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深入浅出安防视频监控系统.pdf

优点：易于实现，无容量损失一所有的存储空间都可用。 缺点：无容错能力，一个磁盘出错导致损失所有阵列内的数据

RAID1至少要有两个（只有两个）硬盘才能组成，因此也称为镜像（Mirroring）方式。所谓镜 象就是每两个硬盘的内容一模一样，但是对操作系统而言只呈现一个硬盘，以便于管理。由此可见， RAID1对数据进行了完全的备份，其可靠性是最高的。当然，其数据的写入时间可能会稍长一点，但 因为两个镜象硬盘可以同时读取数据，故读数据与RAIDO一样。磁盘阵列的总容量为其中N/2块硬盘 的容量在RAID级别中，RAID1通过数据镜像提供了最高的信息可用性。另外，如果阵列支持数据和 镜像的同时读取，读取信息的性能将会提高

点：需要2倍的存储空间

RAID3是最常使用的硬盘阵列技术。RAID3至少需要3个硬盘。RAID3的总容量为各个硬盘容 量之和减去一块硬盘的容量。 应用此技术，数据被分条存储在多个磁盘内。另外，会产生奇偶校验，并一并存储在磁盘内.使 用RAID3，数据知识块会比平均I/0大小来的小的多，同时磁盘主轴会被同步，以便提高数据传送的 带宽。由于使用奇偶校验，RAID3的数据条带可以抵抗其中的一个磁盘出错而不丢失任何信息。 优点：良好的数据可用性，在数据加强传输应用方面有良好的性能，经济实用一为实现奇偶校验，只 需要一个额外的磁盘。 缺点：随机存储性能低，磁盘出错会对性能产生重大影响

RAID5： RAID5和RAID3极为相似，都是数据分条，奇偶校验产生余。但是，它不采用一个固定的硬 盘来存储奇偶校验值，所有数据和校验值都分布在所有硬盘上。 优点：最高的信息处理读取率CB/T 4460-2016 竖型止回阀，经济实用一只需要一个额外的磁盘 缺点：单独信息块的传送和单磁盘时相同，需要特定的硬件

RAIDi0 (Striping of Iirrored Arrays) +比RAID1的卷尺寸大 一价格贵 一需要四个驱动器

1.1.3硬盘接口相关 硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的 硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度，在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢 和系统性能好坏。从整体的角度上，硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道四种，IDE接口硬盘多 用于家用产品中，也部分应用于服务器，SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场，而光纤通道只在高端 服务器上，价格昂贵。SATA是种新生的硬盘接口类型，在市场中有着广泛的前景。在IDE和SCSI的大 类别下，又可以分出多种具体的接口类型，又各自拥有不同的技术规范，具备不同的传输速度，比如ATA100 和SATA：UItra160SCSI和UItra320SCSI都代表着一种具体的硬盘接口，各自的速度差异也较大。

SCSI的英文全称为"SmallComputerSystemInterface”（小型计算机系统接口），是同IDE（ATA）完全 不同的接口，IDE接口是普通PC的标准接口，而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于 小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插 发等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高 档工作站中。

光纤通道的英文拼写是FibreChannel，和SCIS接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口 技术，是专门为网络系统设计的，但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬 盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤 通道的主要特性有：热插拨性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。 光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足高端工作站、服务器、海量存储子网 络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。

使用SATA（SerialATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来中低端硬盘的趋势。2001年，由Intel、APT、 Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的SerialATA委员会正式确立了SerialATA1.0规范，2002年，虽 然串行ATA的相关设备还未正式上市，但SerialATA委员会已抢先确立了SerialATA2.0规范。SerialATA 采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区 别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据 专输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拨的优点。 SATA是SerialATA的缩写，即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用 事行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大 的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了 数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。 与并行ATA相比，SATA具有比较大的优势。首先，SerialATA以连续串行的方式传送数据，可以在 较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输的带宽。SerialATA一次只会传送1位数据，这样能减 少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上，SerialATA仅用四支针脚就能 完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能 耗和减小系统复杂性。其次，SerialATA的起点更高、发展潜力更大，SerialATA1.0定义的数据传输率可 达150MB/sec，这比目前最块的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/sec的最高数据传输率还高，而Serial ATA2.0的数据传输率达到300MB/sec，最终SerialATA3.0将实现600MB/sec的最高数据传输率。

SAS是SerialAttachedSCSI的缩写，即串行连接SCSI。2001年11月26日，Compaq、IBM、LSI逻 辑、Maxtor和Seagate联合宣布成立SAS工作组，其目标是定义一个新的串行点对点的企业级存储设备接 SAS技术引入了SAS扩展器，使SAS系统可以连接更多的设备，其中每个扩展器允许连接多个端口， 每个端口可以连接SAS设备、主机或其他SAS扩展器。为保护用户投资，SAS规范也兼容了SATA，这 使得SAS的背板可以兼容SAS和SATA两类硬盘，对用户来说，使用不同类型的硬盘时不需要再重新投资。 目前，SAS接口速率为3Gbps，其SAS扩展器多为12端口。不久，将会有6Gbps甚至12Gbps的高 速接口出现，并且会有28或36端口的SAS扩展器出现以适应不同的应用需求。

