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       前 言

       隨著光電信息技術(shù)、微電子、微計算機及數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展，安防技術(shù)已由傳統(tǒng)的模擬式向高度集成的小型化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化的方向發(fā)展。目前，安全防范技術(shù)已從應(yīng)用各學(xué)科技術(shù)的經(jīng)典模式向以圖像分析處理、識別與跟蹤為核心的安全防范技術(shù)本身特點所需要的現(xiàn)代智能化模式轉(zhuǎn)變。

       現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使許多學(xué)科由它的中心走向邊緣，形成了不同學(xué)科相互滲透、交叉的邊緣科學(xué)，并表現(xiàn)出綜合性的特點，而這些邊緣科學(xué)都呈現(xiàn)出了強大的生命力。例如，光電信息技術(shù)就是光學(xué)信息與電子信息相互發(fā)展的邊緣科學(xué)技術(shù)，而現(xiàn)在的安全防范技術(shù)已由光電、電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)、通信等其他學(xué)科的應(yīng)用技術(shù)，發(fā)展成為一專門的獨立的學(xué)科技術(shù)。而這個學(xué)科最主要的特點就是處于光電信息技術(shù)基礎(chǔ)上與其他學(xué)科的邊緣和多學(xué)科交叉。由安防新技術(shù)及系統(tǒng)系列精品叢書之四《安防＆光電信息——安防監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)》中的論述可知，安防監(jiān)控技術(shù)的學(xué)科性質(zhì)全面而確切的應(yīng)該是：在光電信息技術(shù)基礎(chǔ)上的一門多學(xué)科交叉的前沿學(xué)科的綜合性的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。

        因為光（光學(xué)）是人們獲取信息的最基本的和最有效的手段之一，以光子或光波作為信息載體的光電信息技術(shù)則表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿兔黠@的優(yōu)越性。尤其在高技術(shù)戰(zhàn)爭中，光電信息技術(shù)扮演著十分重要的角色，如在預(yù)警、監(jiān)視、偵察、觀察、瞄準(zhǔn)、通信、精確打擊、作戰(zhàn)效果評估、電子對抗等方面都發(fā)揮了極其重要的作用，使作戰(zhàn)方式、部隊編制和后勤供應(yīng)都發(fā)生了重大變化。因此，光電信息技術(shù)不僅全面繼承兼容電子技術(shù)，而且具有微電子無法比擬的優(yōu)越性能與更廣闊的應(yīng)用范圍，從而成為人類進入信息時代的具有巨大沖擊力的高新技術(shù)。

       由于現(xiàn)有的安防技術(shù)（或工程）等有關(guān)專業(yè)，沒有開設(shè)“光電信息技術(shù)”這一基礎(chǔ)課程，因而在安防界出現(xiàn)了150條安防技術(shù)知識概念混淆不清與錯誤的問題（已在《安防＆光電信息——安防監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)》書中論述）。為此，受電子工業(yè)出版社的邀約，撰寫一套現(xiàn)代安防監(jiān)控實用技術(shù)叢書，也是光電信息學(xué)科-安防科學(xué)技術(shù)與工程專業(yè)系列叢書。該專業(yè)必學(xué)的技術(shù)基礎(chǔ)課為《安防＆光電信息安防監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)》或《光電信息技術(shù)》，在此基礎(chǔ)上必學(xué)的專業(yè)系列叢書為《現(xiàn)代安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的剖析與解讀》、《現(xiàn)代安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的使用、維護與維修》、《現(xiàn)代安防系統(tǒng)工程設(shè)計施工安裝調(diào)試與驗收》、《現(xiàn)代安防防盜防火探測報警系統(tǒng)設(shè)備的剖析與解讀》、《現(xiàn)代安防目標(biāo)識別與出入口控制系統(tǒng)設(shè)備的剖析與解讀》等。

      《安防視頻監(jiān)控實用技術(shù)》自電子工業(yè)出版社2012年元月出版以來，深受安防界廣大讀者的喜愛而多次重印。為更好地適應(yīng)讀者與學(xué)生學(xué)習(xí)的需要，特將此書一分為三，更詳盡地對系統(tǒng)設(shè)備進行剖析與解讀。這三本書就是現(xiàn)在出版的《現(xiàn)代安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的剖析與解讀》，以及將要出版的《現(xiàn)代安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的使用、維護與維修》與《現(xiàn)代安防系統(tǒng)工程設(shè)計施工安裝調(diào)試與驗收》。

