本书是具有多年行业经验的安防专业人士呈现的"诚意之作"，其目的在于和行业朋友分享、交流、探讨"智能高清视频监控系统"的原理、应用、产品、技术发展趋势等。本书的内容涉及了模拟视频监控系统、编码压缩、DVR、DVS、IPC、NVR、视频分析、高清IP摄像机、视频传输、CMS、视频存储、解码显示、大屏幕、PSIM、物联网、云计算、大数据、数字高清摄像机、模拟高清摄像机、镜头等各个方面，并辅有大量的相关应用案例供读者参考，以期让读者更好地理解和应用。
本书共分19章，第1章是概述部分，第2章简单介绍了模拟电视监控系统，第3～7章分别介绍了编码压缩技术、DVR技术、DVS技术、NVR技术、IPC技术，第8章介绍了高清监控系统，第9章介绍了视频内容分析技术，第10章介绍了网络传输系统，第11章介绍了CMS技术，第12章介绍了存储系统，第13章介绍了解码显示，第14章介绍了智能网络视频监控系统实战应用，第15章是智能网络视频监控系统相关案例的介绍，第16章介绍了PSIM技术，第17章介绍了物联网相关技术，第18章介绍了云计算相关技术，第19章介绍了大数据相关技术及其与视频监控的结合应用。
本书适合初学者或者有一定行业经验的读者阅读，特别适合"弱电、安全防范、视频监控、物联网"相关从业人员作为入门及深入学习的参考。
随着云计算/存储、大数据、物联网、移动互联网等新技术的推进，安防领域也有了翻天覆地的变化，本书版创造了"安防领域书"的口碑，4年过去，仍然保持火热销售态势，然而，如前所述，安防领域的技术有了很多革命性突破，为此，本书针对前沿、实用的新技术、新方案，并添加了作者近4年积累的案例，同时删除了一些过时的内容及案例，形成了这本《安防天下2》。无论从技术上、思维上还是高度上，都比本书上一版有了质的飞跃。希望能为本行业的读者提供实实在在的参考。
清华大学出版社 栾大成
潘国辉，网名"西刹子"，现居北京，国家首批一级建造师，2000年毕业于沈阳建筑工程学院工业自动化专业，具有13年安全防范与视频监控从业经验。曾经服务于SIEMENS、TYCO、NICE等公司，具有大量的机场、铁路、地铁、平安城市、智能楼宇等安防项目的规划/设计/实施/调试/服务经验，目前在一家跨国公司任职高级安防经理，负责公司安防系统规划、设计、运维、管理、应急响应、风险控制、培训等。曾先后在国内多个主流安防杂志上发表过大量论文，个人网站(www.sas123.cn"安天下")，口号是"安防天下、服务万家"，旨在与业内朋友分享、交流、探讨安防行业的新技术、新产品及应用。
读者在阅读本书的过程中若遇到疑问或难题，或对这本书有任何意见和建议，可以发送E-mail至xichazi@126.com，或者登录www.sas123.cn进行讨论或寻求支持。
西刹子微信号：xichazi
第1章 视频监控技术概述················· 1
1.1 引子·························································· 2
1.1.1 安全防范的雏形······························· 2
1.1.2 网络视频监控··································· 2
1.1.3 智能视频识别··································· 2
1.1.4 智能网络视频监控··························· 3
1.1.5 高清视频监控··································· 3
1.1.6 云视频监控······································· 4
1.2 视频监控技术发展过程·························· 4
1.2.1 模拟视频监控时代··························· 5
1.2.2 数字视频监控时代··························· 7
1.2.3 智能网络视频监控时代··················· 8
1.2.4 高清视频监控时代··························· 9
1.3 视频监控的核心技术······························ 9
1.3.1 光学成像器件··································· 9
1.3.2 视频编码压缩算法··························· 10
1.3.3 视频编码压缩芯片··························· 10
1.3.4 视频管理平台··································· 11
1.4 视频监控的发展方向······························ 11
1.5 智能网络视频监控概念·························· 13
1.5.1 本书内容、范围说明······················· 13
1.5.2 本书术语、缩写说明······················· 13
1.5.3 本书内容拓扑结构图······················· 15
第2章 模拟视频监控系统················· 17
2.1 模拟监控系统的构成······························ 18
2.2 视频采集设备·········································· 19
2.2.1 摄像机相关技术······························· 19
2.2.2 镜头相关介绍··································· 24
