全数字化监控系统的结构

6.1.4　全数字化监控系统的结构

数字信号具有频谱效率高、抗干扰能力强、失真少等模拟信号无法比拟的特点，同时也具有信号处理数据量大、占用频率资源多的问题。只有对数字信号实行有效地压缩，使之在通信方面的开销与模拟信号基本相同时，它的其他优点才能表现出来，也才具有实用性。在广播数字电视这一巨大市场的拉动下，与数字电视相关的各种数字视频技术得到了迅速的发展，相应的技术标准、各种算法和专用芯片、处理、记录和显示图像信号的设备相继制定和开发完成。可以说电视技术数字化或电信技术数字化的时代已经到来。它不仅为电视技术的发展开辟了新的领域，也为电视与计算机的融合创造了条件。在西欧和北美一些发达地区，电视监控全数字化已悄然进入智能大厦和智能住宅小区。

全数字监控系统不仅要求录像机数字化，而且在图像形成、传输、切换、显示各个环节都要实现数字化。图6.11给出了全数字监控系统的基本组成，它由硬盘录像机、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机平台上集成图像信号输入、压缩及处理，切换控制，网络连接与远程传输等三类板卡，并应有USB或IEEE1394接口，以实现数据的快速交换。图中还给出了网络摄像机，它可以直接挂在网上。

图6.11　全数字化监控系统组成

（1）图像输入、压缩及处理板块

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；若采用的是模拟式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，因各路间有采集切换时间和系统开销，故速率一般为每路25帧/s。图像画面大小和清晰度有320×240、640×480及720×580等多种；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数码照相机。新型机种的分辨率已能达到640×480，视其Cache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得多。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与输出显示之间引入同步控制机制来实现切换。

（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RS-232/RS-485通信协议。由于RS-232/RS-485通信协议没有路由功能，因此只能做到点到点的连接。另外，RS-232/RS-485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系统需要改进为通过LAN传输联网的系统。

对于监控系统而言，要求的是全数字的视频信息联网。数字监控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。

（4）网络摄像机

网络摄像机（LAN Camera）由镜头、滤光器、嵌入式图像感测器、影像数字转换器、影像压缩器和具有网络连接功能的IP服务器组成，故又称IP摄像机。它是一个可以直接连接到网络上的摄像机。网络摄像机的IP地址及图像的各种参数均可预先设置，这样在现场可以做到即插即用。只要有网络存在的地方，应用这种摄像机就十分方便，如在双职工家庭而又无法经常在家的情况下，只要把其PC机插上电话线，再拨通受口令保护的数字视频服务器，就可以在外实时看到家里所发生的一切。

就闭路电视监控系统的发展全局来看，模拟视频监控装置发展到今天，技术发展空间受到较大的限制，要满足未来更高的要求和更多的挑战，必须另辟新径。而数字化设备由于具有失真小、精度高、传输特性好、抗干扰性能强等特点和易于大规模生产的优势，故成为转型的必由之路和当然途径。

从布鲁塞尔国际机场全数字监控系统建设可以显示出它的优越性。这个国际机场面积有3 700英亩，机场内分布有600个监控点，远距点超过50km，若采用传统的模拟监控系统利用光纤传输，成本将达到难以接受的程度，于是其采用600个网络摄像机组成了全数字系统，投资减少了47%，并大大简化了安装和管理，取得了良好的效果。