本書首先概述了現代安防視頻監控技術，然後分章節直接地全面完整而繫統地剖析與解讀了一個實用的現代安防視頻監控繫統各個部分設備的理論基礎、工作原理、優缺點及其實用技術與方法，最後還剖析了現代安防智能視頻監控繫統的設計、評估與選用等。本書共9章：現代安防視頻監控繫統概論；安防視頻監控中使用的光源和光學繫統；安防視頻監控繫統前端攝像機；安防視頻監控繫統前端的配套設備；安防視頻監控繫統的傳輸設備；安防視頻監控繫統的控制處理設備；安防視頻監控繫統的終端設備；現代安防智能視頻監控繫統的設計與評估等。

雷玉堂，男，教授，武漢大學（原武漢測繪科技大學）光電專業創始人，中國光電與安防技術專家，被譽為“中國安防行業技術書的領軍人物”。研究方向為光電、安防與金融防偽。

目 錄
第1章 現代安防視頻監控技術概述 1
1．1 安全防範技術簡介 1
1．1．1 安全防範技術的基本概念 1
1．1．2 安全防範繫統的組成與結構層次 4
1．1．3 安全防範技術的特點與發展方向 6
1．2 安防視頻監控技術 9
1．2．1 安防視頻監控繫統的基本組成 10
1．2．2 安防視頻監控繫統的結構模式 14
1．2．3 安防視頻監控繫統的幾種特殊組成方式 16
1．2．4 安防視頻監控技術的特點與發展方向 20
1．3 現代安防智能視頻監控技術 24
1．3．1 現代安防智能視頻監控技術的基本概念 24
1．3．2 現代安防智能視頻監控繫統的組成與工作原理 25
1．3．3 現代安防智能視頻監控技術的特點與發展方向 26
第2章 安防視頻監控中的光源和光學繫統 29
2．1 監控場景的光學特性 29
2．1．1 監控場景的照度 29
2．1．2 監控場景的對比度 30
2．1．3 監控場景物體的反射特性 31
2．2 安防視頻監控中的光源 31
2．2．1 光源的發光特性 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 安防視頻監控光源的選用 43
2．3 光學成像繫統及其特性參數 45
2．3．1 理想光學繫統的物像位置關繫 46
2．3．2 光學成像繫統的分辨力與分辨率 47
2．3．3 光學成像繫統的功能及其特性參數 49
2．4 安防視頻監控的攝像鏡頭 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 安防視頻監控繫統前端攝像機 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 76
3．1．4 CCD攝像機的功能及其調整 80
3．1．5 攝像機的正確使用與鏡頭的安裝調整方法 88
3．1．6 用光學低通濾波器（OLPF）技術提高取像質量 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攝像機的優缺點 104
3．2．5 CMOS攝像機在超寬動態攝像中的優勢 104
3．2．6 CMOS攝像機在高清與智能視頻監控中的優勢 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 十字標尺攝像機 124
3．3．8 高清智能網絡攝像機 126
第4章 安防視頻監控繫統前端配套設備 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 雲臺 138
4．2．1 水平雲臺 139
4．2．2 全方位雲臺 140
4．2．3 特殊型雲臺 143
4．2．4 球形雲臺 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 解碼器的協議和波特率等的選擇設置 153
4．4 前端其他配套設備 154
4．4．1 CCD攝像機電源 154
4．4．2 以太網供電（PoE） 156
4．4．3 監聽器 157
4．5 安防視頻監控繫統的防雷 157
4．5．1 雷電過電壓的基本特性及防雷技術措施 158
4．5．2 抗雷電過電壓器件 160
4．5．3 均壓、接地、屏蔽、隔離等綜合防護 166
4．5．4 視頻監控設備的防雷措施與實際安裝 171
第5章 安防視頻監控繫統的傳輸設備 176
5．1 光纖光纜傳輸方式 176
5．1．1 光纖與光纜 176
5．1．2 光纖傳輸繫統的組成及其特點 181
5．1．3 光纖傳輸繫統的設計 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 189
5．2．2 標準同軸電纜傳輸技術 192
5．2．3 非標準電纜長線傳輸技術 197
5．3 無線傳輸方式 204
5．3．1 微波傳輸 204
5．3．2 無線移動網絡傳輸 207
5．3．3 寬帶無線傳輸 211
5．3．4 4G與5G移動通信技術 222
5．3．5 紅外光波傳輸 234
5．4 安防視頻監控繫統的網絡傳輸、交換和控制及其互連結構 236
5．4．1 安防視頻監控繫統的網絡傳輸、交換和控制的基本要求 237
5．4．2 連網繫統的構成及與其他繫統的互連 239
5．4．3 安防視頻監控繫統的網絡互連結構 241
5．4．4 實時視頻的網絡傳輸 244
第6章 安防視頻監控繫統的處理控制設備 248
6．1 微機控制繫統 248
6．1．1 微機控制繫統的結構 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 控制繫統軟件設計及其抗干擾 257