2.2.3 防护罩··············································· 28
2.2.4 云台及解码器··································· 29
2.2.5 一体球型摄像机······························· 30
2.3 信号传输设备·········································· 33
2.3.1 视频信号的传输······························· 33
2.3.2 视频分配器······································· 35
2.3.3 控制信号的传输······························· 35
2.3.4 系统供电··········································· 35
2.4 矩阵控制设备·········································· 36
2.4.1 矩阵工作原理··································· 36
2.4.2 矩阵的主要功能······························· 37
2.4.3 PTZ控制原理··································· 38
2.4.4 控制键盘介绍··································· 38
2.5 显示与录像设备······································ 39
2.5.1 多画面处理器··································· 39
2.5.2 图像显示设备··································· 41
2.5.3 长延时录像机··································· 42
2.6 夜视技术及应用······································ 42
2.6.1 主动红外摄像机······························· 42
2.6.2 激光夜视技术··································· 44
2.6.3 被动红外夜视··································· 45
2.6.4 透雾摄像机······································· 46
2.7 闭路电视监控系统设计·························· 47
2.7.1 系统需求分析··································· 47
2.7.2 摄像机的选型··································· 49
2.7.3 镜头的选型······································· 51
2.7.4 矩阵的选型······································· 51
2.8 本章小结·················································· 52
第3章 视频编码压缩技术················· 53
3.1 多媒体技术基础······································ 54
3.1.1 图像的色彩模型······························· 54
3.1.2 图像的色彩空间变换······················· 57
3.1.3 图像的基本属性······························· 58
3.1.4 图像的格式与质量··························· 59
3.1.5 数据压缩方法··································· 60
3.2 静态图像压缩技术·································· 64
3.2.1 色相变换过程··································· 65
3.2.2 区块切割与采样······························· 66
3.2.3 离散余弦(DCT)变换························· 68
3.2.4 量化过程介绍··································· 69
3.2.5 Z字形编码过程································ 71
3.2.6 DC系数及AC系数编码················· 72
3.2.7 熵编码介绍······································· 73
3.2.8 JPEG数据流介绍····························· 73
3.2.9 JPEG解压缩过程····························· 73
3.3 视频(动态图像)编码压缩······················· 74
3.3.1 视频压缩的必要性··························· 74
3.3.2 视频压缩的可行性··························· 75
3.3.3 图像格式说明··································· 75