       本書是在《安防視頻監(jiān)控實用技術(shù)》與《安防＆光電信息——安防監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)》的基礎(chǔ)上編寫而成的，首先概述了現(xiàn)代安防視頻監(jiān)控技術(shù)，然后分章節(jié)全面、完整、系統(tǒng)地剖析與解讀了一個實用的現(xiàn)代安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中各個部分設(shè)備的理論基礎(chǔ)、工作原理、優(yōu)缺點及其實用技術(shù)與方法，最后剖析了現(xiàn)代安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與評估等。本書具體內(nèi)容分為9章：現(xiàn)代安防視頻監(jiān)控技術(shù)概論；安防視頻監(jiān)控中使用的光源和光學(xué)系統(tǒng)；安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機；安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端的配套設(shè)備；安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸設(shè)備；安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的控制處理設(shè)備；安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)備；現(xiàn)代安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與評估等。

       本書是現(xiàn)代安防監(jiān)控實用技術(shù)叢書之一，也是光電信息學(xué)科-安防科學(xué)技術(shù)與工程專業(yè)系列叢書之一。它理論實踐并重，內(nèi)容系統(tǒng)全面、層次分明，可作為公安院校、安防院校及一些理工院校與職業(yè)技術(shù)學(xué)院的安防技術(shù)（或安防工程）、安防或安全管理、視頻監(jiān)控、智能建筑、智能交通、信息工程、光電工程、質(zhì)量工程、網(wǎng)絡(luò)工程、應(yīng)用電視、應(yīng)用電子等專業(yè)的本�？�、碩士生教材與教學(xué)參考，也可供從事上述專業(yè)的科研人員、工程技術(shù)人員、管理人員與安防傳媒人員工作參考。

       本書是雷玉堂教授同其學(xué)生們及有關(guān)公司負(fù)責(zé)人共同完成的。其中，武漢樂通光電公司總經(jīng)理羅輝，武漢昱升光器件公司總經(jīng)理明志文，廣州天網(wǎng)安防科技公司總經(jīng)理邱亮南，公安部第3研究所鄭國剛副研究員，海軍工程大學(xué)教輔處處長白雪飛博士，美國HP新加坡公司高工、武漢樂通光電公司高新技術(shù)研究所特邀研究員雷軍與黃曉曦博士，樂通光電深圳高新技術(shù)研究所的楊中東博士，周宇翔工程師分別參與編寫了部分內(nèi)容（恕不一一列舉），本書大部分均為雷教授編寫與統(tǒng)稿完成。

      本書在編寫過程中參考了國內(nèi)外的相關(guān)書籍及技術(shù)資料，并根據(jù)本書體系的需要，在有的章節(jié)內(nèi)采用了其中的部分內(nèi)容，這些都將在書末以參考文獻形式給出，在此向同行們表示最衷心感謝！但需說明的是，還有的部分內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng)，由于未能準(zhǔn)確查明原創(chuàng)作者及出處，因而未能在參考文獻中列出，敬請諒解。歡迎與本人聯(lián)系，以便更正。

      由于光電信息與安防監(jiān)控技術(shù)發(fā)展迅速，涉及的學(xué)科范圍廣，加上作者的知識局限，難免出現(xiàn)錯誤與不足，敬請專家學(xué)者、技術(shù)工作者、教師與學(xué)生們提出批評指正。