6．1．5 微機控制繫統的干擾及其解決措施 260
6．2 視頻切換器及模擬與數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 數字多工與圖像處理器 277
6．4 雲臺鏡頭防護罩控制器 278
6．4．1 雲臺控制器 278
6．4．2 鏡頭控制器 279
6．4．3 雲臺鏡頭防護罩多功能控制器 281
6．5 其他控制處理設備 282
6．5．1 時間日期發生器與字符疊加器 283
6．5．2 點鈔數據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 圖像壓縮的國際標準 297
6．6．3 H．264與H．265圖像編碼壓縮標準 301
6．7 視頻編碼器與視頻服務器 309
6．7．1 視頻服務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 視頻服務器與視頻編碼器的區別 313
第7章 安防視頻監控繫統的終端設備 314
7．1 平板顯示器 314
7．1．1 液晶（LCD）顯示技術 315
7．1．2 等離子體（PDP）顯示技術 319
7．1．3 LED（發光二極管）陣列顯示器 323
7．1．4 OLED（有機發光二極管）顯示器 326
7．1．5 量子點發光二極管（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的發展趨勢 350
7．3 3D立體顯示技術 351
7．3．1 眼鏡3D立體顯示技術 352
7．3．2 裸眼3D立體顯示技術 354
7．3．3 真3D立體顯示技術 355
7．4 磁存儲錄像設備 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 網絡存儲技術 368
7．4．4 高效存儲技術與RAID 372
7．4．5 軟件定義存儲與雲存儲 381
7．5 固態存儲錄像設備 387
7．5．1 半導體存儲器特點、類型與結構 387
7．5．2 快閃存儲器 390
7．5．3 固態硬盤SSD 392
7．6 光電存儲錄像設備 393
7．6．1 光盤存儲技術 394
7．6．2 大容量光帶存儲技術 405
7．6．3 全息存儲技術 407
7．6．4 超高密度光電存儲技術 409
7．7 其他終端設備 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 移動式安防視頻監控繫統 417
8．1 移動式安防視頻監控繫統概述 417
8．1．1 無線視頻監控繫統的特點與類型 418
8．1．2 無線視頻監控繫統與連網繫統的關繫 421
8．1．3 移動網絡選擇原則 421
8．1．4 移動式視頻監控繫統的組成與工作原理 422
8．1．5 移動式視頻監控繫統的特點及應用 424
8．2 無線視頻監控繫統所依賴的關鍵技術 427
8．2．1 無線視頻傳輸網絡鏈路及組網技術 427
8．2．2 高效率、抗干擾的視頻編/解碼技術 428
8．2．3 數據管理與數據安全技術 428
8．3 車載式無線移動視頻監控繫統 429
8．3．1 車載式無線移動視頻監控繫統的組成與工作原理 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控繫統的實現方案 433
8．4．1 公交車無線移動智能視頻監控繫統的實現方案 433
8．4．2 校車無線移動智能視頻監控繫統的實現方案 436
8．4．3 長途客車無線移動智能視頻監控繫統的實現方案 438
8．4．4 長途貨車無線移動智能視頻監控繫統的實現方案 440
8．5 公共安全突發事件無線移動智能視頻監控車繫統 442
8．5．1 公共安全突發事件無線移動智能視頻監控車的智能功能 443
8．5．2 公共安全突發事件無線移動智能視頻監控車繫統實現方案 444
8．5．3 無線移動智能視頻監控車的應用範圍 444
第9章 安防智能視頻監控繫統 446
9．1 安防智能視頻監控繫統的必備功能與實現方法 446
9．1．1 安防智能視頻監控繫統的必備功能 446
9．1．2 安防智能視頻監控繫統的實現方法 449
9．2 安防智能視頻監控繫統的產品形態 451
9．2．1 智能網絡攝像機 451
9．2．2 智能網絡視頻服務器DVS 452
9．2．3 智能網絡DVR 453
9．2．4 智能分析處理平臺 454
9．3 安防智能視頻監控繫統的設計 455
9．3．1 智能繫統的基本構成與特點 455
9．3．2 智能繫統的設計原則與步驟 457
9．3．3 智能視頻監控繫統探測識別事件的設計法則 460
9．3．4 智能繫統探測、分析與識別的軟件算法框架 462
9．3．5 智能視頻監控繫統設計應注意的幾個技術問題 464
9．4 基於DSP的安防智能視頻監控繫統的設計 466
9．4．1 DSP智能視頻監控繫統設計的功能與指標要求 467
9．4．2 基於DSP智能視頻監控繫統的結構及原理 467
9．4．3 基於DSP智能視頻監控繫統的硬件設計 468
9．4．4 基於DSP智能視頻監控繫統的軟件設計 469
9．5 安防智能視頻監控繫統產品的智能化評估 473
9．5．1 智能視頻監控繫統產品的評估標準及方法 473
9．5．2 智能視頻監控繫統產品所需的評估及步驟 477
9．5．3 選購智能安防監控繫統產品的原則與要點 478
參考文獻 481

