监控摄像头网
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：李殷杰，：
远程监控传输方式简述
在传输方式上，我们可以利用光纤或铜缆，传输速度的快慢跟传输介质及通道大小有的关系。举例来说，一条走廊由一个人来走，可以很顺畅，但当迎面走来很多人，这些人就会堵在通道上。再举一个例子，假设现在这个通行者的大小只有正常人的百分之一，那么在传输时就可容纳多人同时通行。
在CCTV业界，所要传输的内容有：影像、声音及控制讯号。无论是声音还是影像，都可以转变成「数据」，所以数位化为未来发展趋势的原因即在此。谈到远端监控传输，可从以下2个主题来说明：
区域内的远端监控传输
所谓「区域内」，指的是一个能够掌控的范围，例如一个办公室、工厂等。若涵盖距离很远，即成为「远端监控」。又可区分为：
有线监控在远端监控领域里，常会提到光纤（fibre optics）传输。详见光纤传输
网路监控是一个整合的体系，由不同的领域、不同地区的网路整合在一起。
Ethernet、Fast Ethernet、Giga Ethernet Infrastructure之异同
基本上这三者都是采用IP模式，zui大的不同是在于三者的传输速率，分别是：Ethernet=10Mbps，Fast Ethernet=100Mbps，Giga Ethernet=1000Mbps。
影像格式影响传送品质及速度
以下就一般常见之影像格式陈述之：
MPEG：有MPEG I、MPEG II、MPEG III.... MPEGVIII等。MPEG所呈现的影像很漂亮且可将影像压缩得比较小，所以一般第四台业者及资讯业者都会使用，但是在英、法两国已无法成为呈堂证供。因为在一连串影像中，它只会取*张做为key frame，使得影像易遭修改、有失真之嫌。
M-JPEG：即Motion-JPEG。因为它是会动的JPEG影像，所以效率很低，但有证据效果。
Wavelet：是一个新的压缩技术，由美国FBI制造，中国台湾目前尚未有此一技术。因格子较小，所以影像表达较细腻，以目前的技术而言，一张画面大约是130格，也是可以做为证据之用。
远端监控传输
局端泛指中华电信、固网等网路。它可应用在P-P或Internet上。以下就目前市面上常见之通讯频宽来作介绍。不同的频宽就有不同的传输速率及影像品质。
拨接（line up）方式：
? 线（ephone）：一般只能应用于P-P，目前zui大的频宽为33.6Kbps。
? ADSL：目前相当热门的，也是属于线的产品Up Load是640Kbps，Down Load是6~ 8Kbps，因为它的频宽较大，所以很多人都很想利用它来拨接上网，可是它的瓶颈是在于布建的速度太慢。
? Cable Modem：它的Up Load是512 Kbps，Down Load是10Mbps。
? ISDN：对于ISDN而言，没有所谓的Up Load或Down Load，一律都是128Kbps，称之为2B1D，可以用来打或上网，价格蛮便宜的，目前多用于视讯会议等用途之上。
专线：
? T1/E1，T3/E3：T代表「美规」，E代表「欧规」，T1的频宽是1.5Mbps，一般人视它为专线，但严格说起来，它并不算是专线。E1、T3、E3的频宽分别是2Mbps、45Mbps及34Mbps。频宽愈大、传输速度愈快，所能见到的画面品质就愈佳。
? OC-3/STM-1：在光纤的世界里占有重要的地位。OC-3代表「美规」，STM-1代表「欧规」。它们的频宽是相对应的，而且是成「倍数」发展。比如说，OC-3＝STM-1＝155Mbps，OC-12＝STM-4＝622 Mbps，依此类推。现在美国已经发展到OC-192，未来的趋势不言而喻。所以当频宽愈大的时候，监控市场就会朝向网路市场发展，而光纤所扮演的角色也就日益重要。