      編著者

      2017年3月

目 錄

第1章 現(xiàn)代安防視頻監(jiān)控技術(shù)概述 1

1．1 安全防范技術(shù)簡介 1

1．1．1 安全防范技術(shù)的基本概念 1

1．1．2 安全防范系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)層次 4

1．1．3 安全防范技術(shù)的特點與發(fā)展方向 6

1．2 安防視頻監(jiān)控技術(shù) 9

1．2．1 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成 10

1．2．2 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式 14

1．2．3 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的幾種特殊組成方式 16

1．2．4 安防視頻監(jiān)控技術(shù)的特點與發(fā)展方向 20

1．3 現(xiàn)代安防智能視頻監(jiān)控技術(shù) 24

1．3．1 現(xiàn)代安防智能視頻監(jiān)控技術(shù)的基本概念 24

1．3．2 現(xiàn)代安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成與工作原理 25

1．3．3 現(xiàn)代安防智能視頻監(jiān)控技術(shù)的特點與發(fā)展方向 26

第2章 安防視頻監(jiān)控中的光源和光學(xué)系統(tǒng) 29

2．1 監(jiān)控場景的光學(xué)特性 29

2．1．1 監(jiān)控場景的照度 29

2．1．2 監(jiān)控場景的對比度 30

2．1．3 監(jiān)控場景物體的反射特性 31

2．2 安防視頻監(jiān)控中的光源 31

2．2．1 光源的發(fā)光特性 31

2．2．2 自然光源 33

2．2．3 人造光源 34

2．2．4 紅外光源 39

2．2．5 安防視頻監(jiān)控光源的選用 43

2．3 光學(xué)成像系統(tǒng)及其特性參數(shù) 45

2．3．1 理想光學(xué)系統(tǒng)的物像位置關(guān)系 46

2．3．2 光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨力與分辨率 47

2．3．3 光學(xué)成像系統(tǒng)的功能及其特性參數(shù) 49

2．4 安防視頻監(jiān)控的攝像鏡頭 55

2．4．1 常用的攝像鏡頭 55

2．4．2 特種光學(xué)鏡頭 59

2．4．3 非球面鏡頭 62

2．4．4 攝像鏡頭的選用 65

第3章 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機 70

3．1 CCD攝像機 70

3．1．1 CCD黑白攝像機 70

3．1．2 CCD彩色攝像機 72

3．1．3 CCD攝像機的主要性能參數(shù) 76

3．1．4 CCD攝像機的功能及其調(diào)整 80

3．1．5 攝像機的正確使用與鏡頭的安裝調(diào)整方法 88

3．1．6 用光學(xué)低通濾波器（OLPF）技術(shù)提高取像質(zhì)量 90

3．1．7 DSP與SOC攝像機 92

3．2 CMOS攝像機 97

3．2．1 CMOS攝像機的組成及原理 97

3．2．2 CMOS攝像機的種類 100

3．2．3 第3代CMOS-DPS攝像機 102

3．2．4 CMOS攝像機的優(yōu)缺點 104

3．2．5 CMOS攝像機在超寬動態(tài)攝像中的優(yōu)勢 104

3．2．6 CMOS攝像機在高清與智能視頻監(jiān)控中的優(yōu)勢 107

3．3 幾種特殊的新型攝像機 110

3．3．1 一體化與高速球型攝像機 110

3．3．2 超寬動態(tài)攝像機 112

3．3．3 24h全天候攝像機 116

3．3．4 紫外攝像機 117

3．3．5 X射線攝像機 119

3．3．6 360°全景攝像機 122

3．3．7 十字標(biāo)尺攝像機 124

3．3．8 高清智能網(wǎng)絡(luò)攝像機 126

第4章 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端配套設(shè)備 131

4．1 攝像機的防護罩與支架 131

4．1．1 一般防護罩 131

4．1．2 特種防護罩 136

4．1．3 支架 137

4．2 云臺 138

4．2．1 水平云臺 139

4．2．2 全方位云臺 140

4．2．3 特殊型云臺 143

4．2．4 球形云臺 145

4．3 終端解碼器 148

4．3．1 終端解碼器的工作原理 148

4．3．2 解碼器的抗干擾與自動復(fù)位 149

4．3．3 解碼器的實用電路與實際連接 151

4．3．4 解碼器的協(xié)議和波特率等的選擇設(shè)置 153

4．4 前端其他配套設(shè)備 154

4．4．1 CCD攝像機電源 154

4．4．2 以太網(wǎng)供電（PoE） 156

4．4．3 監(jiān)聽器 157

4．5 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的防雷 157

4．5．1 雷電過電壓的基本特性及防雷技術(shù)措施 158

4．5．2 抗雷電過電壓的基本元器件 160

4．5．3 均壓、接地、屏蔽、隔離等綜合防護 166

4．5．4 視頻監(jiān)控設(shè)備的防雷措施與實際安裝 171

第5章 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸設(shè)備 176

5．1 光纖光纜傳輸方式 176

5．1．1 光纖與光纜 176

5．1．2 光纖傳輸系統(tǒng)的組成及其特點 181

5．1．3 光纖傳輸系統(tǒng)的設(shè)計 183

5．1．4 光纖多路視頻信號傳輸 186

5．1．5 光端機 188

5．2 電線電纜傳輸方式 189

5．2．1 雙絞線或雙芯線傳輸技術(shù) 189

5．2．2 標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜傳輸技術(shù) 192

5．2．3 非標(biāo)準(zhǔn)電纜長線傳輸技術(shù) 197

5．3 無線傳輸方式 204

5．3．1 微波傳輸 204

5．3．2 無線移動網(wǎng)絡(luò)傳輸 207

5．3．3 寬帶無線傳輸 211

5．3．4 4G與5G移動通信技術(shù) 222

5．3．5 紅外光波傳輸 234

5．4 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸、交換和控制及其互連結(jié)構(gòu) 236

5．4．1 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸、交換和控制的基本要求 237

5．4．2 連網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成及與其他系統(tǒng)的互連 239

