Сравнительный анализ IP- и аналоговых систем охранного видеонаблюдения. Курсовая работа Анализ систем видеонаблюдения
 Скачать 6.49 Mb.
|
|
Курсовая работа Анализ систем видеонаблюдения Содержание Введение 1. Структура и основные элементы систем видеонаблюдения 1.1 IP-системы видеонаблюдения 1.2 Аналоговая система видеонаблюдения 2. Анализ форматов видеозаписи 3. Сравнение параметров оборудования видеонаблюдения 3.1 Основные параметры камер видеонаблюдения 3.2 Устройства обработки видеосигналов 4. Обзор программного обеспечения систем видеонаблюдения 4.1 Полнофункциональное программное обеспечение NetStation 4.2 OnGuard VideoManager 4.3 EverFocus Power Plus Заключение Список использованных источников камера видеозапись программное обеспечение видеонаблюдение Введение Система видеонаблюдения - система аппаратно-программных средств, с целью видеонаблюдения. Сегодня системы видеонаблюдения являются одним из самых эффективных технических средств обеспечения безопасности, которое позволяет оперативно или по прошествии некоторого срока зарегистрировать факт совершения того или иного противоправного действия, помимо этого установка видеонаблюдения дает возможность контролировать качество работы сотрудников, общую ситуацию на объекте. Необходимое оборудование подбирается в зависимости от целей, которые преследует Заказчик, заказывая установку системы видеонаблюдения. Стоимость оборудования и монтажа системы может сильно различаться в зависимости от поставленных целей. Есть довольно простой способ для определения цены оборудования системы видеонаблюдения. Например, цена цветной камеры видеонаблюдения приблизительно вдвое выше чёрно-белой камеры. Уличная камера видеонаблюдения с автоматической регулировкой диафрагмы (часто бывает очень важно при изменяющемся освещении на улице), где-то в полтора раза больше стоит, чем такая же уличная, камера видеонаблюдения, но без АРД. Камеры видеонаблюдения с высокой чёткостью (560-600 ТВЛ) стоят где-то на 30-40% дороже, чем стандартные(420 ТВЛ). Нюансов очень много и грамотно подобрать оборудование видеонаблюдения, чтобы оно удовлетворяло всем требованиям Заказчика и в тоже время не зашкаливало в ценовом диапазоне, может только специалист. Система видеонаблюдения – это сложная структура, включающая в себя и человеческий фактор, который очень часто способствует выходу из строя некоторых компонентов системы. Поэтому нередко обслуживание системы видеонаблюдения бывает необходимо. Сервисное обслуживание позволяет избежать простоя системы в нерабочем состоянии и, следовательно, избежать ситуаций, когда охраняемый объект остается без видеонаблюдения. Конкретный состав системы видеонаблюдения объекта определяется специалистом на месте. В данной работе будет раскрыта тема:-“Анализ систем видеонаблюдения”. Будут выполнены следующие цель и задачи: 1)Сделан анализ форматов видеозаписи; 2)Проведено сравнение параметров оборудования видеонаблюдения; 3)Сделан обзор программного обеспечения систем видеонаблюдения. 1. Структура и основные элементы систем видеонаблюдения Существуют аналоговые и IP-системы видеонаблюдения. 1.1 IP-системы видеонаблюдения Основными компонентами систем сетевого видеонаблюдения являются сетевая камера, видеокодер или видеосервер (применяется для подключения аналоговых камер), сеть, сервер и система хранения, а также программное обеспечение для управления системой видеонаблюдения и записи видеоинформации. Сетевые камеры и видеокодеры созданы на базе цифровых технологий, поэтому они обладают возможностями, недоступными аналоговым камерам. Сеть, системы хранения и серверы - стандартное ИТ-оборудование. Способность использовать обычное сетевое оборудование – одно из главных преимуществ сетевого видео. Типовая система видеонаблюдения состоит из следующих элементов: одна или несколько сетевых камер, компьютер или сетевое хранилище для записи видеоархива. Для работы такой системы также нужна локальная сеть, проводная либо беспроводная (Wi-Fi).  Рисунок 1. Типовая структура системы IP-видеонаблюдения Основные задачи, которые позволяет решать подобная система видеонаблюдения: 1)наблюдение за объектом в режиме реального времени с возможностью одновременной записи изображения на сетевое хранилище; 2)наблюдение за работой сотрудников и за посетителями; 3)запись видео по срабатыванию аппаратного датчика движения и/или внешнего датчика, например, при открытии входной двери и т.