3.3.4 逐行扫描与隔行扫描······················· 79
3.3.5 帧率、码流与分辨率······················· 80
3.3.6 视频编码模型··································· 81
3.3.7 运动补偿技术介绍··························· 82
3.4 主流视频编码技术·································· 83
3.4.1 MJPEG编码压缩····························· 84
3.4.2 MPEG-1技术介绍···························· 85
3.4.3 MPEG-2技术介绍···························· 90
3.4.4 MPEG-4技术介绍···························· 91
3.4.5 H.264技术说明································ 96
3.4.6 H.265编码技术································ 98
3.4.7 视频编解码技术应用······················· 103
3.5 本章小结·················································· 105
第4章 硬盘录像机(DVR)技术············ 107
4.1 DVR产品介绍········································ 108
4.1.1 DVR发展历史·································· 108
4.1.2 DVR工作原理·································· 109
4.1.3 软压缩与硬压缩······························· 110
4.1.4 DVR芯片介绍·································· 111
4.1.5 DVR的录像文件管理······················ 113
4.1.6 DVR配置及接口······························ 114
4.1.7 DVR的关键技术······························ 117
4.1.8 DVR术语介绍·································· 118
4.2 DVR软硬件构成···································· 119
4.2.1 嵌入式DVR······································ 119
4.2.2 PC式DVR········································ 122
4.2.3 嵌入式对比PC式DVR··················· 123
4.3 DVR应用软件功能································ 125
4.3.1 设备配置及管理······························· 126
4.3.2 录像管理··········································· 126
4.3.3 报警管理··········································· 127
4.3.4 视频存储与备份······························· 127
4.3.5 视频浏览与回放······························· 128
4.3.6 设备网管维护··································· 129
4.3.7 用户的管理······································· 129
4.3.8 用户操作日志审计··························· 130
4.4 DVR的应用架构···································· 130
4.4.1 单机工作模式··································· 130
4.4.2 模数混合架构··································· 131
4.4.3 多机联网模式··································· 132
4.5 DVR的亮点功能···································· 136
4.5.1 DVR的多码流技术·························· 136
4.5.2 视频分析技术应用··························· 138
4.5.3 混合DVR技术································· 139
4.5.4 智能检索与回放······························· 140
4.5.5 场景重组技术··································· 141
4.5.6 视频加密技术··································· 142
4.6 DVR产品选型········································ 142
4.7 DVR的常见故障···································· 145