Internet CCTV
局端连线zui简单的应用模式即是「P-P」。若我们把整个层面扩大，那么在远端监控里面zui重要的就是Internet。在Internet里，IP Address、Web Camera、Video Server、DVR是*的，如果没有了这些东西，网路监控可说是毫无意义。
因为有了IP Address，你便可以透过它去找到在远端你所想要获得的资讯。若再有Web Camera，便可透过Video Server（影像的主机），传递影像，甚至将影像储存在DVR（数位影像储存设备），以便佐证之用。
目前网路应用中所有的问题zui大症结在于传输速度的快慢，这就是为什么当宽频来临时，远端监控会变得可行，而传统监控会消失的原因。
IP跟ATM
ATM（Asynchronous Transfer Mode，非同步传输模式），它是一种透过光纤网路来传递声音、影像的一种「模式」。我们都晓得声音的传递速度比影像快，所以理应会「不同步」到达。但非同步传输可让它们同时到，所以当它们在光纤内传递时，先将它们的结构转换，然后再同步化，称为SDH（Signalized Digital Hierarchy）。早期，ATM的发展是为了电信事业，如今却被广泛地应用在视讯会议上。
那么IP与ATM究竟有何不同？以下分别就费用、作业方式及传输方式来说明。
费用：对公司而言，架设一个Giga Ethernet只须几十万，但若要架设ATM，就需花费上千万了。
作业方式：IP只能在LAN中作业，ATM是两者皆可，不过对ATM而言，把它放在LAN中作业是太浪费了！
传输方式：ATM是将视频、声音、控制讯号变成一样大小的cells，所以整个流量都很好控制。但IP无法将视频、声音、控制讯号变成一样大小的cells，所以常会有「人未到，声先到」的情况发生。
对远端监控而言，频宽愈大是愈有利的，把它放在IP网路上无非是为了省钱。若把它放在ATM上监控，的确会很有效率，而且是实时（Real Time）的，因为ATM*符合QoS（Quality of Service）的条件，如：坚持影像张数、颜色稳定度、坚持影像品质、不互相干扰、可预期延持的时间。换言之，ATM是为了QoS而产生的，而IP 网路中zui快的Giga Ethernet是为了「接近」QoS而产生的。
总之，传输的方式有很多种，无论它的前端、后端是什么，zui重要的还是在于「频宽」。今天若要解决此一问题，*的方法便是使用「光纤」，配合Giga Ethernet或是ATM。而发展光纤网路一定要数位化，因为数位不会因距离的变化有所衰减，频宽终因光纤设备的提升、普及而愈来愈容易取得，也变得便宜。铜缆网路终因未来实行FTTH（Fibre To The Home）而*消失，传统监控zui后一定会被IP监控所取代，zui终监控业与资讯业一定会Merge。
13、微波图像传输、无线指令遥控系统在电视监控中应用
电视监控越来越多的被应用到各个领域中，并且发挥了巨大的经济效益和积极的社会效益。在电视监控工程中，经常遇到监控点和监控中心不在同一地区情况，如金融系统的管理支行要监控各个储蓄所网点；*系统的道路道路监控等。由于监控点和监控中心不在同一地点，因此常用的闭路监控已不适用。
目前解决此类问题的方法有：线传输；无线传输和光线传输。线传输由于受带宽的限制，图像不能时时；光纤由于造价高、施工难度大，不适用一般工程；无线传输其图像时时，费用底，维护方便被广泛的应用在这一领域。
一、微波图像传输、无线指令遥控系统
1、微波图像传输系统：
微波图像传输系统利用L波段将图像、声音和报警从监控点传到监控中心，它能传输50公里，图像时时清晰、声音清楚、报警准确；系统功率小（zui大1瓦）、传输方向性强；系统体积小、安装简单、维护方便。