1.1.4磁盘存储产品分类 磁盘存储主要有以下几种类型： 根据磁盘存储产品对外数据接口进行分类，可以分为如下几种类型： 1）IDE接口磁盘存储 2）SCSI接口磁盘存储 3）SATA接口磁盘存储 4）SAS接口磁盘存储 5）FC接口磁盘存储。即通常所说的光口磁盘阵列。 6）网络接口磁盘存储。即通常所说的电口磁盘阵列。 7）infiniBand接口磁盘存储 8）其他接口。如USB、IEEE1394接口设备 根据存储模式进行分类，可以分为如下的几种类型： 1)DAS:DirectAttached Storage 直接向主机提供存储空间。DAS被定义为直接连接在各种服务器或客户端扩展接口下的数据存储 设备，它依赖于服务器，其本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统。在这种方式中，存储设备是通 过电缆（通常是SCSI接口电缆）直接到服务器的，I/O（输入/输入）请求直接发送到存储设备。DAS已 经存在了很长时间，并且在很多情况下仍然是一种不错的存储选择。由于这种存储方式在磁盘系统和服务 器之间具有很快的传输速率，因此，虽然在一些部门中一些新的SAN设备已经开始取代DAS，但是在要 求快速磁盘访问的情况下，DAS仍然是一种理想的选择。更进一步地，在DAS环境中，运转大多数的应 用程序都不会存在问题，因此用户没有必要担心应用程序问题，从而可以将注意力集中于其他可能会导致 可题的领域。 然而，DAS在使用过程中存在的缺陷也是显而易见的，首要的一个问题就是所谓的“空间问题”， 例如“对于一个新的服务器，我需要多少存储空间”、“如果需要增加空间时我应该如何做”等等。但是， 在很多情况下，DAS仍是一种理想的选择，无其是对于一些对成本非常敏感的客户来说，在很长一段时间 为，DAS将仍然是一种价格相对较低的存储机制；此外，对于一些较小的存储环境，这也是一种理想的选 择。

2)NAS:NetworkAttached Storage 通过网络，向主机提供文件共享。一般说来，使用网络直连存储（NAS）这种解决方案，可以将 存储空间放置在网络中，以方便大量用户的访问，而且NAS的安装也非常简单。和DAS一样，NAS的 用户也必须要考虑对于特定的任务的存储空间问题。和DAS不一样的是，NAS设备的容量可以很容易地 扩展。例如，通常的DAS设备最大只能达到2TB的容量，而一般的NAS设备却可以扩展到200TB的容 量。此外，NAS设备在网贞服务和常用文件存储服务方面的功能也可以让用户眼前一亮。 但是，需要指出的是，从总体上来看，对于数据库存储和Exchange存储来说，使用NAS设备就不 是一种很合适的解决方案。因为在操作过程中，所有的数据都需要转移到网络中去，因此访问的速度将受 到你的网络速度的限制。另外，NAS设备还有一些不足用户必须重视，例如，在拥有相同的存储空间时， 它的成本比DAS要高很多：在使用时获得数据的最大速率受到连接到NAS的网络速率的限制：在存储基 础设施中存在潜在的结点故障的可能等等。 3)SAN:StorageAreaNetwork 通过网络，向主机提供块设备。作为存储解决方案中的重要一员，SAN是最昂贵的存储选项，同 时也是最复杂的选项。然而，虽然SAN在初始阶段需要投入大量的费用，但是SAN却可以提供其他解决 方案所不能提供的能力，并且可以在合适的情形下可以为公司节约一定的资金。如今的SAN解决方案通 常会采取以下两种形式：光纤信道以及iSCSI或者基于IP的SAN。光纤信道是SAN解决方案中大家最熟 悉的类型，但是，最近一段时间以来，基于iSCSI的SAN解决方案开始大量出现在市场上，与光纤通道技

术相比较而言，这种技未具有良好的性能，并且价格相对低廉。 可以说，SAN真正综合了DAS和NAS两种存储解决方案的优势。例如，在一个很好的SAN解决 方案实现中，用户可以得到一个具有不同寻常的扩展性的存储网络，这个存储网络除了具有NAS存储解 快方案中能得到的儿百T学节的存储空间外，还可以得到只能在DAS解决方案中才能得到的块级数据访 问功能，同时，在进行数据访问时，还可以得到一个合理的速度。因此对于那些要求大量磁盘访问的操作 来说，SAN显得具有更好的性能。另外，利用SAN解决方案，用户能够实现存储的集中管理，从而能够 充分利用那些处于空闲状态的空间；更有优势的一点是，用户甚至可以将服务器配置为没有内部存储空间 的服务器，要求所有的系统都直接从SAN（只能在光纤通道模式下实现）引导，这也是一种即插即用技术

1.1.图像传感器的历史

图像传感器的历史可以说非常的悠久：早在1873年，当时科学家约瑟·美(JosephMay)及伟洛比·史 密夫(WilloughbySmith)就发现了硒元素结晶体感光后能产生电流，这是电子影像发展的开始。以后陆续有 组织和学者研究电子影像，发明了几种不同类型的图像传感器。其中重要的发明有20世纪50年代诞生的 光学倍增管(PhotoMultiplierTube，简称PMT)和70年代出现的电荷耦合装置(ChargeCoupledDevice，简称 cCD)。20世纪末，又有三种新型的图像传感器问世了，它们分别是互补氧化金属半导体(Complementary MetalOxideSemiconductor，简称CMOS)、接触式图像传感器(ContactlmageSensor，简称CIS)和LBCAST 传感器系统(Lateral Buried Charge Accumulator, Sensing Transistor Array)。

2、CCD CCD是美国贝尔实验室于1969年发明的，与电脑晶片CMOS技术相似，也可作电脑记忆体及逻辑运 作晶片。CCD是一种特殊的半导体材料，由大量独立的感光二极管组成，一般这些感光二极管按照矩阵形 式排列(富士公司的SuperCCD除外)。CCD的感光能力比PMT低，但近年来CCD技术有了长足的进步， 又由于CCD的体积小、造价低，所以广泛应用于扫描仪、数码相机及数码摄像机中。目前大多数数码相 机采用的图像传感器都是CCD。

3、CMOS CMOS技术已发展了数十年，CPU和内存便是由CMOS组成。但直到1998年它才被用于制作图像传 感器。CMOS的优点是结构比CCD简单，耗电量只有普通CCD的1/3左右，而且制造成本比CCD要低。 自从佳能公司在专业数码单反相机EOSD30中采用了CMOS以来，已经有越来越多的数码单反相机使用 它，且前数码单反相机中几乎有一半采用CMOS作为图像传感器。