д.; 4)уведомление на e-Mail по срабатыванию датчиков; 5)просмотр записанного видеоизображения с помощью компьютера, как в локальной сети, так и удаленно; 6)удаленный просмотр видео в режиме реального времени с мобильного телефона (смартфона). 1.2 Аналоговая система видеонаблюдения Это классическая система на базе аналоговых видеокамер, и передачей сигнала изображения по коаксиальному кабелю. Все аналоговые видеокамеры имеют матрицу ПЗС. Эти видеокамеры представляют собой оптические устройства, ПЗС-матрицы которых формируют видеосигнал из светового потока, проходящего через объектив и группу линз и попадающего на эту матрицу. Объективы для камер видеонаблюдения устанавливаются на видеокамеры с целью увеличения дальности ее работы, улучшения технических параметров и приспособления видеокамеры к конкретным условиям работы. Для видеонаблюдения за движущимися объектами используют объективы с переменным фокусным расстоянием - трансфокаторы. В условиях быстро меняющейся освещённости применяют объективы с автодиафрагмой. На скрытые камеры скрытой системы видеонаблюдения устанавливаются объективы типа Pin-Hole. Поворотные устройства для камер видеонаблюдения. Для расширения угла обзора видеокамеры и слежения за движущимися объектами видеонаблюдения, камеры устанавливают на поворотные устройства. Механизм поворотного устройства перемещает видеокамеру в горизонтальном и вертикальном направлениях, и позволяет оператору системы видеонаблюдения просматривать одной видеокамерой достаточно большие площади охраняемой территории. Базовый блок производит постоянный контроль наличия и исправности всех модулей и клавиатур в системе. По мере необходимости в любой момент времени в систему может быть добавлен или удален любой модуль Устройства записи видеоинформации (видеомагнитофоны, видеорегистраторы, видео рекордеры – DVR, видеосерверы) предназначены для записи, хранения и последующего воспроизведения изображений, поступающих от камер. Устройства цифровой записи (видеорекордер, видеонакопитель или видеорегистратор) осуществляют запись видеоинформации в цифровом формате непосредственно на жесткий диск. Как правило, цифровые видеорегистраторы последних моделей оснащены системой, реагирующей на движение в кадре - детекторы движения, и автоматически записывающей это видео, а так же имеют сетевую плату для подключения видеорегистратора к системе видеонаблюдения по LAN/WAN сети. Различают одноканальные видеорегистраторы и многоканальные 4, 6, 8, 16. Мониторы вывода изображения и просмотра архива записи. Могут быть построены на базе лучевой трубки или ЖК матрицы. Источник вторичного питания 12 В. или 24 В  Рисунок 2. Структура аналоговой системы видеонаблюдения 2. Анализ форматов видеозаписи Основными характеристиками современных форматов видео файлов являются: 1)Накладные расходы на хранение информации (насколько больше выходной файл, чем полезная информация, которую он хранит) 2)Поддержка расширенных возможностей современных видео и аудиокодеков (B-кадры, переменный битрейт, переменная частота кадров ...) 3)Поддержка хранения дополнительной информации (главы, субтитры, метатэги, системы защиты авторских прав ...) 4)Поддержка потокового воспроизведения 5)Открытость либо закрытость формата Корпорации-гиганты по производству программного обеспечения и международные организации в основном разрабатывают готовые мультимедийные решения, частью которых являются форматы файлов для хранения аудио и видео. Примером является формат AVI для Video for Windows, формат MOV для QuickTime и т.д. Часто такие форматы являются закрытыми и поддерживают только определенные, "свои" кодеки аудио и видео. В противовес такому подходу в мире развивается движение бесплатного и открытого программного обеспечения. Одним из самых успешных проектов такого типа является формат Matroska. AVI - формат медиаконтейнера разработанного корпорацией Microsoft как часть технологии Video for Windows в 1992 г. Расшифровывается AVI как - Audio/Video Interleaved. AVI разработан на основе Resource Interchange File Format ( RIFF ) в основе которого лежит принцип разбиения информации на блоки или "chunk". Каждый блок подписан соответствующим FourCC тэгом, содержит информацию о количестве байт данных в блоке и сами данные. Чанки могут быть различной длины, но обязательно кратной 2. AVI файл обычно содержит: 1)Заголовок RIFF с fourCC 'avi', содержащий общую информацию, необходимую для определения типа