| | |  | | 视频数据采集技术在安防领域的应用 | [来源] [作者] 本站编辑 [发表时间] 2008-6-29 15:43:00 | | 视频数据采集系统是当前视频安防行业的核心系统，从最早的全模拟阶段已经基本过渡到数字化阶段，目前正在朝着网络化、智能化的方向发展。而其中包含的内容也在一天天不断的丰富，从最前端的ccd、 cmos感光器件开始，一系列a／ d转换、编码压缩以及数据存储、传输、分析等众多环节的技术也在一天天不断的进步。目前较为流行的视频采集系统主要还是以dvr（数字硬盘录像机）为核心，配以前端的各种类型的摄像头、云台、报警设备等以及后端的各种显示设备共同组成一个视频监控单元。所有这些单元再接入大型的数字网络系统，由统一的管理平台来进行管理。在这一系统中，前端摄像机作为整个系统的视频信号源，其输出信号的质量是整个系统视频效果好坏的前提，其输出信号的形式也决定了整个系统的架构方式。
模拟视频采集系统正向着数字网络视频采集系统发展
传统的摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传感器、a／d转换器、dsp、外部报警、控制接口等部分组成。镜头作为摄像机的前端部件，有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变信等种类。图像传感器有cmos和ccd两种模式，输出一般为cvbs信号。
随着数字化、网络化的不断延伸和发展，越来越多的传统的模拟摄像头被最新的数字网络摄像机所替代；以dvr为核心的数字视频监控系统也逐渐向着由ip camera、dvs和nvr等组成的新型网络视频监控系统转变。
网络摄像机除了包含模拟摄像机的大部分特性立外，最大的区别就是输出的视频信号不再是传统所用的同轴电缆传输的模拟信号，而是直接通过网络传输的全数字信号。其基本工作原理是：图像信号经过镜头输入及声音信号经过麦克风输入后，由图像传感器和声音传感器转化为电信号，a／d转换器将模拟电信号转换为数字电信号，再经过编码器按一定的编码标准进行编码压缩，再在中央控制器的控制了，按一定的网络协议送到局域网或问ternet；问时，控制器还可以接收报警信号及内外发送各种控制信号。
网络摄像机的应用，使得图像监控技术有了一个质的飞跃。首先，网络的综合布城代替了传统的视频模拟布城，实现了真正的三网（视频、音频、数据哈一，网络摄像机即插即用；工程实施简便，系统扩充方便；其次，跨区域远程监控成为可能；特别是利用互联网的图像监控己经没有距离限制，而且图像清晰、稳定可靠；再者，图像的存储、检索十分安全、方便，可导地存储．多机备份存储以及快速非线性变我等。
目前，在安防领域应用的前端视频采集器一般都是基于ccd和cmos两种可见光传感器的摄像机，除此之外，红外热像仪则是针对可见光之外红外信号进行信号采集、成像的视频采集设备。其主要工作原理是：前端探测器探测目标物体的红外辐射，通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像，其核心器器件和技术主要为焦平面探测器、后续电路、图像处理软件等三部分。
其中，焦平面探测器用于感知目标物体的温度分布，并转换为微弱的电信号；后续电路将微弱的电信号进行电子学放大和逻辑处理，从而能够清晰地采集到目标物体温度分布情况；图像处理软件则对上述放大后的输出电信号进行处理，呈现为目标物体温度分布的可见光图像。
根据红外热像仪中的核心部件——探测器的工作方式不同，红外热像仪可以分为制冷型红外热像仪和非制冷型红外热像仪。
制冷型红外热像仪所使用的制冷型探测器，是利用探测器在冷却的环境下，具有敏感度高的特点研制而成的。制冷型探测器需要使用特殊的非硅基半导体材料，价格昂贵。而且，制冷型探测器在使用时需要利用特殊的设备冷却至液氮温度（约零下200度），因此制冷型红外热像仪的体积大、寿命短、价格高，但制冷型红外热像仪的灵敏度高，所以主要应用于军事、航天等高端领域。同制冷型相比，非制冷型红外热像仪具有低成本、低功耗、长寿命、小型化等技术优势，但灵敏度不及制冷型红外热像仪。近几年来，随着非制冷焦平面阵列技术的突破，非制冷型红外热像仪灵敏度大幅提高，非制冷型红外热像仪在民用及军事方面得
到了广泛的应用。
传统的红外热像仪一般应用在钢铁、石化、电力、医疗、消防、考古、交通、农业和地质等许多领域。随着近几年安防行业的不断发展；红外热像仪也越来越多的被应用到视频安防领域。一些公司还专门针对视频安防行业推出了基于非制冷型红外焦平面探测器的红外网络摄像机。但是，前端探测器生产一直是红外热像仪的技术难点。到目前为止，国内的红外热像仪生产厂家对于该器件都是依赖从国外进口。同时受技术、价格等因素的影响很大程度上也制约了红外热像仪的大量应用。
制约网络摄像机应用的重要问题：视频信号传输的问题
传统的模拟视频信号的传输一般是通过同轴电缆传输，存在的主要问题就是信号干扰和传输距离的问题。而目前的网络摄像机就有效的解决了这两个问题，由于传输的完全是数字信号，抗干扰性大大加强，而目通过网络传输，传输的距离也是模拟摄像机所不能比拟的。但是，网络摄像机同样也面临着两种重要的问题即网络传输中断和网络带宽限制。造成网络中断的原因很多，如网络设备故障，网络拥塞，甚至可能由于操作人员的错误操作等都可以造成网络传输的中断。我们知道，视频监控系统对数据的连续性要求很高，这就要求数据传输的过程中尽量要避免由干网络中断而造成的数据丢失。
那么，nvr如何来应对网络中断呢？目前，应对这一问题的方法主要是通过自动网络填补技术来实现。另外，网络带宽问题也是目前数字视频信号传输面临的一个需要解决的问题，目前视频编码的方式普遍采用的是h．264编码，分辨率一般为cif或d1，单路图传输码率一般在500k到1．5m之间，按照目前国内网络的带宽条件，传输多路以上的码流显得十分的困难。
高清晰、高分辨率是视频采集技术追求的目标
高清晰、高分辨率永远是视频技术不断追求的一个目标，同样，在视频安防领域，对图像质量的要求也是不断朝着这一方向发展。从cif分辨率到di分辨率，再到现在呼声很高的ho分辨率，我们看到的是用户对视频质量、视频清晰度的要求在一步步提高。而要实现高清晰、高分辨率的首要条件是前端视频采集设备必须要能够输出高清晰、高分辨率的原始图像信号。
目前，市面上较为流行的前端视频采集设备还是以di分辨率为主。不过；部分厂家已经推出了高情画质的网络摄像机，这也将引领着视频安防领域朝着高清晰、高分辨率的方向发展。
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