系统主要技术指标：系统指标：
一、图像发射机：
1、传输频率： l波段 1.0ghz---1.8ghz
s波段 2.2ghz---2.8ghz
ku波段 10.75ghz---12.75ghz
2、射频带宽： b=20mhz
3、调制方式： 图像—fm，伴音—fm—fm
4、调频频偏： △fp-p=16调制方式
5、微分增益： 3db
6、微分相位： 3°
7、视频输入： 1ⅴp-p/75Ω
8、音频输入： 0.5vp-p1600Ω
9、输出阻抗: 50Ω
10、功 率: 30db-33db
11、体 积: 150x60x54
12、传输视距: ≤50km
二、天线
1、天线增益: l波段 21db
s波段 24db
ku波段 34db
2、驻波比: ≤1.5
3、极化方式: 圆极化 线极化
4、带宽： 20mhz
三、滤波放大器
1、高频增益: ≥35db和60db
2、高频噪声系数比:≤1.5db
四、接收机
1、接收系统: vs=10uv（rm=50Ω）
2、接收调频门限：c/n≤6db
3、视频信噪比： s/n＞40db
4、微分增益： 3db
5、微分相位： ≤2°
6、色度/亮度时延差：≤10us
7、音频响应： 25hz--15khz
8、接收机输入端：dc+18v
9、接收机电压： ac160v--ac240v
10、体积： 142x50x27
2、无线指令遥控系统：
无线指令遥控系统是对摄像机、云台、镜头等的远程遥控。它可和多种矩阵主机相接，该系统控制灵活，操作简单。配合微波图像系统可组成无线电视监控网。
二、实际应用：
1、某支行远程监控系统：
用户要求：将各储蓄所图像、声音、报警信号传到支行监控室进行集中监控，监控室能时时任意收看各储蓄所图像、声音；储蓄所发生突发事件时，营业员按下紧急按钮监控室自动切换图像、声音，自动录像并进行声光报警；监控室能和各储蓄所对话；行长在行长室通过副控能随时对各储蓄所进行服务态度、劳动纪律、储蓄人员多少等检查并可和某营业员对话。
实地考察：用户储蓄所距支行zui近3公里，zui远18公里。
设计安装：根据用户要求和实地考察结果，结合我方施工经验，我方做如下方案：
每各储蓄所装微波图像发射系统一套，接收端放在支行，行长室装副控系统一套。储蓄所通过微波图像发射系统将图像、声音、报警传到支行监控室，监控室通过矩阵系统收看图像、收听声音、处理报警。
将发射机和发射天线装在储蓄所zui高点，把视频、音频和报警与发射机相接；将接收天线架到支行zui高点，接收信号接入矩阵实现用户要求。
经过调试运行，系统达到设计要求，监控室能时时看到各储蓄所清晰的图像、监听到各储蓄所声音、当各储蓄所报警时，监控室能及时准确切换图像同时录像并进行声光报警；行长室能任意收看各储蓄所的图像、监听各储蓄所的声音，用户非常满意。
2、某*局：
用户要求：
（1）能监控管区内重要路口的图像，并对路口可疑点进行特写录像；
（2）能监控管区内重要部位（看守所、政府大院等）的图像，并能对突发事件特写录像；
（3）局长室能随时查看各监控点的图像，并能控制监控点的云台、镜头等设备；
（4）夜晚在微弱的灯光下也能实现以上功能。
实地考察：
用户监控室距监控点zui近2公里，zui远28公里左右，站在zui远点的zui高处向*局看，视野比较开阔。
设计安装：
根据用户要求和实地考察结果，结合我方施工经验，我们系统设计安装如下：
（1）在每监控点安装云台、摄像机（具有夜视功能DIS888）、十倍可变镜头、防护罩等，同时装无线指令解收系统、微波图像发射系统，将云台等接入无线指令系统，将视频信号接入微波发射系统；
（2）在监控室装无线指令发射系统，功率选为25瓦，对应每个监控点装微波图像接收系统，并将该系统接入矩阵系统；
（3）在局长室装副控系统一套。