4.7.1 PC式DVR的常见故障··················· 145
4.7.2 嵌入式DVR的常见故障················· 145
4.8 DVR应用案例········································ 146
4.8.1 DVR带宽设计·································· 146
4.8.2 DVR存储设计·································· 148
4.9 DVR设置与操作···································· 148
4.9.1 DVR的系统设置······························ 149
4.9.2 DVR的应用操作······························ 153
4.10 DVR的远程访问·································· 155
4.10.1 流媒体服务····································· 156
4.10.2 DVR的公网配置···························· 158
4.10.3 DVR的转码应用···························· 161
4.11 本章小结················································ 162
第5章 视频编码器技术···················· 163
5.1 DVS产品介绍········································· 164
5.1.1 DVS发展历程·································· 164
5.1.2 DVS对比DVR································ 165
5.1.3 DVS的工作原理······························ 166
5.2 DVS产品软硬件构成····························· 168
5.2.1 DVS硬件构成·································· 168
5.2.2 DVS软件构成·································· 169
5.3 DVS系统应用架构································· 172
5.3.1 矩阵+DVS混合架构························ 172
5.3.2 DVS+NVR架构······························· 173
5.4 DVS的亮点功能····································· 174
5.4.1 DVS的ANR技术··························· 174
5.4.2 DVS冗余技术·································· 176
5.4.3 DVS的多码流技术·························· 177
5.4.4 DVS的PoE技术····························· 178
5.4.5 DVS的音频功能······························ 179
5.4.6 DVS组播应用·································· 180
5.4.7 带视频分析功能的DVS·················· 181
5.5 DVS产品选型········································· 182
5.5.1 DVS的主要参数······························ 182
5.5.2 DVS产品的架构······························ 182
5.5.3 编码压缩方式··································· 182
5.5.4 视频分析功能··································· 183
5.5.5 各类接
15.1 高铁智能网络视频监控系统
15.1.1 高铁项目简介
首先看看关于"高铁"的定义。国际通常将高速铁路定义在时速200公里以上，我国的高铁，即CRH(China Railway High-speed)，时速也定义在200公里以上。另外，我国又增加了"客运专线"的等级，客运专线是以客运为主的快速铁路，时速为200~350km/h。
高速铁路不同于一般的铁路系统，是一个系统化、集成化的大型工程，仅通信部门就涉及到10多个子系统，包括有线、数据、传输、调度、应急通信、视频监控等。高铁与普通铁路或地铁区别很大，例如地铁通常时速在60公里左右，列车间隔在3分钟左右，而高铁时速可能达到300公里，但时间间隔可能与地铁差不多，这就对高铁的通信指挥系统提出了更高的要求，同时，作为一个重要的辅助设施，对视频监控系统的相关要求也非常高。
15.1.2 高铁视频监控系统的特点
高铁的视频监控系统，要求采用先进的视频监控技术，基于铁路系统的IP网络，构建数字化、智能化、分布式的网络视频监控系统，满足公安、安监、客运、调度、车务、机务、工务、电务、车辆、供电等业务部门及防灾监控、救援抢险和应急管理等多种需求，实现视频网络资源和信息资源共享。
高铁的视频监控系统通常采用先进的视频编码及视频分析技术，实现低码流下高清晰视频图像采集、编码、传输、录像、转发及自动报警功能。指挥人员和警务人员通过自己工作区域内的大屏幕或电脑工作站可清楚地了解辖区和全线车站、区间、桥梁、路基、机房等重点区段和设备的情况，并迅速、地处置突发事件。
