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本书首先概述了现代安防视频监控技术，然后分章节直接地全面完整而系统地剖析与解读了一个实用的现代安防视频监控系统各个部分设备的理论基础、工作原理、优缺点及其实用技术与方法，最后还剖析了现代安防智能视频监控系统的设计、评估与选用等。本书共9章：现代安防视频监控系统概论；安防视频监控中使用的光源和光学系统；安防视频监控系统前端摄像机；安防视频监控系统前端的配套设备；安防视频监控系统的传输设备；安防视频监控系统的控制处理设备；安防视频监控系统的终端设备；现代安防智能视频监控系统的设计与评估等。

目    录
第1章  现代安防视频监控技术概述	1
1.1  安全防范技术简介	1
1.1.1  安全防范技术的基本概念	1
1.1.2  安全防范系统的组成与结构层次	4
1.1.3  安全防范技术的特点与发展方向	6
1.2  安防视频监控技术	9
1.2.1  安防视频监控系统的基本组成	10
1.2.2  安防视频监控系统的结构模式	14
1.2.3  安防视频监控系统的几种特殊组成方式	16
1.2.4  安防视频监控技术的特点与发展方向	20
1.3  现代安防智能视频监控技术	24
1.3.1  现代安防智能视频监控技术的基本概念	24
1.3.2  现代安防智能视频监控系统的组成与工作原理	25
1.3.3  现代安防智能视频监控技术的特点与发展方向	26
第2章  安防视频监控中的光源和光学系统	29
2.1  监控场景的光学特性	29
2.1.1  监控场景的照度	29
2.1.2  监控场景的对比度	30
2.1.3  监控场景物体的反射特性	31
2.2  安防视频监控中的光源	31
2.2.1  光源的发光特性	31
2.2.2  自然光源	33
2.2.3  人造光源	34
2.2.4  红外光源	39
2.2.5  安防视频监控光源的选用	43
2.3  光学成像系统及其特性参数	45
2.3.1  理想光学系统的物像位置关系	46
2.3.2  光学成像系统的分辨力与分辨率	47
2.3.3  光学成像系统的功能及其特性参数	49
2.4  安防视频监控的摄像镜头	55
2.4.1  常用的摄像镜头	55
2.4.2  特种光学镜头	59
2.4.3  非球面镜头	62
2.4.4  摄像镜头的选用	65
第3章  安防视频监控系统前端摄像机	70
3.1  CCD摄像机	70
3.1.1  CCD黑白摄像机	70
3.1.2  CCD彩色摄像机	72
3.1.3  CCD摄像机的主要性能参数	76
3.1.4  CCD摄像机的功能及其调整	80
3.1.5  摄像机的正确使用与镜头的安装调整方法	88
3.1.6  用光学低通滤波器（OLPF）技术提高取像质量	90
3.1.7  DSP与SOC摄像机	92
3.2  CMOS摄像机	97
3.2.1  CMOS摄像机的组成及原理	97
3.2.2  CMOS摄像机的种类	100
3.2.3  第3代CMOS-DPS摄像机	102
3.2.4  CMOS摄像机的优缺点	104
3.2.5  CMOS摄像机在超宽动态摄像中的优势	104
3.2.6  CMOS摄像机在高清与智能视频监控中的优势	107
3.3  几种特殊的新型摄像机	110
3.3.1  一体化与高速球型摄像机	110
3.3.2  超宽动态摄像机	112
3.3.3  24h全天候摄像机	116
3.3.4  紫外摄像机	117
3.3.5  X射线摄像机	119
3.3.6  360°全景摄像机	122
3.3.7  十字标尺摄像机	124
3.3.8  高清智能网络摄像机	126
第4章  安防视频监控系统前端配套设备	131
4.1  摄像机的防护罩与支架	131
4.1.1  一般防护罩	131
4.1.2  特种防护罩	136
4.1.3  支架	137
4.2  云台	138
4.2.1  水平云台	139
4.2.2  全方位云台	140
4.2.3  特殊型云台	143
4.2.4  球形云台	145
4.3  终端解码器	148
4.3.1  终端解码器的工作原理	148
4.3.2  解码器的抗干扰与自动复位	149
4.3.3  解码器的实用电路与实际连接	151
4.3.4  解码器的协议和波特率等的选择设置	153
4.4  前端其他配套设备	154
4.4.1  CCD摄像机电源	154
4.4.2  以太网供电（PoE）	156