前 言

隨著光電信息技術、微電子、微計算機及數字視頻技術的發展，安防技術已由傳統的模擬式向高度集成的小型化、數字化、網絡化、高清化、智能化的方向發展。目前，安全防範技術已從應用各學科技術的經典模式向以圖像分析處理、識別與跟蹤為核心的安全防範技術本身特點所需要的現代智能化模式轉變。

現代科學技術的發展，使許多學科由它的中心走向邊緣，形成了不同學科相互滲透、交叉的邊緣科學，並表現出綜合性的特點，而這些邊緣科學都呈現出了強大的生命力。例如，光電信息技術就是光學信息與電子信息相互發展的邊緣科學技術，而現在的安全防範技術已由光電、電子、計算機、網絡、通信等其他學科的應用技術，發展成為一專門的獨立的學科技術。而這個學科最主要的特點就是處於光電信息技術基礎上與其他學科的邊緣和多學科交叉。由安防新技術及繫統繫列精品叢書之四《安防＆光電信息——安防監控技術基礎》中的論述可知，安防監控技術的學科性質全面而確切的應該是：在光電信息技術基礎上的一門多學科交叉的前沿學科的綜合性的應用科學技術。

因為光（光學）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則表現出巨大的發展潛力和明顯的優越性。尤其在高技術戰爭中，光電信息技術扮演著十分重要的角色，如在預警、監視、偵察、觀察、瞄準、通信、精確打擊、作戰效果評估、電子對抗等方面都發揮了極其重要的作用，使作戰方式、部隊編制和後勤供應都發生了重大變化。因此，光電信息技術不僅全面繼承兼容電子技術，而且具有微電子無法比擬的優越性能與更廣闊的應用範圍，從而成為人類進入信息時代的具有巨大衝擊力的高新技術。

由於現有的安防技術（或工程）等有關專業，沒有開設“光電信息技術”這一基礎課程，因而在安防界出現了150條安防技術知識概念混淆不清與錯誤的問題（已在《安防＆光電信息——安防監控技術基礎》書中論述）。為此，受電子工業出版社的邀約，撰寫一套現代安防監控實用技術叢書，也是光電信息學科-安防科學技術與工程專業繫列叢書。該專業必學的技術基礎課為《安防＆光電信息安防監控技術基礎》或《光電信息技術》，在此基礎上必學的專業繫列叢書為《現代安防視頻監控繫統設備的剖析與解讀》、《現代安防視頻監控繫統設備的使用、維護與維修》、《現代安防繫統工程設計施工安裝調試與驗收》、《現代安防防盜防火探測報警繫統設備的剖析與解讀》、《現代安防目標識別與出入口控制繫統設備的剖析與解讀》等。

《安防視頻監控實用技術》自電子工業出版社20月出版以來，深受安防界廣大讀者的喜愛而多次重印。為更好地適應讀者與學生學習的需要，特將此書一分為三，更詳盡地對繫統設備進行剖析與解讀。這三本書就是現在出版的《現代安防視頻監控繫統設備的剖析與解讀》，以及將要出版的《現代安防視頻監控繫統設備的使用、維護與維修》與《現代安防繫統工程設計施工安裝調試與驗收》。

本書是在《安防視頻監控實用技術》與《安防＆光電信息——安防監控技術基礎》的基礎上編寫而成的，首先概述了現代安防視頻監控技術，然後分章節全面、完整、繫統地剖析與解讀了一個實用的現代安防視頻監控繫統中各個部分設備的理論基礎、工作原理、優缺點及其實用技術與方法，最後剖析了現代安防智能視頻監控繫統的設計與評估等。本書具體內容分為9章：現代安防視頻監控技術概論；安防視頻監控中使用的光源和光學繫統；安防視頻監控繫統前端攝像機；安防視頻監控繫統前端的配套設備；安防視頻監控繫統的傳輸設備；安防視頻監控繫統的控制處理設備；安防視頻監控繫統的終端設備；現代安防智能視頻監控繫統的設計與評估等。

本書是現代安防監控實用技術叢書之一，也是光電信息學科-安防科學技術與工程專業繫列叢書之一。它理論實踐並重，內容繫統全面、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技術學院的安防技術（或安防工程）、安防或安全管理、視頻監控、智能建築、智能交通、信息工程、光電工程、質量工程、網絡工程、應用電視、應用電子等專業的本專科、碩士生教材與教學參考，也可供從事上述專業的科研人員、工程技術人員、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生們及有關公司負責人共同完成的。其中，武漢樂通光電公司總經理羅輝，武漢昱升光器件公司總經理明志文，廣州天網安防科技公司總經理邱亮南，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容（恕不一一列舉），本書大部分均為雷教授編寫與統稿完成。

本書在編寫過程中參考了國內外的相關書籍及技術資料，並根據本書體繫的需要，在有的章節內采用了其中的部分內容，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，還有的部分內容來源於互聯網，由於未能準確查明原創作者及出處，因而未能在參考文獻中列出，敬請諒解。歡迎與本人聯繫，以便更正。

由於光電信息與安防監控技術發展迅速，涉及的學科範圍廣，加上作者的知識局限，難免出現錯誤與不足，敬請專家學者、技術工作者、教師與學生們提出批評指正。

編著者

2017年3月