1. 高铁视频监控主要需求
n 路基、路口、桥梁、隧道、公跨铁、咽喉区的视频监视，保障车辆安全运行。
n 车站广场、站台、候车大厅、旅客通道等人流密集区域视频监视，了解旅客情况。
n 无人值守变电站等重要配电设备集中监控，及时了解设备运行情况。
n 对出现的紧急状况，如暴风雪、泥石流、洪水、交通意外等远程了解并及时反应。
n 应急指挥监控，将突发紧急事件的视频通过无线传输到控制中心。
高铁视频监控应用的具体设备包括摄像机(多数是室外PTZ云台摄像机及室内外快球一体摄像机)、编码器、硬盘录像机(DVR)、网络录像机(NVR)、中央管理平台(CMS)、视频分析设备(VCA)、解码显示及存储设备。
对高铁视频监控系统的总体要求是：安全、、开放、可扩充等。做到技术先进、经济合理、实用。
2. 高铁视频监控系统的建设难点
n 视频监控点位通常比较分散、跨度比较大，一般几百甚至上千公里。
n 视频监控摄像机需要户外工作，环境通常比较恶劣。
n 监控点多为室外高杆或钢架上安装，施工难度比较大。
n 视频采集、编解码及部分存储设备分散分布在无人值守机房，安装调试成本高。
n 用户数量众多，系统需要有良好的权限管理、视频流并发访问及转发能力支持。
n 视频分析环境复杂，风、霜、雨、雪、雾、摄像机抖动、灯光等干扰因素可能导致误报警。
3. 高铁综合视频监控系统的应用
综合视频监控系统应用主要包括：运营调度视频监控、公安视频监控、通信/信号视频监控、牵引供电视频监控、电力供电视频监控等。并预留客运服务视频监控和防灾安全视频监控系统接入，具体业务和功能包括如下几个方面。
n 运营调度视频监控
实现对全线"公跨铁"立交桥的全天候远程实时监控，对落物发现、人员入侵、设备遗失等异常情况实施全天候监控，防止影响安全事故的发生；对各车站咽喉区实施视频监控，全天候监视列车进出站情况，对咽喉区的异物入侵、设备丢失等情况进行主动警示；对各车站行车情况实施视频监控。
n 通信/信号视频监控部分
对各车站通信/信号室、各信号中继站、GSM-R基站、维修工区的通信室等无人值守机房进行视频监控，通过与相关系统的配合，实现告警后触发相关视频的动作及联动。
n 变配电站视频监控
对全线开闭所、牵引变电所、AT所/分区所等无人值守场所进行视频远程监控；对10kV配电所无人值守设备工作状态及场所进行远程视频监控。
n 客运服务视频监控
对全线车站重点场所以及其他相关场所进行视频监控。
15.1.3 高铁视频监控系统层次
高铁视频监控系统的特点决定了"数字网络视频监控系统"是好的选择。通常，高铁视频监控系统分成三级节点，核心节点在铁道部(或路局)，有视频监控调用、汇总的需求；二级节点在各个路局/客专调度，主要为分散分布的网络录像机(NVR)、硬盘录像机(DVR)、存储转发设备，同时也有大屏监控、网管、流媒体转发等需求；三级节点为各个车段/站，负责视频的前端采集、编码等。
高铁视频监控系统层次结构如图15.1所示。
图15.1 高铁视频监控系统的层次结构
(1) 设备接入
n 视频采集、接入设备主要是指各类摄像机，一般机房监控、客运监控等场所为室内环境，可根据具体情况选择安装一体球型摄像机或固定摄像机；而室外环境包括大桥、隧道、铁路沿线等，通常环境非常恶劣，自然现象风、霜、雨、雪及高速列车带来的巨大震动等因素，都对摄像机质量、工艺、安装方式提出了严格的要求，远距离信号一般采用光纤传输。
(2) 三级节点
在各个站点，车辆段，安装部署编码器、硬盘录像机，实现视频的编码压缩和部分本地存储功能。由于前端设备分布广，因此系统稳定性是及时要素，系统的不稳定将会给后期维护工作带来巨大的压力。另外，设备需要具有远程维护能力，如远程升级，远程备份，远程启动等。对于变电机房、一般部署PTZ摄像机，可联动温感、烟感、水淹、门磁等探测器，对机房实施保护，因此，编码器或DVR的输入输出节点数目、联动功能都是需要考虑的。
(3) 二级节点
二级节点主要为铁路局，不同于三级节点单独的视频采集和简单视频浏览功能需求，二级节点存在大量的用户，对本区段的视频资源进行调用、回放、PTZ控制等。通常，在路局节点，一般设置多个客户端工作站、存储阵列、存储服务器、流媒体服务器、解码器、电视墙等终端，是系统真正的主干，也是应用的核心。二级节点是视频存储和视频流转发的核心环节，通常采用大规模的集中存储设备，如FC SAN和DAS等；而部署流媒体服务器实现对来自三级节点的视频流向上转发功能。
(4) 一级节点
一级节点是系统的数据核心节点，注意是"数据核心节点"，而不是应用核心节点。一级节点一般在铁道部的数据中心(或路局中心)，相当于平安城市的城市公安局指挥中心。一级节点会连接各个高铁、铁路的视频系统，并根据需要，可有选择地调用、控制、回放各个铁路线的视频资源，一般设置中心管理服务器、工作站、归档备份服务器等。
15.1.4 高铁视频监控系统拓扑
典型高铁视频监控系统拓扑结构如图15.2所示，整个系统基于网络，实现视频的采集、编码压缩存储、转发及虚拟矩阵的功能。摄像机采集到视频信号，通过同轴电缆连接到DVR或编码器，实现视频的采集、编码压缩和传输，PTZ摄像机的控制信号通过RS485进行传输；编码器将视频流通过网络发送到NVR进行集中存储备份；存储服务器可以将DVR或NVR的视频资料进行归档备份；流媒体服务器可以在多个用户并发访问时进行视频转发而减少网络及前端设备的压力；解码器与电视墙连接，实现视频的集中大屏幕显示。
图15.2 典型高铁视频监控系统架构拓扑
另外，视频监控系统还需要与防灾系统、动力、环境检测等其他系统进行必要的联动集成功能，其他系统可以以干接点或API接口的方式，实现与视频监控系统的集成报警联动。相关系统报警发生后，视频监控系统接收到该告警信息，可按照预先设置好的联动程序，完成自动启动录像、改变录像帧率或分辨率、告警视频画面自动弹出、PTZ预置位调出、触发继电器输出驱动灯光、警铃设备等动作。