在安装过程中将天线尽可能的装到zui高点，室外要做好防水处理。经过安装调试，系统达到设计要求，监控室能收到各监控点的清晰图像，并能远程遥控各监控点的云台、镜头等设备，通过对镜头的操作，可对某一特定物体进行特写放大同时可录像；局长室可随意收看各监控点的图像并可远程遥控，用户非常满意
13、全光谱高灵敏感应（超低照度）摄像机与红外灯
请 看 下 面 的 光 谱 图 ：
红色曲线是目前的CCD的感应光谱，过去的CCD通常只能感应到可见光区域（500nm-700nm）的影像，这种*的CCD却能感应到可见光、红外光、远红外光（350nm-110nm）的影像；但仅仅能感应到影像是不够的，还必须运用*的数码电路技术对感应到的影像进行处理，才能输出高清晰的图像信号，这种技术能够将CCD感应到的微弱信号大幅度提升，但并不会过分放大本来已经很强的信号，经过处理的摄像机感应光谱如图中的黑色曲线所示，均匀地覆盖整个光谱区域，700nm-800nm是人眼zui易受干扰的区域，所以将这部分滤掉了。
怎样才能使摄像机做到低照度呢？首先我们分析一下影响照度的几个部分，我们知道摄像机zui为核心的部件是CCD图像传感器。CCD（ChargeCoupled/Device）称为电荷藕合器件，它可以把外界的影像通过光学系统（镜头、滤光片）在图像传感器上成像。目前，的Exview HAD技术可以使CCD具有更高感光度，其主要的技术改进是在传统的Hyper HAD结构中，有一个OCL镜头定位在CCD上的每一个像素，使光线集中的拍摄感光区域，令感度提高。Exview HAD在此基础上更进一大步，使OCL拥有接近零间隙结构，消除了每个微型镜头拍摄时产生的无影区域，这令小孔累积层收到zui大数量的光线，（图略）
采用Exview HAD CCD的摄像机，对外界光线的敏感程度会大大提高，在近红外区域，其感度更可以高到普通摄像机的4倍，（图略），因此，即使在非常暗的环境下，这种摄像机通常可以看到人眼看不到的物体，因此，这一技术的出现，迎合了监控市场的需求，美国天霸系列摄像机采用的是当今技术zui的CCD及数字处理蕊片，对各种光照环境下均可表现出*的效果，特别是配合的红外照明设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实现0照度的监控.（*无光的情况下）。
我们可以看出，在近红外760mm-1100mm的近红外区域，如果配合合适波长的红外照明，就可以实现清晰的黑白图像。
红外灯是一种比较特殊的照明方式,它是利用人眼感觉不到的近红灯波长的光谱来提供照明,因此,它具有隐蔽性好,发光效率高等优点,但目前也存在着不足之处,主要是只能提供黑白图像,另外造价相对较高.。JI30红外照明灯，采用大功率的半导体砷化镓蕊片，配合的光学系统，其发光效率可以比可见光的照明效果更为理想。我们从实验效果看到，选用天霸DIS888彩色超低照度摄像机配JI30红外灯在全黑的环境下的照明效果优于五只手电筒在同等条件下的照明效果。
目前这种组合的监控系统的应用前景十分广泛，特别是政府机关、*、*、海关等安全部分都迫切需求这种高清晰度的彩色转黑白监控方式。一方面保留了彩色摄像机在白天获取信息量大的优势，另一方面克服了传流的彩色摄像机无法在黑暗的环境下获取图像的缺点。所以，这必将是监控系统前端的发展趋势。不难预料，在不久的将来，所有的监控用的摄像机都将具备这样的功能。
超低照度摄像机是近年来随着半导技术的提高而发展起来的监控行业的又一个热点产品。由于闭路电视监控系统在安全技术防范领域的发展很快，目前已广泛应用到金融、文博、酒店、写字楼、交通管理、交通运输、商业、医院、工厂、学校、住宅小区物业管理等各个领域。传统的摄像机由于难以满足24小时连续监控（因为不可能在任何地点都做到24小时照明）的需求，新一代的超低照度摄像机抓住这一良机迅速发展起来，美国缔佳DIS888C数码摄像机正是这类代表新一代技术机型的代表。