4.4.3  监听器	157
4.5  安防视频监控系统的防雷	157
4.5.1  雷电过电压的基本特性及防雷技术措施	158
4.5.2  抗雷电过电压的基本元器件	160
4.5.3  均压、接地、屏蔽、隔离等综合防护	166
4.5.4  视频监控设备的防雷措施与实际安装	171
第5章  安防视频监控系统的传输设备	176
5.1  光纤光缆传输方式	176
5.1.1  光纤与光缆	176
5.1.2  光纤传输系统的组成及其特点	181
5.1.3  光纤传输系统的设计	183
5.1.4  光纤多路视频信号传输	186
5.1.5  光端机	188
5.2  电线电缆传输方式	189
5.2.1  双绞线或双芯线传输技术	189
5.2.2  标准同轴电缆传输技术	192
5.2.3  非标准电缆长线传输技术	197
5.3  无线传输方式	204
5.3.1  微波传输	204
5.3.2  无线移动网络传输	207
5.3.3  宽带无线传输	211
5.3.4  4G与5G移动通信技术	222
5.3.5  红外光波传输	234
5.4  安防视频监控系统的网络传输、交换和控制及其互连结构	236
5.4.1  安防视频监控系统的网络传输、交换和控制的基本要求	237
5.4.2  连网系统的构成及与其他系统的互连	239
5.4.3  安防视频监控系统的网络互连结构	241
5.4.4  实时视频的网络传输	244
第6章  安防视频监控系统的处理控制设备	248
6.1  微机控制系统	248
6.1.1  微机控制系统的结构	248
6.1.2  主控制器及控制键盘	249
6.1.3  通信接口方式及其选择	251
6.1.4  控制系统软件设计及其抗干扰	257
6.1.5  微机控制系统的干扰及其解决措施	260
6.2  视频切换器及模拟与数字视频矩阵切换主机	263
6.2.1  普通视频切换器	263
6.2.2  分组式切换器	265
6.2.3  模拟式视频矩阵切换主机	266
6.2.4  数字式视频矩阵切换主机	268
6.3  视频分配、放大、画面分割及图像处理器	271
6.3.1  视频分配器	271
6.3.2  视频放大器	273
6.3.3  多画面图像分割器	274
6.3.4  数字多工与图像处理器	277
6.4  云台镜头防护罩控制器	278
6.4.1  云台控制器	278
6.4.2  镜头控制器	279
6.4.3  云台镜头防护罩多功能控制器	281
6.5  其他控制处理设备	282
6.5.1  时间日期发生器与字符叠加器	283
6.5.2  点钞数据与客户面像视频叠加显示器	287
6.5.3  电梯楼层显示器	288
6.5.4  视频移动检测器	290
6.6  视频信号的编码压缩处理	294
6.6.1  常用的压缩编码方法	294
6.6.2  图像压缩的国际标准	297
6.6.3  H.264与H.265图像编码压缩标准	301
6.7  视频编码器与视频服务器	309
6.7.1  视频服务器的组成原理及特点	309
6.7.2  视频编码器的组成及原理	312
6.7.3  视频服务器与视频编码器的区别	313
第7章  安防视频监控系统的终端设备	314
7.1  平板显示器	314
7.1.1  液晶（LCD）显示技术	315
7.1.2  等离子体（PDP）显示技术	319
7.1.3  LED（发光二极管）阵列显示器	323
7.1.4  OLED（有机发光二极管）显示器	326
7.1.5  量子点发光二极管（QLED）显示器	330
7.2  大屏与投影显示器	338
7.2.1  硅基液晶投影显示器	338
7.2.2  使用数字微镜器件的DLP投影显示器	341
7.2.3  光阀投影显示器	343
7.2.4  激光投影显示器	346
7.2.5  大屏与投影显示技术的发展趋势	350
7.3  3D立体显示技术	351
7.3.1  眼镜3D立体显示技术	352
7.3.2  裸眼3D立体显示技术	354
7.3.3  真3D立体显示技术	355
7.4  磁存储录像设备	364
7.4.1  磁性记录与重放的基本原理	364
7.4.2  硬磁盘录像机DVR	366
7.4.3  网络存储技术	368
7.4.4  高效存储技术与RAID	372
7.4.5  软件定义存储与云存储	381
7.5  固态存储录像设备	387
7.5.1  半导体存储器特点、类型与结构	387