1.2.CCD图像传感器

改善了每个像素单元中的光电二极管的空间有效性。这对于同样数量像素的传统CCD而言，它有更高的 灵敏度、更高的信噪比和更广泛的动态范围。普通CCD由于在互相垂直的轴上间隔较大，使其水平和垂 直分辨率低于对角线上的分辨率，而“超级CCD”互相垂直的轴上间隔变窄，因此水平和垂直分辨率高于 对角线上的分辨率，这也就意味着水平和垂直分辨率得到了相对提高。超级CCD的另一意义是使CCD的 面积与像素矛盾得以缓和。因为要提高影像质量就必须增加CCD的像素，因此在CCD尺寸一定的情况下， 曾加像素就意味着要缩小了像素中的光电二极管。我们知道单位像素的面积越小，其感光性能越低，信噪 比越低，动态范围越窄，因此这种方法不能无限制地增大分辨率，所以，如果不增加CCD面积而一味地 提高分辨率，只会引起图像质量的恶化。但如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图像质量，就必须 在至少维持单位像素面积不减小的基础上增大CCD的总面积。而目前更大尺寸CCD加工制造比较困难， 成品率也比较低，因此成本也一直降不下来，这一矛盾对于CCD而言是难以克服的。“超级CCD”其像素 安45度角排列为蜂窝状后，控制信号通路被取消，节省下的空间使光电二极管得以增大，而八角形的光 电二极管因更接近微透镜的圆形，从而可以比矩形光电二极管更有效的吸收光。光电二极管的加大和光吸 收效率的提高使每个像素的吸收电何增加，从而提高了CCD的感光度和信噪比。“超级CCD”发展到了第 四代，技术已经比较成熟，但目前为止仅有富士一家相机厂商采用

1.3.CMOS图像传感器

1.4.CCD与CMOS的比较

CCD存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输 出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂，速度较慢。CMOS光电传感器经光 电转换后直接产生电压信号，信号读取十分简单，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD快得多。 CCD与CMOS两种传感器在“内部结构”和“外部结构”上都是不同的[12]。CCD器件的成像 点为X一Y纵横矩阵排列，每个成像点由一个光电二极管和其控制的一个电荷存储区组成：CCD仅能输出 模拟电信号，输出的电信号还需经后续地址译码器、模数转换器、图像信号处理器处理，并且还需提供三 相不同电压的电源和同步时钟控制电路。CMOS器件的集成度高、体积小、重量轻， 它最大的优势是具有高度系统整合的条件，因为采用数字一一模拟信号混合设计，从理论上讲， 图像传感器所需的所有功能，如垂直位移、水平位移暂存器、传感器阵列驱动与控制系统（CDS）、模数 转换器（ADC）接口电路等完全可以集成在一起，实现单芯片成像，避免使用外部芯片和设备，极大地减 小了器件的体积和重量。安捷伦科技[13]采用一种新型的业内标准一一32针CLCC（陶瓷无引线芯片载体） 研制出应用CMOS图像传感器的数码相机原型产品，只有30mm×30mm×2.5mm大小，非常适合工程监 控和工厂自动化等领域， 从功耗和兼容性来看[14]，CCD需要外部控制信号和时钟信号来获得满意的电荷转移效率，还

个成像系统主要包含以下几个要素： 视场：能够在显示器上看到的物体上的部分·分辨率：能够最小分辨的物体上两点间的距离 景深：成像系统能够保持聚焦清晰的最近和最远的距离之差。 3．工作距离：观察物体时，镜头最后一面透镜顶点到被观察物体的距离。 4. 畸变：由镜头所引起的光学误差，使得像面上各点的放大倍数不同，导致变形 视差：是由传统镜头引起的，在最佳聚焦点外物体上各点的变化，远心镜头可以解决此题。 6. 图像传感器尺寸：图像传感器（一般是CCD或CMOS）有效的工作区域，一般指的是水平尺寸。 对所希望的视场来说，这个参数对决定预先放大倍数（PMAG）是很重要的。多数图像传感器的长 度与宽度之比是4:3 7. 预放大倍数：是指视场与图像传感器尺寸的比值，这个过程是由镜头来完成的。 系统放大倍数：是指显示器上的图像与实际物体大小的比值，也就是整个系统的放大倍数。它也可 以写成预放大倍数与电子放大倍数的乘积，而电子放大倍数则是显示器尺寸与图像传感器尺寸的比 值。 9. 分辨率：分辨率的大小表征了对物体上细节的辨别能力，下图简单的说明了物体上的两个方块区域 成像到CMOS/CCD相机上。可以看出，因为图像传感器上像素间的距离已经确定，如果想要区分物 体上很近的两点，它们之间必须隔开一定的距离。

3.1.摄像机的原理与作用

传感器的优点是：灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，是代替摄像管 传感器的新型器材。CCD的工作原理是：被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上， CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处 理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号，这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD 机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看，

3.2.摄像机的主要技术指标

严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，在各商家列出 的闭路电视监控器材清单中的摄像机通常都是不带镜头的（一体化摄像机除外），因此在实际应用中，应 根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，及监控现场的实际环境及用户要求，为摄像机配合适的镜头 摄像机有黑白和彩色之分，由于黑白摄像机具有高分辨率、低照度等优点，特别是它可以在红外光照下成 像，因此在电视监控系统中，黑白CCD摄像机仍具有较高的市场占有率。CCD芯片就像人的视网膜，是 摄像头的核心。目前我国尚无能力制造，市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等 公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。 1、依成像色彩划分：彩色摄像机适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。黑白摄像机适用于光 线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄象机。 2、依分辨率划分：分辨率是CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辩率越高，图像 细节的表现越好。CCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。现市场 上大多是25万和38万像素摄像头。其中影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素 （512*492）、分辨率为400线的产品最普遍。影像像素在38方以上的高分辨率型。分辨率是用电视线（简 称线TVLINES）来表示的，彩色摄像头的分辩率在330一500 线之间。分辩率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1MHz的 顾带宽度相当于清晰度为80线。频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。 3、按CCD靶面大小划分：CCD芯片已经开发出多种尺寸：目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。 在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况 将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。1英寸一 靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm

2/3英寸一一靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。1/2英寸一 靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm， 对角线8mm。1/3英寸一一靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。1/4英寸一一靶面尺寸为宽 3.2mm*高2.4mm，对角线4mm 4、按扫描制式划分PAL制、NTSC制：中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行， 50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外，日本为NTSC制式，525行，60场（黑 白为EIA）。 5、依供电电源划分：电源：在中国，摄像头常用的供电方式有交流220伏、24伏；直流12伏和9伏。 国外有用110VAC（NTSC制式多属此类）。 6、按同步方式划分：内同步，用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。外同步，使用 一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄像机的外同步输入端。功率同步（线性锁定，linelock）：用摄 像机AC电源完成垂直推动同步。外VD同步：将摄像机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同 多台摄像机外同步：对多台摄像机固定外同步，使每一台摄像机可以在同样的条件下作业，因各摄像机同 步，这样即使其中一台摄像机转换到其他景物，同步摄像机的画面亦不会失真。 7、按照度划分，CCD又分为：最低照度（灵敏度）：也称灵敏度，是CCD对环境光线的敏感程度，或 者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（LUX），数值越小，表示需要的光线 越少，摄像头也越灵敏。根据照度划分，CCD又分为：普通型正常工作所需照度1~3LUX；月光型正 常工作所需照度0.1LUX左右；星光型止常工作所需照度0.01LUX以下；红外型采用红外灯照明，在 没有光线的情况下也可以成像。

4.1.镜头的技术指标

1、焦距：f一般从3.6mm一80mm光圈：F视场角：03.6一8mm称为广角 12mm称为标准48一80mm称为长焦距或望远焦距：焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场 角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦 距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦 钜就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的 观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头；如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。 2、光阑系数：即光通量，用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。每个镜头上都标有最 大F值，例如6mm F1.4代表最大孔径为4.29毫米。光通量与F值的平方成反比关系，F值越小，光通 量越大。镜头上光圈指数序列的标值为1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其规律是前一个标值时 的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4， /5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号2倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大， 成像靶面上的照度也就越大。另外镜头的光圈还有手动（MANUALIRIS）和自动光圈（AUTOIRIS）之分 配合摄像头使用，手动光圈适合亮度变化不大的场合，它的进光量通过镜头上的光圈环调节，一次性调整 合适为止。自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整，用于室外、入口等光线变化大且频繁的场合。 3、自动光圈镜头：自动光圈镜头目前分为两类：一类称为视频（VIDEO）驱动型，镜头本身包含放大器 电路，用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流（DC）驱动型，利用 摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式光圈马达，要求摄像头内有放大器电路。 对于各类自动光圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是ALC调节（测光调节），有以峰值测光和根据目 示发光条件平均测光两种选择，一般取平均测光档：另一个是LEVEL调节（灵敏度），可将输出图像变得 明亮或者暗淡。 4、变倍镜头：变倍镜头分为手动（MANUALZOOMLENS）和电动（AUTOZOOMLENS）两种，手动 变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统中。在监控很大的场面时，摄像头通常要配合电动镜头

和云台使用。电动镜头的好处是变焦范围大，既可以看大范围的情况，也可以聚焦某个细节，再加上云台 可以上下左右的转动，可视范围就非常大了。电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍等多种倍率，如果 再知道基准焦距，就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个6倍电动镜头，基准焦距为8.5毫米，那么 其变焦范围就是8.5到51毫米连 续可调，视场角为31.3到5.5度。电动镜头的控制电压一般是直流8V~16V，最大电流为30毫安。所以 在选控制器时，要充分考虑传输线缆长度，如果距离太远，线路产生的电压下降会导致镜头无法控制，必 须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。 5、主要参数间的关系：f越大，所看的物体越大，视场角越小；f越小，所看的物体越小，视场角越大。 所以当使用变焦镜头拍摄目标不固定的景物时，应配合使用全方位云台。 6、被摄物体的图像大小与焦距的关系 1）、如图：W被摄物体宽度H被摄物体高度 L从CCD摄像机到被摄物体之间的距离 2)、计算公式：水平f/L=W/w垂直f/L=h/H 用1/3CCDW=4.8/F×LH=3.6FXL 用1/2CCDW=6.4/FXLH=4.8/FXL W=2LtanQw/2QW：水平视角 H=2LtanQh/2Qh：垂直视角 7、选配镜头的原则： 为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素： 被摄物体的大小；被摄物体的细节尺寸；物距；焦距； CCD摄像机靶面的尺寸：镜头摄像系统的分辩率：

2.1.2PCI总线的主要性能和特点

之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一 送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持10种外设，并 线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线控制权， a.PCI总线的主要性能 支持10台外设 总线时钟频率33.3MHz/66MHz 最大数据传输速率133MB/s 时钟同步方式 与CPU及时钟频率无关 ·总线宽度32位（5V）/64位（3.3V） ·能自动识别外设 特别适合与Intel的CPU协同工作 b.其它特点 具有与处理器和存储器子系统完全并行操作的能力 具有隐含的中央仲裁系统 采用多路复用方式（地址线和数据线）减少了引脚数 支持64位寻址·完全的多总线主控能力 提供地址和数据的奇偶校验 可以转换5V和3.3V的信号环境 2.1.3PCI总线信号定义 必要引脚控设备49条 目标设备47条 可选引脚51条（主要用于64位扩展、中断请求、高过 总引脚数120条（包含电源、地、保留引脚等） 2.2PCIExpress总线

2.2.1PCI总线危机

利用PCI总线技术的显示卡，第一次真正地实现了多媒体效果，并且可以支持增强色和真彩色等色彩 模式，这与当时只能支持256色的VESAVLB显示卡相比，简直是不可思义。 如果计算机只需要进行上网浏览和软件下载等简单的应用，PCI技术也就足够了。然而时光飞逝，转