5．4．3 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互連結(jié)構(gòu) 241

5．4．4 實時視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸 244

第6章 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的處理控制設(shè)備 248

6．1 微機控制系統(tǒng) 248

6．1．1 微機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 248

6．1．2 主控制器及控制鍵盤 249

6．1．3 通信接口方式及其選擇 251

6．1．4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計及其抗干擾 257

6．1．5 微機控制系統(tǒng)的干擾及其解決措施 260

6．2 視頻切換器及模擬與數(shù)字視頻矩陣切換主機 263

6．2．1 普通視頻切換器 263

6．2．2 分組式切換器 265

6．2．3 模擬式視頻矩陣切換主機 266

6．2．4 數(shù)字式視頻矩陣切換主機 268

6．3 視頻分配、放大、畫面分割及圖像處理器 271

6．3．1 視頻分配器 271

6．3．2 視頻放大器 273

6．3．3 多畫面圖像分割器 274

6．3．4 數(shù)字多工與圖像處理器 277

6．4 云臺鏡頭防護罩控制器 278

6．4．1 云臺控制器 278

6．4．2 鏡頭控制器 279

6．4．3 云臺鏡頭防護罩多功能控制器 281

6．5 其他控制處理設(shè)備 282

6．5．1 時間日期發(fā)生器與字符疊加器 283

6．5．2 點鈔數(shù)據(jù)與客戶面像視頻疊加顯示器 287

6．5．3 電梯樓層顯示器 288

6．5．4 視頻移動檢測器 290

6．6 視頻信號的編碼壓縮處理 294

6．6．1 常用的壓縮編碼方法 294

6．6．2 圖像壓縮的國際標(biāo)準(zhǔn) 297

6．6．3 H．264與H．265圖像編碼壓縮標(biāo)準(zhǔn) 301

6．7 視頻編碼器與視頻服務(wù)器 309

6．7．1 視頻服務(wù)器的組成原理及特點 309

6．7．2 視頻編碼器的組成及原理 312

6．7．3 視頻服務(wù)器與視頻編碼器的區(qū)別 313

第7章 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)備 314

7．1 平板顯示器 314

7．1．1 液晶（LCD）顯示技術(shù) 315

7．1．2 等離子體（PDP）顯示技術(shù) 319

7．1．3 LED（發(fā)光二極管）陣列顯示器 323

7．1．4 OLED（有機發(fā)光二極管）顯示器 326

7．1．5 量子點發(fā)光二極管（QLED）顯示器 330

7．2 大屏與投影顯示器 338

7．2．1 硅基液晶投影顯示器 338

7．2．2 使用數(shù)字微鏡器件的DLP投影顯示器 341

7．2．3 光閥投影顯示器 343

7．2．4 激光投影顯示器 346

7．2．5 大屏與投影顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢 350

7．3 3D立體顯示技術(shù) 351

7．3．1 眼鏡3D立體顯示技術(shù) 352

7．3．2 裸眼3D立體顯示技術(shù) 354

7．3．3 真3D立體顯示技術(shù) 355

7．4 磁存儲錄像設(shè)備 364

7．4．1 磁性記錄與重放的基本原理 364

7．4．2 硬磁盤錄像機DVR 366

7．4．3 網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù) 368

7．4．4 高效存儲技術(shù)與RAID 372

7．4．5 軟件定義存儲與云存儲 381

7．5 固態(tài)存儲錄像設(shè)備 387

7．5．1 半導(dǎo)體存儲器特點、類型與結(jié)構(gòu) 387

7．5．2 快閃存儲器 390

7．5．3 固態(tài)硬盤SSD 392

7．6 光電存儲錄像設(shè)備 393

7．6．1 光盤存儲技術(shù) 394

7．6．2 大容量光帶存儲技術(shù) 405

7．6．3 全息存儲技術(shù) 407

7．6．4 超高密度光電存儲技術(shù) 409

7．7 其他終端設(shè)備 414

7．7．1 視頻印像機 414

7．7．2 打印機 415

7．7．3 自動撥號電話機 416

7．7．4 警號和警示燈 416

第8章 移動式安防視頻監(jiān)控系統(tǒng) 417

8．1 移動式安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述 417

8．1．1 無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點與類型 418

8．1．2 無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)與連網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)系 421

8．1．3 移動網(wǎng)絡(luò)選擇原則 421

8．1．4 移動式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成與工作原理 422