7.5.2  快闪存储器	390
7.5.3  固态硬盘SSD	392
7.6  光电存储录像设备	393
7.6.1  光盘存储技术	394
7.6.2  大容量光带存储技术	405
7.6.3  全息存储技术	407
7.6.4  超高密度光电存储技术	409
7.7  其他终端设备	414
7.7.1  视频印像机	414
7.7.2  打印机	415
7.7.3  自动拨号电话机	416
7.7.4  警号和警示灯	416
第8章  移动式安防视频监控系统	417
8.1  移动式安防视频监控系统概述	417
8.1.1  无线视频监控系统的特点与类型	418
8.1.2  无线视频监控系统与连网系统的关系	421
8.1.3  移动网络选择原则	421
8.1.4  移动式视频监控系统的组成与工作原理	422
8.1.5  移动式视频监控系统的特点及应用	424
8.2  无线视频监控系统所依赖的关键技术	427
8.2.1  无线视频传输网络链路及组网技术	427
8.2.2  高效率、抗干扰的视频编/解码技术	428
8.2.3  数据管理与数据安全技术	428
8.3  车载式无线移动视频监控系统	429
8.3.1  车载式无线移动视频监控系统的组成与工作原理	429
8.3.2  智能车载DVR的组成及原理	431
8.3.3  智能车载DVR的特点	432
8.4  几种车载式无线移动智能视频监控系统的实现方案	433
8.4.1  公交车无线移动智能视频监控系统的实现方案	433
8.4.2  校车无线移动智能视频监控系统的实现方案	436
8.4.3  长途客车无线移动智能视频监控系统的实现方案	438
8.4.4  长途货车无线移动智能视频监控系统的实现方案	440
8.5  公共安全突发事件无线移动智能视频监控车系统	442
8.5.1  公共安全突发事件无线移动智能视频监控车的智能功能	443
8.5.2  公共安全突发事件无线移动智能视频监控车系统实现方案	444
8.5.3  无线移动智能视频监控车的应用范围	444
第9章  安防智能视频监控系统	446
9.1  安防智能视频监控系统的必备功能与实现方法	446
9.1.1  安防智能视频监控系统的必备功能	446
9.1.2  安防智能视频监控系统的实现方法	449
9.2  安防智能视频监控系统的产品形态	451
9.2.1  智能网络摄像机	451
9.2.2  智能网络视频服务器DVS	452
9.2.3  智能网络DVR	453
9.2.4  智能分析处理平台	454
9.3  安防智能视频监控系统的设计	455
9.3.1  智能系统的基本构成与特点	455
9.3.2  智能系统的设计原则与步骤	457
9.3.3  智能视频监控系统探测识别事件的设计法则	460
9.3.4  智能系统探测、分析与识别的软件算法框架	462
9.3.5  智能视频监控系统设计应注意的几个技术问题	464
9.4  基于DSP的安防智能视频监控系统的设计	466
9.4.1  DSP智能视频监控系统设计的功能与指标要求	467
9.4.2  基于DSP智能视频监控系统的结构及原理	467
9.4.3  基于DSP智能视频监控系统的硬件设计	468
9.4.4  基于DSP智能视频监控系统的软件设计	469
9.5  安防智能视频监控系统产品的智能化评估	473
9.5.1  智能视频监控系统产品的评估标准及方法	473
9.5.2  智能视频监控系统产品所需的评估及步骤	477
9.5.3  选购智能安防监控系统产品的原则与要点	478
参考文献	481

前    言
随着光电信息技术、微电子、微计算机及数字视频技术的发展，安防技术已由传统的模拟式向高度集成的小型化、数字化、网络化、高清化、智能化的方向发展。目前，安全防范技术已从应用各学科技术的经典模式向以图像分析处理、识别与跟踪为核心的安全防范技术本身特点所需要的现代智能化模式转变。
现代科学技术的发展，使许多学科由它的中心走向边缘，形成了不同学科相互渗透、交叉的边缘科学，并表现出综合性的特点，而这些边缘科学都呈现出了强大的生命力。例如，光电信息技术就是光学信息与电子信息相互发展的边缘科学技术，而现在的安全防范技术已由光电、电子、计算机、网络、通信等其他学科的应用技术，发展成为一专门的独立的学科技术。而这个学科最主要的特点就是处于光电信息技术基础上与其他学科的边缘和多学科交叉。由安防新技术及系统系列精品丛书之四《安防＆光电信息——安防监控技术基础》中的论述可知，安防监控技术的学科性质全面而确切的应该是：在光电信息技术基础上的一门多学科交叉的前沿学科的综合性的应用科学技术。