2000北京社会公共安全产品及*装备博览会上，各款夜视、超低照度摄像机的公开亮相，成为这次博览会安防器材的关注焦点，这是继D.S.P数码摄像机推出后再次掀起的风潮。专家认为EXVIEW HAD CCD+累积画面技术摄像机将会是明日之星架势的监视摄像机。
当今世界已进入数字化、网络化、信息化为特征的新经济时代，我国经济的发展、社会稳定和公共安全，对安防产品提出了更高的要求，在此次2000北京社会安全产品及*装备博览会上，各款夜视、超低照度摄像机的公开亮相，成为这次博览会安防器材的关注焦点，这是继D.S.P数码摄像机推出后再次掀起的风潮。
早前除了一些特殊机种，如“夜视仪”等被少数运用在军事或特殊用途外，夜间监视用的低照度摄像机因有碍于技术与价格的问题而极少有人问津，随着市场需求的不断提高，人们不再满足于普通摄像机所能达到的一般标准（彩色摄像机在1LUX/F1.2，黑白摄像机在0.1LUX/F1.2），于是供应者为了使夜间监视同样获得清晰影像，便在摄像机外加装红外线投射器，以照亮所监视的环境，也即后面所讲到的白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）摄像机。然而有些场所并不适合灯光照明，因此微光超低照度摄像机一直有着特定市场需求。近两年来随着元件技术提升及厂商的投入研制，适用于CCTV领域的低照度摄像机正稳步成长。
14、未来的闭路监控设备
自CCD问世以来,经过几十年的发展，尺寸已由大于1英寸变为1/4英寸，单片CCD彩色摄像机的水平解象度已达480线，黑白机的灵敏度已达0.002Lux，背光补偿由纯电子电路补偿发展到现在的双倍速CCD补偿，信噪比高达50db；功能由单一摄像发展为可旋转、倾斜以及带多个预定位置的一体化摄像机等等，功能越来越*，技术已相当成熟。摄像机是闭路监控设备的，由摄像机的技术进步带动监视器、录像机和控制设备的发展是深刻的，也是有目共睹的。所有这些进步都和现代科学技术发展同步。
人类社会即将步入二十一世纪，到新世纪的下半叶，科学技术水平将发展到一个新的阶段，闭路监控设备是否有存在的必要，如果有，又会发展到何种状态，请允许本人就这些问题作一些似是而非的想象和猜测。
首先，由于人类的思维多样性和行动的千差万别，极小部分人危害社会公共安全的行为将继续存在，闭路监控系统在社会共*全领域仍将发挥着不可替代的作用，其应用范围不仅不会缩小，反而会扩大。它的 发展将和当时的科学技术水平相同步，和现在的设备相比应该有质的飞跃。
一、摄像机
CCD将不会成为摄像机的关键器件，CCD摄像机将会沦为儿童的玩具，也可能在一些要求不高的场合还能见到它的身影。使用全息技术、雷达技术和图像处理技术的摄像机将被广泛使用，所摄取的图像将更加，清晰度会有质的飞跃，具体说来应该具有如下特点：
1、用不可见光作光源
来的摄像机使用雷达技术，滤掉可见光，自身发出一种特殊波段的不可见光波作为光源，这些光波到达普通目标时，将有95%以上的能量被反射，一部分反射波被摄像机的天线所接受，摄像机再把这些反射波转换为图像信号，完成摄像过程。因为它们不需要可见光源，可以同时使用在有光和无光的场合，这将大大扩展其应用范围，克服现在的摄像机受光照条件限制而产生的所有缺点，如照度、背光补偿等等问题。
2、镜头将消失
由于摄像机不依靠可见光作为光源，因此不需要现在的光学镜头收集光线，各种灵巧的接收天线将被安装于被监控场所各处，完成类似于现在的镜头功能。
3、所摄取的图像将为三维立体图象