2.2.2PCIExpress应运而生

2.2.3PCIExpress概述

自前大部分台式PC上的32位、33MHz的PCI总线提供133MB/s的带宽。虽然这义 单用 来说还是足够的，但是存在一些设备，例如1G比特网卡，将会独占总线。而PCI总线体系结构要求总线 上的所有设备共享133MB/s的带宽，因此像网卡之类的高带宽的设备会抑制同一系统中的其他设备。PCI Express解决了这些问题，并且已经开始成为新PC上一种标准选择。PCIExpress保持了与PCI的软件兼 容性，但是使用高速（2.5GB/s）的串行总线替代原物理总线。该总线通过信道上信号的发送和接收来传输 数据包，达到每信道单向200MB/s的带宽。您可以将多个信道组合在一起从而得到x1("单一的")、x2、x4、 x8、x12、x16和x32的信道带宽，并且不同于PCI在总线所有设备间共享带宽的是，每个PCIExpress设 备将得到专用的带宽。

2.2.4PCIExpress主要应用领域

PCIExpress总线架构的适用途径非常广，比如桌面电脑、笔记本电脑、企业级别的应用、通讯和工作 自动化等。 在桌面电脑来说，它不仅带来了带宽的增加，还同时带来了巨大的性能增益。前面我们说到了，现时 的PCI总线无法适应流媒体和即时通讯的需要，而PCIExpress则能够很好地解决这个问题。此外，它还 能够支持更多的1/O设备，并且完全不需要担心不同的设备会占用中断的问题，因此它没有这个缺陷。更 为重要的是，PCIExpress的引入，更是令游戏和多媒体爱好者欣喜若狂。由于它海量的带宽，基本上可以 满足图形处理器在很长一段时间内的需要，带来了更好的显示效果，真正的采用电影化引擎的游戏，将在 很短的时间内出现。 在移动计算平台来说，PCIExpress还支持更好的电源管理功能，在便携式计算平台可以说是受益菲浅。 再加上Intel引入了全新的主板和电源规范，系统设计商们也能够更加灵活，设计出革新的产品。移动更加 简便、性能更加强大、计算更加巧妙

在企业级别的应用，性能和带宽将比台式电脑得到进一步的提升。随之而来的是，可靠性、适用性、 灵活性也同时得到了很大的改善。而且，PCIExpress就像USB一样，支持热插拔和热交换，因此它能够 保持服务器和工作站无间断地运作，避免由于升级或者更换硬件停机而带来的损失。 在通讯领域来说，PCIExpress可以带来商业&集中化的计算处理，建立标准化的节段环境，提高服务 质量和使配置更加灵活。总的来说，PCIExpress为未来10年内的计算和通讯平台，提供了先进的功能。 作为下一代插入式总线标准的PCIExpress正迅速的崛起。然而，在下一个十年它将可能与传统的PCI 共存，从而保障现有的基于PCI的测试和控制系统的投资。因为PCIExpress软件层完全后向兼容PCI，可 以使用在系统中同时使用两个总线并且将之前的PCI设备升级至PCIExpress类型而无需作任何的软件改 *。而且随着新的PC已经提供PCIExpress插槽连同现在已有使用新总线的测量设备，虚拟仪器技术已展 现出对应测试和控制系统速度极大提高所带来的好处。

三、H.264压缩算法介绍

媒体信息、移*网中传输宽带信息等都具有重要意义 尽管H.264编码基本结构与H.261、H.263是类似的，但它在很多环节做了改进，现列举如下。 3.2.1多种更好的**估计 a.高精度估计 在H.263中采用了半像素估计，在H.264中则进一步采用1/4像素甚至1/8像素的**估计。即真正的* *矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像素为基本单位的。显然，**矢量位移的精度越高，则顿间剩余误 差越小，传输码率越低，即压缩比越高。 在H.264中采用了6阶FIR滤波器的内插获得1/2像素位置的值。当1/2像素值获得后，1/4像素值可通过 线性内插获得，对于4:1:1的视频格式，亮度信号的1/4像素精度对应于色度部分的1/8像素的**矢量， 因此需要对色度信号进行1/8像素的内插*算。 理论上，如果将**补偿的精度增加一倍（例如从整像素精度提高到1/2像素精度），可有0.5bit/Sample 的编码增益，但实际验证发现在**矢量精度超过1/8像素后，系统基本上就没有明显增益了，因此，在 H.264中，只采用了1/4像素精度的**矢量模式，而不是采用1/8像素的精度。 b.多宏块划分模式估计 在H.264的预测模式中，一个宏块（MB）可划分成7种不同模式的尺寸，这种多模式的灵活、细微的宏 块划分，更切合图像中的实际**物体的形状，于是，在每个宏块中可包含有1、2、4、8或16个**矢 量。 c.多参数帧估计 在H.264中，可采用多个参数帧的**估计，即在编码器的缓存中存有多个刚刚编码好的参数帧，编码器 人其中选择一个给出更好的编码效果的作为参数顺，并指出是哪个顺被用于预测，这样就可获得比只用上 个刚编码好的帧作为预测顿的更好的编码效果。 3.2.2小尺寸4x4的整数变换 视频压缩编码中以往的常用单位为8x8块。在H.264中却采用小尺寸的4?4块，由于变换块的尺寸变小了， **物体的划分就更为精确。这种情况下，图像变换过程中的计算量小了，而且在**物体边缘的衔接误 差也大为减少。 当图像中有较大面积的平滑区域时，为了不产生因小尺寸变换带来的块间灰度差异，H.264可对帧内宏块 亮度数据的16个4x4块的DCT系数进行第二次4x4块的变换，对色度数据的4个4x4块的DC系数（每 个小块一个，共4个DC系数）进行2x2块的变换。 H.263不仅使图像变换块尺寸变小，而且这个变换是整数操作，而不是实数*算，即编码器和解码器的变 换和反变换的精度相同，没有"反变换误差"。 3.2.3更精确的顺内预测 在H.264中，每个4?4块中的每个像素都可用17个最接近先前已编码的像素的不同加权和来进行帧内预 测。 3.2.4统一的VLC H.264中关于摘编码有两种方法。 统一的VLC（即UVLC：UniversalVLC）。UVLC使用一个相同的码表进行编码，而解码器很容易识 别码字的前缀，UVLC在发生比特错误时能快速获得重同步。 ·内容自适应二进制算术编码（CABAC：ContextAdaptiveBinaryArithmeticCoding）。其编码性能比 UVLC稍好，但复杂度较高。

