现代安防视频监控系统设备剖析与解读
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，*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。
作者简介
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。
目 录
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
3.1CCD摄像机70
3.1.1CCD黑白摄像机70
3.1.2CCD彩色摄像机72
3.1.3CCD摄像机的主要性能参数76
3.1.4CCD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
3.1.7DSP与SOC摄像机92
3.2CMOS摄像机97
3.2.1CMOS摄像机的组成及原理97
3.2.2CMOS摄像机的种类100
3.2.3第3代CMOS-DPS摄像机102
3.2.4CMOS摄像机的优缺点104
3.2.5CMOS摄像机在超宽动态摄像中的优势104
3.2.6CMOS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
3.3.324h全天候摄像机116
3.3.4紫外摄像机117
3.3.5X射线摄像机119
3.3.6360°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
4.4.1CCD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
5.3.44G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
6.6.3H.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
7.1.3LED（发光二极管）阵列显示器323
7.1.4OLED（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
7.33D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DVR366
7.4.3网络存储技术368
7.4.4高效存储技术与RAID372
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SSD392
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DVS452
9.2.3智能网络DVR453
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
9.4.1DSP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
作者简介
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。
目 录
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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
3.1CCD摄像机70
3.1.1CCD黑白摄像机70
3.1.2CCD彩色摄像机72
3.1.3CCD摄像机的主要性能参数76
3.1.4CCD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
3.1.7DSP与SOC摄像机92
3.2CMOS摄像机97
3.2.1CMOS摄像机的组成及原理97
3.2.2CMOS摄像机的种类100
3.2.3第3代CMOS-DPS摄像机102
3.2.4CMOS摄像机的优缺点104
3.2.5CMOS摄像机在超宽动态摄像中的优势104
3.2.6CMOS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
3.3.324h全天候摄像机116
3.3.4紫外摄像机117
3.3.5X射线摄像机119
3.3.6360°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
4.4.1CCD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
5.3.44G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
6.6.3H.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
7.1.3LED（发光二极管）阵列显示器323
7.1.4OLED（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
7.33D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DVR366
7.4.3网络存储技术368
7.4.4高效存储技术与RAID372
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SSD392
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DVS452
9.2.3智能网络DVR453
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
9.4.1DSP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
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