并说明了在设计和施工中容易遇到的问题，并针对相关问题提出具体的解决方案。 由于时间有、搜集的资料不完整等主客观原因，论文仍旧存在这很多缺陷。列入，校园视频监控会对学生的学习与生活会产生怎样的影响等问题尚未考虑。由于此方案仅仅针对东南大学九龙校区，所以不适用于所有大学校园。这些可以再以后的论文写作中坐进一步该进。 31 东南大学学士学位论文 致谢 致 谢 经历了4个多月的努力，我的毕业设计终于接近尾声。回想起毕业设计时的点点滴滴，我的内心中充满了感激之情。 首先我要特别感谢我的毕业设计指导老师张玉林老师。张老师为教育培养我们付出很多心血。从我开始紧系毕业设计时，张老师就给予了认真悉心的知道。尤其在论文题目的确定和提纲的设定过程中，张老师及时给出了中肯的意见和建议，并尽早纠正我在论文写作中所犯的错误，使得我的毕业设计能够顺利的完成。正是在张老师的指导和建议下，我的毕业设计才拥有清晰的就够、顺畅的思路。 此外，我还要感谢我的朋友，感谢他们在我进行毕业设计这段时间内对我的支持和鼓励。我的舍友对我WORD软件运用上的技术指导，使得我的毕业设计可以按时完成。我远在他乡的朋友经常关系我毕业设计的进程，给我精神鼓励。他们的鼓励和支持是我不断进步的源泉。 最后，我还要感谢我的家人对我的物质支持和精神鼓励，感谢他们时刻关注我的成长。 大学的四年时光就要成为一段难以忘怀的历史，珍藏在记忆中。而我也将开始另一段旅程。在以后的生活中，我将牢记老师的教诲，在大家的支持和帮助下继续努力，追寻自己的梦想，成就自己的精彩人生～ 今天，我以我最大的努力完成了这篇论文，这不仅仅是我个人的成果，更是你们各位老师的成果。希望它能代表我各位师长们的敬意。 32 东南大学学士学位论文 参考文献 参考文献 【1】 余金昌 . 基于校园网的远程数字视频监控系统设计。太原城市职业技术 学院学报，2005，(4) 【2】丁忠校 (校园数字监控系统的运行效能研究(安防科技，2007，(2) 【3】贺建权 . 高校数字视频监控系统工程设计.低压电器,2008,(12) 【4】朱雷. 高校图书馆数字化安防综合监控系统的规划及实现. 情报探索， 2008，(10) 【5】 邓开发.数字视频监控中客户端系统的实现.计算机与数学工程，2008,(09) 【6】吕丹枝.基于校园网的数字视频监控系统.电脑知识与技术,2007,(07) 【7】孟凡蕊.数字视频监控系统的设计与实现.中国有限电视,2003,(23) 【8】焦丽江.基于校园网络的集散式数字视频监控系统. 大众科技, 2006,(02) 【9】李跃忠,李昌禧. 校园安全防范电视监控系统设计与实现. 电视技术, 2003,(12) 【10】黄俊. 校园监控问题调查. 安防科技, 2004,(04) 【11】韩照波. 智能校园安全监控系统的研究. 安防科技, 2007,(03) 【12】JILL M BOYCE, and ALEXIS M.TOURAPIS. Fast Efficient Channel Change.Consumer Electronics, 2005，(2) 【13】Santa Barbara .ITU-Telecommunications Standardization Sector Q 6/SG16(VCEG) Fourteenth Meeting, Sept 2001 【14】MARTA Karczewicz and RAGIP Kurceren. The SP-and SI-Frames Design for H.264/AVC.IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY, 2003, 13 (7) 【15】CHUNGLAE Cho,INTAK Han,YONGIL Jun ,and HYEONGHO Lee. Improvement of channel zapping time in IPTV services using the adjacent groups join-leave method .The6th International Conference,2004, (2) 【16】Joint Video Team(JVT)of ISO/IEC MPEG&ITU-T VCEG(ISO/IEC JTC1/SC29/WG11and ITU-T SG16Q.6)[C].17th Meeting. Nice,FR. 14-21October 2005, 33