趙朋輝，嚴(yán) 瑛

（1.陜西省專用通信局 陜西 西安 710065；2.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范技術(shù)體系中一個(gè)重要的組成部分。目前這種系統(tǒng)的應(yīng)用在我國(guó)發(fā)展極快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在本次設(shè)計(jì)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要以下幾部分組成：圖像信息的采集和預(yù)覽；對(duì)采集畫面的簡(jiǎn)單控制以及存儲(chǔ)和回放功能。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，整個(gè)系統(tǒng)的向著數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化，集成化的方向發(fā)展。主要論述一般視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)單介紹發(fā)展趨勢(shì)。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了3個(gè)階段[1]。在九十年代初以前，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)。九十年代中期，隨著計(jì)算機(jī)處理能力的提高和視頻技術(shù)的發(fā)展，人們利用計(jì)算機(jī)的高速數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行視頻的采集和處理，利用顯示器的高分辨率實(shí)現(xiàn)圖像的多畫面顯示，從而大大提高了圖像質(zhì)量，這種基于PC機(jī)的多媒體主控臺(tái)系統(tǒng)稱為第二代數(shù)字化本地視頻監(jiān)控系統(tǒng)。九十年代末，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬、計(jì)算機(jī)處理能力和存儲(chǔ)容量的快速提高，以及各種實(shí)用視頻處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控步入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，稱為第三代遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲(chǔ)和播放為核心，以智能實(shí)用的圖像分析為特色，引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術(shù)革命，受到了學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和使用部門的高度重視。

近年來，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控制技術(shù)也得到飛速發(fā)展[2]。由于視頻控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，而且發(fā)展迅速，目前在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上，推出了數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類產(chǎn)品。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟、性能穩(wěn)定，并在實(shí)際工程應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，特別是在大、中型視頻監(jiān)控工程中的應(yīng)用尤為廣泛；后者是新近崛起的以計(jì)算機(jī)技術(shù)及圖像視頻壓縮為核心的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)部分弊端而迅速崛起，但仍需進(jìn)一步完善和發(fā)展。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和分析

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)概論

隨著數(shù)字信息時(shí)代的到來，數(shù)字化高新技術(shù)產(chǎn)品日益增加和完善。各行業(yè)為了提高和完善生產(chǎn)、管理水平和增加競(jìng)爭(zhēng)性，都爭(zhēng)先采用完善的高新技術(shù)產(chǎn)品，視頻監(jiān)控系統(tǒng)就是信息時(shí)代的產(chǎn)物之一。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是管理人員高質(zhì)量管理的理想工具；也是公共安全、防盜防范必不可少的強(qiáng)有力的得力助手[3]。利用它可以大大減少不必要的人力，實(shí)時(shí)監(jiān)視可視區(qū)域，做到控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作現(xiàn)狀，實(shí)時(shí)快速的反映所發(fā)生的一切事物，便于管理者及時(shí)應(yīng)付處理突發(fā)事件等。

為了適應(yīng)信息化的需要，按照視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范，并結(jié)合現(xiàn)代化需求的特點(diǎn)，本文采取先進(jìn)合理的設(shè)計(jì)思想和較為完善的設(shè)備對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，力爭(zhēng)做到電子監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和先進(jìn)性完美結(jié)合。

2.2 設(shè)計(jì)原則

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，主要遵循體現(xiàn)先進(jìn)性、規(guī)范性、實(shí)用性和可擴(kuò)充性、可靠性、應(yīng)用的廣泛性等特性：

2.3 系統(tǒng)功能構(gòu)成

本套視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻監(jiān)控、錄制和視頻回放兩大功能模塊構(gòu)成。為防止其它非管理人員隨意的進(jìn)入、退出系統(tǒng)，隨意的對(duì)一些攝像頭參數(shù)進(jìn)行修改，設(shè)計(jì)時(shí)在這兩個(gè)模塊中加入了一個(gè)權(quán)限加密模塊[4]。

本套視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有以下的兩個(gè)方面：

1）監(jiān)控功能

①具備2屏同時(shí)預(yù)覽功能；

②用戶權(quán)限密碼管理，保證系統(tǒng)安全；

③視頻信號(hào)的丟失報(bào)警；

④對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行高密度的壓縮處理和記錄處理；

⑤按鈕式管理界面，使用方便；

⑥能實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史紀(jì)錄的查找和回放；

⑦Windows XP操作系統(tǒng)，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。

2）存儲(chǔ)功能:

①可以支持兩個(gè)IDE硬盤，每個(gè)IDE硬盤的容量可達(dá)120GB；

②硬盤文件系統(tǒng)同DOS兼容，可以在PC平臺(tái)上操作；③硬盤上文件可以選擇循環(huán)記錄和非循環(huán)記錄；

④管理主機(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)播放網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)上記錄的文件；

2.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容結(jié)構(gòu)

視頻信號(hào)處理部分應(yīng)包括以下主要內(nèi)容[5]：在監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置視頻信號(hào)采集用的攝像頭；將攝像頭攝取的視頻信號(hào)通過視頻電纜聯(lián)入從事監(jiān)控活動(dòng)工作的控制室；在各個(gè)控制室利用視頻分頻設(shè)備及信號(hào)放大設(shè)備將視頻信號(hào)分頻放大處理后，一組信號(hào)用于現(xiàn)場(chǎng)的視頻監(jiān)控使用，另外的信號(hào)向其它控制室或調(diào)度室的信號(hào)提供；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控用的信號(hào)通過畫面分割器或矩陣控制器與工業(yè)用電視監(jiān)視器相連，完成現(xiàn)場(chǎng)的視頻信息的監(jiān)控目的。在調(diào)度室利用視頻2分頻設(shè)備將視頻信號(hào)2分頻處理后，一組信號(hào)用于調(diào)度室的綜合視頻監(jiān)控使用，另一組信號(hào)提供給數(shù)字信號(hào)處理部分進(jìn)行處理。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心等組成的[6]，它的具體的工作流程如圖1所示。

3 系統(tǒng)程序的結(jié)構(gòu)

隨著電視監(jiān)視器材、計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，圖形監(jiān)視系統(tǒng)在電視系統(tǒng)或監(jiān)控場(chǎng)所得到了廣泛地應(yīng)用[7]。用圖形來實(shí)時(shí)顯示被控對(duì)象（攝像機(jī)、終端設(shè)備等）在操作過程中的狀態(tài)，具有清晰明了、形象直觀且可以及時(shí)處理反饋信息。它比數(shù)字儀表包含的信息量大得多，因此使現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人員的工作方式得到了改進(jìn)，效率也由此得到了很大的提高。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例圖Fig.1 The system structure diagram

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)組成。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、存儲(chǔ)、反饋的功能；監(jiān)視系統(tǒng)完成對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的全天候的監(jiān)視，能在多操作控制點(diǎn)上切換多路圖像；管理信息系統(tǒng)完成各類所需信息的采集、接收、傳輸、加工、處理，是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。

由于Visual Basic在界面制作上的優(yōu)越性，我們采用Visual Basic來進(jìn)行系統(tǒng)的快速開發(fā)。本系統(tǒng)必須對(duì)硬件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視控制，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。VB訪問底層硬件的實(shí)現(xiàn)如圖2所示。

圖2 VB訪問底層硬件的實(shí)現(xiàn)Fig.2 Implementation of VB access to the underlying hardware

主控模塊是本監(jiān)控系統(tǒng)的主界面，它分為監(jiān)控模塊、回放模塊退出模塊3個(gè)子模塊。如圖3所示。

圖3 應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure diagram of applications

4 結(jié)束語

在監(jiān)控系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)視頻信息的預(yù)覽和錄制，并且能調(diào)整預(yù)覽畫面的大小及存儲(chǔ)視頻的壓縮比，使其在不影響圖像質(zhì)量的情況下使存儲(chǔ)文件達(dá)到最小。在回放系統(tǒng)中能對(duì)所播放的視頻文件進(jìn)行對(duì)比播放，而且還可以對(duì)其進(jìn)行快放、慢放、暫停等操作。該視頻監(jiān)控系統(tǒng)一旦應(yīng)用到實(shí)際中不但可以降低用戶的成本，而且還具有直觀易懂的中文操作界面，適合各種知識(shí)水平人員的操作。但是，由于時(shí)間緊迫，本系統(tǒng)存在一定的缺陷，比如監(jiān)控系統(tǒng)中錄制時(shí)占用系統(tǒng)的資源太大，有時(shí)多屏錄制時(shí)會(huì)引起系統(tǒng)死機(jī)等?；胤畔到y(tǒng)中快放或慢放時(shí)畫面有時(shí)不是很流暢。有時(shí)視頻還會(huì)出現(xiàn)斷檔現(xiàn)象。

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