3.4新的快速**估值算法

*、**检测（移*侦测）技术介绍

4.1**检测定义 **检测是指在指定区域能识别图像的变化，检测**物体的存在并避免由光线变化带来的干扰。但是如 可从实时的序列图像中将变化区域从背景图像中提取出来，还要考虑**区域的有效分割对于目标分类、 跟踪等后期处理是非常重要的，因为以后的处理过程仅仅考虑图像中对应于**区域的像素。然而，由于 背景图像的*态变化，如天气、光照、影子及混乱干扰等的影响，使得**检测成为一项相当困难的工作。 4.2**检测原理 早期的**检测如MPEG1是对编码后产生的I顺进行比较分析，通过视频顺的比较来检测图像变化是 种可行的途径。原理如下： MPEG1视频流由三类编码顿组成，它们分别是：关键顿（I帧），预测顿（P帧）和内插双向帧（B顿）。I 按JPEG标准编码，独立于其他编码顿，它是MPEG1视频流中唯一可存取的顿，每12帧出现一次。 载取连续的I帧，经过解码*算，以帧为单位连续存放在内存的缓冲区中，再利用函数在缓冲区中将连续 的两顺转化为位图形式，存放在另外的内存空间以作比较之用，至于比较的方法有多种。此方法是对编码 后的数据进行处理，而目前的MPEG1/MPEG4编码都是有损压缩，对比原有的图象肯定存在误报和不准确 的现象。 面日美种当用

a.背景减除（BackgroundSubtraction）

五、windowswDM驱*介绍

WDM（Win32DriverModel），即Windows32驱*程序模型，是Microsoft推出的一种新的驱*程序模型， 它为不同操作系统的驱*程序提供了统一的框架，从而简化了驱*程序开发的复杂性，减少了驱*程序的 重复开发。WDM驱*程序可以在Windows98、WindowsME、Windows2000及WindowsXP下使用。 WDM是在NT4.0驱*程序基础上发展起来的驱*程序模型，它与NT4.0驱*程序有许多相似之处，例 如他们都采用层次化结构，有相同的IRP处理结构，支持电源管理和WMI等，但WDM驱*程序支持即 雷即用设备，而且支持更多的硬件标准，如USB、IEEE1394、ACPI等。 在WDM驱*程序模型中，用物理设备对象PDO（PhysicalDeviceObject）表示物理设备，用功能设备对 象FDO（FunctionDeviceObject）描述物理设备的功能。当系统检测到某个设备时，产生一个对应的PDO， 即生成PDO的各种属性，如设备ID号、电源状态等。当设备删除时，对应的PDO也将被删除。一个物 理设备只能有一个PDO，但可以有多个FDO，即一个PDO可以对应一个或多个FDO。驱*程序中操作的 不是硬件，而是PDO和FDO。 设备驱*程序是操作系统的一部分，由操作系统的I/O管理器管理和调用，操作系统接收到用户的请求后， 操作系统的I/O管理器就创建一个I/O请求包（IRP）结构，并将其作为参数传给驱*程序，驱*程序通过 识别IRP中的物理设备对象PDO来区分是发送给那个设备的，若PDO对应几个FDO，则FDO可以拦截 这些IRP，作相应处理后，再发送给PDO。 IRP结构中存放请求的类型、用户缓冲区首地址、用户请求数据的长度等信息，驱*程序处理完这个请求 后，在该结构中填入处理结果，调用IOCompleteRequest将其返回给I/O管理器，操作系统再返回给用户 应用程序。 WDM驱*程序加载时，系统不是通过WDM驱*程序的名称识别的，而是通过一个128位的GUID来识 别的。 开发WDM驱*程序，通常采用第三方提供的专业开发工具，如WinDriver、DriverStudio等，也可以采用 DDK来开发

嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格 要求的专用计算机系统。具有软件代码小、高度自*化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任 务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它 是可独立工作的“器件”。 6.1嵌入式操作系统的发展 作为嵌入式系统（包括硬、软件系统）极为重要的组成部分的嵌入式操作系统，通常包括与硬件相关的底 层驱*软件、系统内核、设备驱*接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统具有通 用操作系统的基本特点，如能够有效管理越来越复杂的系统资源；能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁 忙的驱*程序移植和维护中解脱出来；能够提供库函数、驱*程序、工具集以及应用程序。与通用操作系 统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面 具有较为突出的特点。 嵌入式操作系统伴随着嵌入式系统的发展经历了*个比较明显的阶段： 第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段，以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、伺服、 指示设备相配合的功能。应用于一些专业性极强的工业控制系统中，通过汇编语言编程对系统进行直接控 制，*行结束后清除内存。系统结构和功能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接 1。 第二阶段：以嵌人式CPU为基础、简单操作系统为核心的嵌入式系统。CPU种类繁多，通用性比较差；

流媒体（StreamingMedia）是一种以音视频数据流的方式在网络上传递多媒体信息的技术。与传统的 多媒体下载不同，流媒体传输具有实时性和连续性的特点。边播放边下载的流式传输方式可以使用户不必 等待所有的数据下载到本地。采用不同的码率传输，可以使用户在几十kbit/s低带宽到几十Mbit/s高带宽 的不同网络环境中都能在线欣赏到连续不断的较高品质的音视频节目。流媒体技术具有十分广泛的应用领 或，如在线直播、网络广告、视频点播、视讯会议、远程教育等。多媒体文件与一般的数据不同，较大的 专输负荷将使得网络丢失和拥塞的概率大大增加，因此如何提高音视频传输的服务质量是流媒体技术所面 临的最大挑战。