файла 2)Заголовки потоков данных ( fourCC - 'strl' ) с описанием типа и формата потока 3)Один чанк с fourCC 'movi' содержащий пакеты аудио и видео данных 4)Индексный чанк ( fourCC - 'idx1' ) содержащий таблицу индексов ( 16 байт на каждый чанк в чанке 'movi' )  Рисунок 3. Структура AVI файла Файлы AVI поддерживают несколько потоков аудио и видео, но это возможности используются редко. Большинство файлов AVI используют расширения разработанные группой Matrox OpenDML феврале 1996 года. Эти расширения поддерживаются корпорацией Microsoft и неофициально называются AVI 2.0. Характерными чертами формата AVI являются: отсутствие стандартного способа кодирования информации о пиксельных пропорциях, благодаря чему плееры не могут выбрать это значение автоматически (его можно выбрать вручную); AVI формат не поддерживает материалы с переменной частотой кадров; AVI формат не предназначен для хранения видео закодированного кодерами использующими B-кадры ( при декодировании не обеспечивает доступа к будущим кадрам для декодирования текущего ). Хотя и разработаны подходы для обеспечения этих функций, они выходят за рамки оригинальной спецификации и могут вызвать проблемы при воспроизведении на плеерах, не поддерживающих данных расширений формата AVI; AVI файлы не могут надежно хранить некоторые специфичные типы данных с переменным битрейтом ( например, mp3 аудио с частотой дискретизации менее 32 кГц ); Накладные расходы для хранения одного часа видео составляют около 5Мб. ASF - формат медиаконтейнера разработанного компанией Microsoft для хранения потокового аудио и видео. Формат ASF является частью технологии Windows Media. Разработанный в 1998 году, стандарт должен был стать универсальным форматом хранения и воспроизведения потокового видео и аудио. Существует две версии формата - ASF 2.0 и ASF 1.0. Версия ASF 1.0 распространена больше и большинство файлов с расширениями '.wma' или '.wmv' используют первую версию формата. Корпорация Microsoft никогда не публиковала документацию по первой версии формата в отличие от второй версии, которая хорошо документирована. Как и любой другой формат медиаконтейнера - формат ASF описывает только структуру потока данных. Расширение файлов формата ASF - '.asf', '.wma' или '.wmv'. Файл формата ASF может содержать так же и метаданные ( артист, альбом, жанр, режиссер фильма и т.д.). Расширение '.asf' используется для файлов содержащих аудио и видео данные закодированные сторонними кодеками ( не windows media ), '.wma' - для файлов содержащих только аудио данные закодированные кодеком windows media, '.wmv' - для файлов содержащих как аудио так и видео данные закодированные кодеками windows media. При создании формата ASF разработчики руководствовались следующими требованиями: 1)поддержка эффективного воспроизведения с медиасерверов, HTTP серверов и локальных устройств 2)поддержка различных наборов данных в одном файле (аудио, видео, аудио+видео) 3)поддержка масштабируемости качества аудио и видео при передаче по каналам различной пропускной способности 4)поддержка контроля за потоком данных, особенно в системах с ограниченной пропускной способностью 5)независимость от конкретной операционной системы, протокола передачи данных Как и формат AVI структура потока ASF использует для хранения данных блоки типа "chunk" (чанк). Каждый файл формата ASF содержит как минимум два чанка. Это - заголовочный чанк файла и чанк с данными файла. Кроме этого файл может содержать индексный чанк. Заголовочный чанк файла ASF содержит общую информацию о файле - размер файла, количество потоков, метод коррекции ошибок, используемый кодек. Так же в заголовочном чанке содержатся метаданные. Это единственный из чанков верхнего уровня который может содержать другие чанки. Чанк данных содержит потоки данных организованные в пакеты. Индексный чанк содержит пары значение типа индекс/ключевой кадр для эффективного быстрого перемещения по файлу. Индекс может быть значением времени или номером видео кадра. Каждый чанк начинается с глобального идентификатора ( GUID ) и поля размера чанка. Это позволяет корректно воспроизводит файл при нарушениях в порядке передачи чанков. Motroska(MKV) - это открытый стандарт мультимедиа контейнера. Проект Matroska вылился из проекта MCF ( Multimedia Container Format ) в результате разногласий по использованию Extensible Binary Meta Language ( EBML ). EBML позволил разработчикам формата Motroska добиться