8．1．5 移動式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點及應(yīng)用 424

8．2 無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)所依賴的關(guān)鍵技術(shù) 427

8．2．1 無線視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)鏈路及組網(wǎng)技術(shù) 427

8．2．2 高效率、抗干擾的視頻編/解碼技術(shù) 428

8．2．3 數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)安全技術(shù) 428

8．3 車載式無線移動視頻監(jiān)控系統(tǒng) 429

8．3．1 車載式無線移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成與工作原理 429

8．3．2 智能車載DVR的組成及原理 431

8．3．3 智能車載DVR的特點 432

8．4 幾種車載式無線移動智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案 433

8．4．1 公交車無線移動智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案 433

8．4．2 校車無線移動智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案 436

8．4．3 長途客車無線移動智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案 438

8．4．4 長途貨車無線移動智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案 440

8．5 公共安全突發(fā)事件無線移動智能視頻監(jiān)控車系統(tǒng) 442

8．5．1 公共安全突發(fā)事件無線移動智能視頻監(jiān)控車的智能功能 443

8．5．2 公共安全突發(fā)事件無線移動智能視頻監(jiān)控車系統(tǒng)實現(xiàn)方案 444

8．5．3 無線移動智能視頻監(jiān)控車的應(yīng)用范圍 444

第9章 安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng) 446

9．1 安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的必備功能與實現(xiàn)方法 446

9．1．1 安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的必備功能 446

9．1．2 安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方法 449

9．2 安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品形態(tài) 451

9．2．1 智能網(wǎng)絡(luò)攝像機 451

9．2．2 智能網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器DVS 452

9．2．3 智能網(wǎng)絡(luò)DVR 453

9．2．4 智能分析處理平臺 454

9．3 安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 455

9．3．1 智能系統(tǒng)的基本構(gòu)成與特點 455

9．3．2 智能系統(tǒng)的設(shè)計原則與步驟 457

9．3．3 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)探測識別事件的設(shè)計法則 460

9．3．4 智能系統(tǒng)探測、分析與識別的軟件算法框架 462

9．3．5 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注意的幾個技術(shù)問題 464

9．4 基于DSP的安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 466

9．4．1 DSP智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的功能與指標(biāo)要求 467

9．4．2 基于DSP智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理 467

9．4．3 基于DSP智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計 468

9．4．4 基于DSP智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計 469

9．5 安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的智能化評估 473

9．5．1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的評估標(biāo)準(zhǔn)及方法 473

9．5．2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品所需的評估及步驟 477

9．5．3 選購智能安防監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的原則與要點 478

參考文獻 481