因为光（光学）是人们获取信息的最基本的和最有效的手段之一，以光子或光波作为信息载体的光电信息技术则表现出巨大的发展潜力和明显的优越性。尤其在高技术战争中，光电信息技术扮演着十分重要的角色，如在预警、监视、侦察、观察、瞄准、通信、精确打击、作战效果评估、电子对抗等方面都发挥了极其重要的作用，使作战方式、部队编制和后勤供应都发生了重大变化。因此，光电信息技术不仅全面继承兼容电子技术，而且具有微电子无法比拟的优越性能与更广阔的应用范围，从而成为人类进入信息时代的具有巨大冲击力的高新技术。
由于现有的安防技术（或工程）等有关专业，没有开设“光电信息技术”这一基础课程，因而在安防界出现了150条安防技术知识概念混淆不清与错误的问题（已在《安防＆光电信息——安防监控技术基础》书中论述）。为此，受电子工业出版社的邀约，撰写一套现代安防监控实用技术丛书，也是光电信息学科-安防科学技术与工程专业系列丛书。该专业必学的技术基础课为《安防＆光电信息安防监控技术基础》或《光电信息技术》，在此基础上必学的专业系列丛书为《现代安防视频监控系统设备的剖析与解读》、《现代安防视频监控系统设备的使用、维护与维修》、《现代安防系统工程设计施工安装调试与验收》、《现代安防防盗防火探测报警系统设备的剖析与解读》、《现代安防目标识别与出入口控制系统设备的剖析与解读》等。
《安防视频监控实用技术》自电子工业出版社2012年元月出版以来，深受安防界广大读者的喜爱而多次重印。为更好地适应读者与学生学习的需要，特将此书一分为三，更详尽地对系统设备进行剖析与解读。这三本书就是现在出版的《现代安防视频监控系统设备的剖析与解读》，以及将要出版的《现代安防视频监控系统设备的使用、维护与维修》与《现代安防系统工程设计施工安装调试与验收》。
本书是在《安防视频监控实用技术》与《安防＆光电信息——安防监控技术基础》的基础上编写而成的，首先概述了现代安防视频监控技术，然后分章节全面、完整、系统地剖析与解读了一个实用的现代安防视频监控系统中各个部分设备的理论基础、工作原理、优缺点及其实用技术与方法，最后剖析了现代安防智能视频监控系统的设计与评估等。本书具体内容分为9章：现代安防视频监控技术概论；安防视频监控中使用的光源和光学系统；安防视频监控系统前端摄像机；安防视频监控系统前端的配套设备；安防视频监控系统的传输设备；安防视频监控系统的控制处理设备；安防视频监控系统的终端设备；现代安防智能视频监控系统的设计与评估等。
本书是现代安防监控实用技术丛书之一，也是光电信息学科-安防科学技术与工程专业系列丛书之一。它理论实践并重，内容系统全面、层次分明，可作为公安院校、安防院校及一些理工院校与职业技术学院的安防技术（或安防工程）、安防或安全管理、视频监控、智能建筑、智能交通、信息工程、光电工程、质量工程、网络工程、应用电视、应用电子等专业的本专科、硕士生教材与教学参考，也可供从事上述专业的科研人员、工程技术人员、管理人员与安防传媒人员工作参考。
本书是雷玉堂教授同其学生们及有关公司负责人共同完成的。其中，武汉乐通光电公司总经理罗辉，武汉昱升光器件公司总经理明志文，广州天网安防科技公司总经理邱亮南，公安部第3研究所郑国刚副研究员，海军工程大学教辅处处长白雪飞博士，美国HP新加坡公司高工、武汉乐通光电公司高新技术研究所特邀研究员雷军与黄晓曦博士，乐通光电深圳高新技术研究所的杨中东博士，周宇翔工程师分别参与编写了部分内容（恕不一一列举），本书大部分均为雷教授编写与统稿完成。
本书在编写过程中参考了国内外的相关书籍及技术资料，并根据本书体系的需要，在有的章节内采用了其中的部分内容，这些都将在书末以参考文献形式给出，在此向同行们表示最衷心感谢！但需说明的是，还有的部分内容来源于互联网，由于未能准确查明原创作者及出处，因而未能在参考文献中列出，敬请谅解。欢迎与本人联系，以便更正。
由于光电信息与安防监控技术发展迅速，涉及的学科范围广，加上作者的知识局限，难免出现错误与不足，敬请专家学者、技术工作者、教师与学生们提出批评指正。

编著者  
2017年3月

科技—电子技术—电子技术应用

雷玉堂，男，教授，武汉大学（原武汉测绘科技大学）光电专业创始人，中国光电与安防技术专家，被誉为“中国安防行业技术书的领军人物”。研究方向为光电、安防与金融防伪。

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现代安防视频监控系统设备剖析与解读