значительных преимуществ при будущем расширении формата, позволяя сохранять обратную совместимость версий. Формат Motroska проектировался с учетом всех требований к современному мультимедиа контейнеру и поддерживает следующие возможности: 1)быстрый поиск по файлу 2)поддержка нескольких потоков видео в одном файле 3)устойчивость к ошибкам 4)разбивку файла на разделы 5)поддержку нескольких потоков субтитров 6)поддержку нескольких потоков аудио 7)потоковое воспроизведение ( HTTP и RTP протоколы ) 8)меню К основным преимуществам формата Matroska по сравнению с самым популярным форматом последних лет, каким является AVI, относятся - поддержка аудиодорожек с переменным битрейтом, поддержка видео с переменной частотой кадров, обнаружение ошибок видео потока, поддержка практически всех современных аудио/видео кодеков. Для файлов в формате Matroska используются три расширения файлов .mkv - для видео ( с аудио или без него ), .mka - для файлов содержащих только аудио и .mks - для файлов субтитров. Основным форматом файлов стандарта MPEG-4 является ISO Base Media File Format. Он описывает общие принципы организации данных при хранении их в файле и является основой многих других форматов файлов. Рисунок 2 поясняет отношения между форматом файлов ISO Base Media File Format и другими форматами.  Рисунок 4. Иерархия форматов мультимедийных файлов В основе приведенных форматов файлов лежит концепция пакетно-структурированного файла. Пакетно-структурированный файл состоит из серии пакетов данных, для которых указан их размер и тип. Поле типа - это обычно четыре печатных символа ( FourCC ). При создании форматов файлов был использован объектно-ориентированный подход, заимствованный у предшественника - формата файлов QuickTime. Это означает, что файл формата MPEG-4 легко разбивается на отдельные объекты, а структура этих объектов определяется исходя из их типа и позиции. Все пакетно-структурированные файлы начинаются с пакета 'типа файла', в котором указывается спецификация и назначение файла. Формат файлов MPEG-4 - это гибкий и расширяемый формат для обмена, управления, редактирования и воспроизведения мультимедийных данных. Воспроизведение может быть локальным по отношению к системе хранящей файл MPEG-4 или потоковым с использованием различных протоколов передачи данных. Файл MPEG-4 имеет логическую, временную и физическую структуру. Причем эти структуры не обязаны быть связаны друг с другом. Логическая структура файла MPEG-4 в свою очередь состоит из нескольких синхронизированных по времени треков ( track ). Треки представляют из себя последовательности пакетов аудио, видео или других данных с маркерами времени для их взаимной синхронизации. Физическая структура файла MPEG-4 отделяет порции медиаданных от данных необходимых для временного, логического и структурного их разделения. Каждый поток аудио или видео данных заключен в отдельный трек. Заголовки каждого трека содержат специфическую информацию определяющую, например, тип кодека, параметры декодирования и т.п. Так же форматом MPEG-4 поддерживаются защищенные потоки данных, используемые для защиты авторских прав ( digital rights managment - DRM ). Поддержка потокового воспроизведения в формате MPEG-4 реализована через hint tracks. Треки hint tracks содержат инструкции серверу о порядке формирования пакетов данных для передачи их с использованием определенного протокола (например, RTP - real time protocol ). Формат файлов QuickTime был разработан корпорацией Apple для хранения различных мультимедийных данных. Как заявлено на сайте Apple - это идеальный формат для обмена мультимедийными данными между устройствами, приложениями и операционными системами, так как он может быть использован для хранения практически любых структур мультимедиа данных. Формат QuickTime является объектно-ориентированным и содержит гибкий, простой в работе и легко расширяемый набор объектов. Новые объекты, используемые в последних версиях формата QuickTime, просто игнорируются более старыми версиями для обеспечения совместимости. Формат файлов QuickTime послужил основой для создания форматов файлов MPEG-4 и JPEG-2000. Видеофайл формата QuickTime состоит из нескольких треков ( track ) с различными данными ( аудио, видео, субтитры и т.