读者反馈
1. 这本书陪伴我走过了公司的及时个月的实习，读了它，跟其他新同事交流，你会很有优越感的！
2. 这本书是安防行业很实用的一本入门书，很多同事都有！内容很实用，作者是针对实践而写的！
3. 看得出作者写此书还是用了些功夫的，众所周知，技术流的书难写也难读，让技术水平不同层次的读者多少都有所得，这本书应该做到了！
4. 这本书很好地解释了视频监控上的各种概念，为我们进一步了解智能化视频监控提供了一个很好的渠道，还融合了的设计理念，真的不错！
5. 这个书很不错，能够让你快速熟悉安防行业，了解这个行业的组成，能够清晰认识到安防监控的架构，让工作过程中的思路更加清晰！
6. 这是安防监控业界难得的专业技术好书，涵盖了所有监控、网络、存储等专业IT技术，是一本非常好的书，感谢作者！
7. 公司推荐让看的，才看了一些，个人觉得相当不错，难怪同行很多人都称赞这部书。刚入门的安防新人一定要看看，研究一下，作者讲解得非常细致，把目前国内主流安防系统都描述了，包括的智能视频分析技术。总之，是本值得一阅的书。
8. 我及时次购买了5本作为公司教科书，员工反映非常不错，想人人都有一本，大家感觉这本书非常专业、细致，特别适合安防从业人员学习、培训使用。我估计3年内再也不会有这么专业的书籍出现！赞一个！
9. 书里讲解的内容容易理解，每一个知识点不单纯从技术角度讲解，而是从应用角度，所以很受用，希望作者多多发表这样的作品。
10. 很不错，初学者和半桶水的人都可以买来看，值得学习参考，适合搞安防监控的各位同学。
11. 支持经过多年实践后写出来的作品，要比那些靠网页和抄标准规范的人强得多，就算有错误，也是这个行业进步的过程！
12. 作者的文笔很不错！特别是提示的比喻注重照顾那些不是专业的读者。
13. 内容，把视频监控的现状和发展方向基本点到位了。相当不错的入门书籍，把行业里的主流厂家都覆盖得差不多了。我说的入门就是想入这一行，做视频监控、安全监控来说的。
14. 这书写得还真不错、条理清楚、深入浅出、值得推荐！
15. 安防领域的书非常少，这本很不错，介绍得很！
16. 市面上为数不多的比较有质量的一本智能视频监控技术方面的参考书，挺不错。
17. 该书内容丰富，虽部分知识点无法做到非常深入，但作为了解视频监控系统，该书很好。
18. 个人觉得相当不错，难怪同行很多人都称赞这部书。刚入门的安防新人一定要研究一下，作者讲解得非常细致，是本值得一阅的书。
19. 很专业，也有各大品牌的产品介绍，很实际，符合市场。专业知识也介绍很详细，是监控人士必备的书籍，我正在慢慢研读。
20. 内容较详细，是积累行业背景的务实图书，是新加入安防行业的启蒙书，对已在安防行业的人，是一个总结。
21. 很实用，不和其他书一样教给你大量的概念，那样没用，有图有说明，案例丰富，很好！
22. 此书是行业内近几年难得的好书！首先此书涵盖了网络视频监控的主流技术及产品，深入浅出，语言通俗易懂；其次，大量的图片覆盖了各个不同知识点，便于理解；再次，有很多典型案例供读者参考和深入理解。难怪成为行业首推的参考书！
源自本书及时版网络书店3000+真实评价(针对出版规范，文字略有调整)
安防天下2——智能高清视频监控原理精解与最佳实践...安防天下2——智能高清视频监控原理精解与最佳实践...安防天下2——智能高清视频监控原理精解与最佳实践...
这书很不有错，三小时就看完了，学到新领域的知识。
非常不错的一本入门书籍，对于全面掌握很有帮助
第一次看安防类的书，感觉还是能告诉自己不少东西的。
只用了一层塑料袋包装，包装太简单，物流乱抛，书本侧边有严重刮痕
本书很好，物有所值。对于想提高自己职业素养有很大的帮助
安防行业从业者必备专业用书！了解安防行业动向，掌握市场走向！
对于掌握安防方面的一些原理很有帮助，内容很好，很完整，就是讲解的不是特别细
这本书图文并茂，身边很多工程师都有，只不过他们用的是第一版，我觉得第二版要好，加入了很多紧跟时代的内容
包装简陋，书的封面已磨损。但还好吧，不影响阅读。希望包装有所改进！！
本书内容详实，案例丰富，图表详尽、到位，具有很强的指导性和借鉴性，非常值得推荐。
内容详实，受益匪浅，作为安防从业者，从中学到很多东西！
实用的书籍，对于安防整体系统讲解得非常全面，是本难得的讲得比较全面的安防专业书籍。
确实很好的一本书，内容很丰富，具有很高的参考价值
内容比较丰富 对于我这个新人来说有点复杂 慢慢研究
书的内容涉及面很广，拓展知识面不错，可以系统的了解这个行业。感觉有些章节花的笔墨过多，比如图像压缩算法，一堆理论，看的人都晕了。
知識面廣，安防先進技術，對於小安防只有小部分可參考！
这些书都是高质量的专业性图书，遇到图书节，买200减100，真是物超所值，非常满意。
不好意思，年底比较忙才来评价，安防天下2这本书真不错，对我这个菜鸟级别的新手来说，很受用。最近看了好几章，弥补了我网络基础知识方面的欠缺。果断推荐给大家了。。
尼玛当当发的二手书出来吗，封页翻过来肉眼目测到被撕过的痕迹，特么封底，封底划痕深刻的划痕还有一团擦也擦不掉的印印，难道都是直接把书随便丢地上，正好我收到垫底的那本吗？？？
这本书很适合安防行业人员的工具书图文结合不是太理性的枯燥很使用的一本书?技术也不是太落后?
有一张竟然最靠边的字体都只印刷了一半，但是不影响阅读，其他的大致看到35页，感觉还是不错，应该是正版的，但是真不想给东北狗赚钱，呵呵
对智能视频监控分析比较具体，读完后对智能视频监控有了系统概念，动手制作还需要了解更详细有关内容。
物流太慢，快递变慢递。，，，外包装上很多破洞，书的封面全是刮痕，废话不说直接上图。