般的数据传输采用的协议有HTTP或FTP，这两种基于TCP可靠传输机制的协议可以完成普通数据 在网络上的传输。对于实时音视频数据的传输业务，HTTP或FTP虽然也能支持，但是却具有较大的局 限性。首先，数据的实时性需求无法在传输中得到保证，更不能提供像现场直播这样的高实时性的业务。 其次，无法支持如快进快退这样的VCR功能。最后，无法实现实时加密，对数据版权的保护有限。 针对流媒体数据独有的特点，一系列与此相关的传输协议以及一个完善的流媒体传输结构框架被提 出，并用以解决上述音视频数据传输中遇到的问题。在新的框架体系中，服务器端建立专门用于传输音视 频实时数据流的流服务器，所有在网上传输的数据都需要经过一系列的压缩编码，减小其中的数据余， 然后再被服务器封装成数据包传输给客户端。由于音视频数据少量的差错和丢失对最终播放质量的影响较 小，为了避免采用可靠传输带来的时延，提高数据的实时性，因此实时传输协议RTP是建立在面向无连 接的UDP之上的。原有的服务器端和客户端的可靠连接通信则由另一个实时流协议RTSP来完成。

实时传输协议RTP是专门用于因特网上实时多媒体数据传输的一种协议，一般是在UDP数据包之前 建立一个RTP包头，其中包含了一些保证数据实时连续性的信息（如序列号、时间戳等），但RTP也可以 在TCP或ATM等其他协议上工作。RTP被定义为在一对一或一对多的传输模式下工作，提供时间信息利 流同步。

RTP传输协议有如下一些特点： （1）协议的灵活性。RTP不具备传输层协议的完整功能，其本身也不提供任何机制来保证实时地数据传 输，不支持资源预留，也不保证服务质量。另外，RTP将部分*输层协议功能（比如流量控制）上移到应 用层完成，简化了*输层处理，提高了该层效率。 （2）数据流和控制流分离。RTP的数据报文和控制报文使用相邻的不同端口，这样大大提高了协议的灵 活性和处理的简单性。 （3）协议的可扩展性和适用性。RTP通常为一个具体的应用来提供服务，通过一个具体的应用进程实现， 而不作为OSI体系结构中单独的一层来实现，RTP只提供协议框架，开发者可以根据应用的具体要求进行 充分的扩展。 RTP协议本身不提供流量控制和拥塞控制功能，它靠一个专门的实时传输控制协议（RTCP）来实现 RTCP周期性地统计数据包传输时的丢失情况等信息，服务器根据这些反馈信息来制定流量控制的策略， 改变传输码率甚至负载类型，大大提高了实时数据的传输性能。 RTSP是基于应用层的一个重要的流会话控制协议，建立在TCP协议上，在整个流媒体应用过程中提 共整套会话服务，控制看整个媒体流的播放过程。它提供用于音频和视频流的VCR模式"远程控制功能， 用于控制流媒体的播放、暂停、记录等操作。同时，服务器和客户端之间会话的建立与销毁等信息的交互 也来自RTSP的支持

RTP传输协议有如下一些特点：

为了提供更高质量的服务，在流媒体业务中涉及了相当多的技术。首先，视频在传输之前需要压缩成 适合于网络传输的码流。在编码中，一种方法是精细可扩展行编码（FGS），这种压缩机制把视频压缩成基 本层和增强层位流，通过位平面编码实现连续的增强层速率控制。 传输信道中的差错控制也可以提高视频传输的质量。前向纠错FEC是其中的一种差错控制方法，可以 通过在各个数据包中附加一定的元余信息来恢复丢失的数据包；也可以通过在编码时在码流中采用一些特 殊的编码方式，比如逆向编码、多描述编码、分层编码等来减少数据丢失对质量的影响；还可以在客户端 对去失的信息进行插值预测，尽量削弱差错所带来的影响。 除了采用差错控制来保证传输数据的质量，还可以采用拥塞控制的方法来减轻网络拥塞程度。一种方 去是在服务器端根据反馈信息调节数据的发送速率，另一种方法是由客户端增加和减少信道数量来进行速 率的调整。两种方法也可以结合起来使用。 媒体流之间的同步通过媒体同步机制来实现。不同的媒体之间的传输和播放是独立的，而最终播放的 听有媒体又需要集成在一起，例如音频、视频和其他文本信息的同步播放。流内同步、流间同步和对象间 同步是三种类型的同步机制，其本质是在媒体内或媒体间说明时间关系。同步多媒体集成语言SMIL是 种实现媒体同步控制的标准。 数据的安全性由数字版权管理DRM来保证。这是保护多媒体内容免受未经授权的播放和复制的一种 方法。如果数字版权无法得到保证，流媒体业务将失去商业*营的可能。DRM通过对内容加密来保护数 据和通过附加使用规则来判断用户的使用权限

流媒体是由各种不同的互相通信交互的 牛系统成的： 个最基本的流媒体系统必须包括 coder），服务器（Server）和播放器（Player）三个模块，如图1所示。模块之间通过特定的协议