由于摄像机依靠天线接收目标的反射波而成象，只要把这些光的波长控制在一定范围，使其对常见尺寸的目标产生衍射，这些衍射波的反射波可到达摄像机的接收天线，使摄像机能够收集目标被遮挡部分的信息，达到摄取目标图像信息的目的，再通过全息技术处理，zui后可得到目标的三维图像。这种技术的实现可能先以在目标的各种不同方位安装接收天线作为过渡。现在闭路监控工程中的“遮挡”问题将成为历史，在未来的闭路监控工程中将不存在遮挡，摄像机的发射功率将成为衡量摄像机档次的主要技术指标。在一个宽广的多柱的室内停车场只要安装一只功率足够的摄像机，将可看到任意角落的图象，不留任何死角，真正做到明察秋毫。在未来的监控工程中所要做的必要工作将是解决在摄像机有效射程中的不让监看部分的屏蔽问题，即在这些部分涂上透明的吸波材料，使它们对摄像机天线的反射能量在摄像机接收灵敏度之下。摄像机所摄取的三维图像具有*的现场感，通过带图像处理技术的放象机回放时能使观察者身临其境。摄像机所摄取的图像的回放和处理任务将落到放象机上，在下面的介绍中我们将对放象机作具体的想象。
4、云台将正式退出历史舞台
上面已谈到未来的摄像机将用天线取代现代的光学镜头，云台作为现代监控工程中用作扩展摄像机监视范围的重要辅助器件，在未来的监控系统中将毫无作用，因为那时的摄像机通过接收天线的安装位置和改变摄像机的功率即可解决全景覆盖问题，因此不需要转动摄像机的位置来摄取某处的特定图像，还因为所摄取的图像为三维立体图像，放像设备又具有高信噪比的局部高倍电子放大功能，因此云台和光学变焦功能将都没有存在的必要。
5、具有自动存贮图像信息功能
这种摄像机具有较大容量的内存，可以自动存贮zui近2000小时的图像信息，这些存贮器也可以随时更换，以便在调看其存贮图像信息时不影响它的正常贮存。
6、智能化
这种摄像机将继承现有摄像机的动态检测功能，根据需要，可以设定为只有目标进入监视区才存贮图像信息或设定为只记录动态图像，省去静态图像，以充分利用存贮空间。
7、具有报警功能
由于它已经具备移动检测功能，所以它可以取代现在的移动报警器，实现报警功能。在装有监控设备的场合不需要再装报警系统。
8、可接多个监听头
它可以接多达几十个监听头，将音频信号和视频信号同时存贮，回放时自动指示音频信号来自那个监听头，还可以根据需要选取某一监听器的声音。
从以上的描述可知二十一世纪下半叶的摄像机与现代摄像机有很大的不同，它由发射天线和接收天线及信号处理存贮部分组成，发射天线只有一只，接收天线可以有多只，天线和处理部分可以分离。安装摄像机就是安装天线，处理存贮部分可以安装在控制室。
二、监视器
摄像机的变化将导致监视器的相应变化，监视器将向超薄型和高清晰度发展，可以同时输入数字信号和模拟信号。
三、放像机
由于摄像机已具备图像信息存贮功能，现在的录像机将不被使用。提取图像的任务主要由放像机完成。放像机具有*的图像处理功能，只要将摄像机的存贮器连接到放像机上，操作放像机就可以任意截取特定时段的图像。它还可以选取任意局部图像（包括位置和大小）进入高倍电子放大，放大的同时噪波被很好的抑制。观看三维图像时，只要选取要看的区域，通过调节操纵杆，可以观看任意角度的图像，结合高倍电子放大功能，人体从面部的毛孔到鞋跟的皮纹都能看得清清楚楚，更不用说钞票的面值，当然提取相应的音频信号更是zui基本的功能
四、监控工程
未来的监控工程安装将变得轻松自如，摄像机的数量将大大减少，一个大型广场也许只要一只大中型功率的摄像机就足以看清每个角落。在室内安装时，关键的工作是选择好发射和接收天线的位置，在不让被监看的目标上涂上透明的吸波材料，省去了调焦对方位的烦锁工序。控制室的设备也将更加简洁，值班人员的劳动强度也将大大减小，不需频繁的云台镜头操作等等。在室外安装省确了麻烦的防护系统，只要装好避雷装置即可，这些确实是工程公司的一大福音。
二十一世纪，是一个美好的世纪，是一个充满希望的世纪，也是闭路监控行业得到飞速发展的世纪。