д. ). Каждый трек содержит либо данные закодированные определенным кодеком, либо ссылки на данные находящиеся в другом файле. Треки представляют собой сложные иерархически организованные структуры, составными элементами которых являются "атомы" ( atom ). Атомы могут содержать внутри себя другие атомы или данные. В самом общем случае можно сказать, что файл формата QuickTime является набором атомов. Спецификация не накладывает никаких ограничений на порядок следования атомов в файле QuickTime. Файлы формата QuickTime обычно имеют расширение .mov, .qt или .moov, а при передаче в сети интернет идентифицируются по mime-типу "video/quicktime". QuickTime файлы поддерживают видео и аудио кодеки, которые поддерживает технология QuickTime. Из наиболее распространенных - Cinepak, H.261, H.263, H.264, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 (Part 2), Sorenson Video 2 и Sorenson Video 3. Поддержка некоторых кодеков предоставляется за отдельную плату. К достоинствам файлов формата QuickTime можно отнести поддержку B-кадров, аудио с переменным битрейтом, видео с переменной частотой кадров, разбивку на главы, поддержку субтитров и метаданных ( тэгов ). К недостаткам - отсутствие поддержки меню. Формат RealMedia - это стандарт медиаконтейнера от компании RealNetworks. Формат файлов RealMedia имеет расширение ".rm". Файлы RealMedia могут воспроизводиться на локальном компьютере или потоковым методом при передаче по сетям с использованием различных протоколов. Впервые формат RealMedia был представлен миру в 1997 году. До восьмой версии формата RealMedia видео внутри файла кодировалось кодером стандарта H.263. Начиная с восьмой версии компанией RealNetworks используется собственный, проприетарный кодек для кодирования видео. RealVideo кодеки определяются по четырехсимвольным кодам ( FourCC ) RM10, RM20, RM30 и RM40. Два первых кода относятся к кодеку стандарта H.263, последние - к проприетарному кодеку RealVideo. Дополнительно к собственным кодекам файлы RealMedia могут хранить Mpeg-4, QuickTime и Windows Media видео. Файлы RealMedia оптимизированы для потокового воспроизведения в сети интернет, поэтому аудио и видео информация в них кодируется с постоянным битрейтом для гарантированного соответствия пропускной способности интернет соединения. Для потокового воспроизведения файлов RealMedia используется протокол RTSP ( Real Time Streaming Protocol ). Однако этот стандартный протокол используется только для установления и управления соединением, аудио и видео данные передаются с использованием проприетарного протокола компании RealNetworks - RDTP ( Real Data Transport Protocol ). Для поддержки аудио и видео с переменным битрейтом компания RealNetworks разработала новый формат файлов использующий расширение ".rmvb". Эти файлы в основном предназначены для хранения и воспроизведения видео на локальных компьютерах. Формат RealMedia использует FourCC ( four character codes ) для идентификации элементов файла. FourCC - это 32-битный код, состоящий из четырех или менее символов в кодировке ASCII. Основным строительным блоком файлов RealMedia является 'чанк' ( chunk ). Каждый чанк состоит из следующих полей: 1) FourCC - 32-битный идентификатор чанка 2) 32-битное поле определяющее размер данных хранящихся в чанке 3) данные чанка Чанки могут входит в состав друг друга создавая сложные структуры. Так как файл RealMedia состоит из частей описываемых тэгами, в нем жестко не определен порядок следования чанков кроме заголовка файла, который должен находиться в первом чанке. Большинство приложений записывает в заголовочную часть файла RealMedia стандартные заголовки, а именно: 1) RealMedia File Header ( должен находиться в первом чанке ) 2) Properties Header ( общие свойства медиафайла ) 3) Media Properties Header ( специфичные свойства медиафайла ) 4) Content Description Header ( название, автор, авторские права и т.д. ) После заголовочной части файла идет часть файла с данными. Эта часть состоит из заголовка Data Header Section и группы пакетов медиаданных. Заголовок определят начало медиаданных которые обычно хранятся в одном чанке. Однако, если размер файла очень большой, данные могут храниться в нескольких чанках. Пакеты медиаданных хранят порции информации из определенных медиапотоков. Пакеты разных потоков чередуются друг с другом и вместе составляют информационную часть файла. Кроме заголовочной и информационной части в файлах RealMedia есть индексная часть. В индексной части храниться информация необходимая для быстрого перемещения по файлу во время воспроизведения (быстрый поиск пакетов данных). |