全数字视频监控系统中的前端部分设计分析

全数字视频监控系统的前端部分包括图像采集和编码两大任务，主要满足监控中心对各监控点图像的调用和观看。可以采用网络摄像机、模拟摄像机+NVS两种模式获得数字图像，通过视频监控网段汇集到各区域中心完成数据转发，就可以在相关联的局域网、城域网或广域网完成访问。

前端部分主要包括摄像机、防护罩、雷击浪涌保护器、补光灯和立杆等。

网络摄像机（含网络高速球）采集的视频图像在网络摄像机内完成视频压缩，通过六类线接入监控专网，直接输出IP码流（包含视频、音频、控制、报警等）。基于实时流与存储流分离的原则，实时流送往流媒体交换并转发给客户端、数字矩阵等解码显示，存储流直接写入网络存储系统。网络摄像机采用MPEG-4、H.264和AVS等编码方式，标清摄像机输出码流为变码率1.5Mbit/s，图像分辨率为4CIF（或叫D1）；高清摄像机输出码流为变码率3Mbit/s，图像分辨率为HD 720P。网络摄像机还可提供报警输入、输出接口，靠近网络摄像机的报警点可以开关量形式直接送入网络摄像机，并能在本地产生报警联动输出，如打开射灯、蜂鸣器响。报警信号也能经过IP专网上传至软件平台，并在监控平台产生一系列的联动功能，比如自动弹出现场图像、电子地图上对应报警点和监控点图标闪烁等。图4-1所示为前端为网络摄像机的全数字系统。

图4-1 前端为网络摄像机的全数字系统拓扑示意图

用户可远程控制网络高速球，能远程配置网络摄像机的参数和对其升级。软件平台还能通过IP网对网络摄像机校时以及监测其工作状态。若用户配备PoE交换机，网络摄像机还可选配PoE模块，实现以太网线对网络摄像机的供电。PoE（Power over Ethernet）是指在现有以太网布线架构不作任何改动的情况下，网线除了传输视频信号、控制信号和音频信号外，还为网络摄像机提供直流电的一种技术。

（一）两种典型模式的比较（见表4-1）

表4-1 全数字视频监控系统两种典型模式的比较(www.xing528.com)

（二）两者关键指标对比

（1）高清图像质量：模拟摄像机受CVBS传输系统的限制，水平TVL理论最高仅有625线，PAL制下50场扫描，网络摄像机的数字图像处理芯片与编码压缩芯片之间直接传输数字信号，不再经过D/A、A/D转换，消除了D/A、A/D转换带来的图像质量受损，消除了CVBS系统对图像分辨率、帧率的限制，可轻松实现1280×720、1280×960、1600×1200等多种高清画质。

图4-2 视频电缆信号测试波形

（2）图像传输无损耗：模拟摄像机的图像信号经同轴电缆传输送入视频编码器时，图像质量会出现损失，传输距离越远，损失越大。图4-2所示为零距离与1km距离的标准测试信号的波形。在零距离时测试模拟摄像机输出的信号特性，可知在主要包含图像信息的2～6m频带范围内图像质量优异，经过1km同轴电缆传输以后，频率越高的部分损失越严重，表现为图像细节丢失。可知网络摄像机输出的图像质量将优于视频编码器输出的图像质量。

（3）网络布点与接入灵活：相对于模拟摄像机+NVS，只要有网络接入的位置都能安装网络摄像机，部署更便捷。无需考虑视频编码器的存放位置、工作环境等因素，应用更灵活。