通信，并按照特定格式互相交换文件数据。其中编码器用来将原始的音视频转换成合适的流格式文件，服 务器向客户端发送编码后的媒体流，客户端播放器则负责解码和播放接收到的媒体数据。 编码器对原始的音视频媒体源进行一定格式的压缩编码，编码的方式有实时和离线两种。实时编码主 要应用在实时直播服务中，由于对数据实时性的要求较高，因此对编码器的性能要求也较高，其输入一般 是模拟的音视频信号，也可以输入数字的媒体设备信号如DVD光驱。由于单一的码率无法满足多种用户 的需求，实时编码可以采用多个编码器并行编码的方法，输出不同码率的码流。离线编码对实时性的要求 更低，一般是通过一个软件平台直接读取并编码需要压缩的音视频数据，如果提供的是其他压缩格式的数 据，则需要先解码并转码成所需格式。这种方法一般是服务于对实时性要求不高的点播业务，因此最后需 要将其封装为一个媒体文件，供服务器进行传输。编码器的性能好坏将直接决定服务质量的优劣，目前最 新的H.264视频编码器无论在编码效率还是在图像质量上都优于现有的各种视频编码标准。服务器负责将 编码数据封装成RTP数据包发送到网络中。每次从节目中获取一帧数据，然后分成几个RTP数据包，并 将时间截和序列号添加到RTP包头，属于同一顺的数据包具有相同的时截。一旦到达数据包所应播放的时 间后，服务器便将这一顺的音视频数据包发送出去，然后再读取下一顺数据。 流媒体系统是无法忽略网络环境的变化所带来的影响的。这些变化包括不断变化的网络吞吐量，不断 变化的传输延退，以及由于网络拥塞中丢包而不断变化的丢包率。对付这种网络变化的办法就是在客户端 播放前预先缓冲足够的数据，以此来平滑网络变化的影响。 音视频RTP数据包经互联网络传输到客户端后，先进入一个缓冲队列等待，这个缓冲队列中的所有数 据包按照包头的序列号排序，如果有迟到的包，则需按序列号重新插入到正确的位置上，这样就避免了乱 序的问题。 客户端每次从队列头部读取一帧的数据，从包头的时戳中解出该帧的播放时间，然后进行音视频同步 处理。同步后的数据将送入解码器进行解码，解码后的数据被送入一个循环读取的缓存中等待。一旦该顿 的播放时间到达，解码数据就被从缓存中取出，送入播放模块驱动底层硬件设备进行显示或播放，

（1）集群调度。单台服务器的容量和性能毕竞是有限的，服务器集群调度策略可以将多个服务器并行使 用来为更多的用户服务。集群系统通过客户端和多个流服务器之间的一个调度与网管服务器实现。在负载 约衡应用中，集中式调度是现在使用较多的一种集群管理模式，系统主要由三部分组成：调度器，位于服 务集群的最前端，根据服务集群的负载情况将到来的服务请求转发到后台真实服务器上；服务器池，位于 周度器的后端，由一组为用户提供具体服务的Server组成，对用户不可见，用户通过调度器与服务器建立 /S关系；存储池，后台服务器的一个共享存储空间，使得集群中的各台服务器能够提供相同的内容服务。 客户端将用户的请求先传送到调度器，调度器则通过网络管理协议对各节点进行监控，动态获取各节 点的状态信息，随时对各节点的性能进行评估，根据当前各节点的负载情况，通过一定的智能算法选择转 发至最合适的服务器，从而达到集群中各个服务器间的动态负载均衡。这种方法通过增加新的服务结点大 大扩充了服务器支持的并发流数量，克服了单台服务器处理能力的局限性，使得整个流媒体服务的性能和 容量得到了无限制的提升。 对于用户来说，整个集群服务器是透明的，也就是不存在每个单独服务器，因此我们必须实现IP隐藏 更得用户无法观察到每个单独服务器的IP，这样可以更好的保证整个集群的负载平衡，因为这样集群的负 载是由调度器来统一执行，用户无法自已指定，而且也可以更好的保证系统的安全性。实现IP隐藏的手段 很多，在此选择了IP隧道的方式。 （2）网络管理。调度服务器上的网络管理平台通过特定的网管协议来实现各个服务器之间的协调管理： 可以选用SNMP作为管理协议，并针对流媒体服务的特点开发了一套流媒体服务集群管理系统。一个SNMP 网络管理系统从逻辑上可抽象为四个部分：被管代理，网络管理工作站，网络管理协议，网络管理信息库。 网管工作站负责整个网络的管理，监控被管设备状态从而保证网络中的各个设备正常运行。被管代理是驻 留在被管理设备上的一个进程，负责收集组织被管设备状态信息，响应管理端访问管理信息库的请求，另 外当系统出现问题的时候可以主动向管理端发出通告信息。MIB是管理信息的组织形式，呈树形结构。管

道看互联网，多媒体编码技术的不断发展，流媒体业务具有厂阔的市场前景，流媒体技术的应用 的工作和生活带来深远的影响。随着流媒体技术的日益成熟，流媒体市场也吸引了越来越多的企 争，一个全球化的流媒体市场竞争格局已经初步形成，具备巨大发展潜力的流媒体技术将会在未 网应用中占据重要的一席之地

为解决分布异构问题，人们提出了中间件(middleware)的概念。中间件是位于平台(硬件和操作系统)利 应用之间的通用服务，如图1所示，这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平

台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实环

也许很难给中间件一个严格的定义，但中间件应具有如下的一些特点： 满足大量应用的需要，运行于多种硬件和OS平台，支持分布计算，提供跨网络、硬件和OS平台的 透明性的应用或服务的交互，支持标准的协议，支持标准的接口。 由于标准接口对于可移植性和标准协议对于互操作性的重要性，中间件已成为许多标准化工作的主要 部分。对于应用软件开发，中间件远比操作系统和网络服务更为重要，中间件提供的程序接口定义了一个 相对稳定的高层应用环境，不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代，只要将中间件升级更新，并 保持中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需任何修改，从而保护了企业在应用软件开发和维护中 的重大投资。

在RPC模型中，client和server只要具备了相应的RPC接口，并且具有RPC运行支持，就可以完成 相应的互操作，而不必限制于特定的server。因此，RPC为client/server分布式计算提供了有力的支持。同 时，远程过程调用RPC所提供的是基于过程的服务访问，client与server进行直接连接，没有中间机构来 处理请求JJF 1581-2016 手持式声场型听力筛查仪校准规范，因此也具有一定的局限性。比如，RPC通常需要一些网络细节以定位server；在client发出请 求的同时，要求server必须是活动的等等。

MOM指的是利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据交流，并基于数据通信来进行分布式 系统的集成。通过提供消息传递和消息排队模型，它可在分布环境下扩展进程间的通信，并支持多通讯协 议、语言、应用程序、硬件和软件平台。目前流行的MOM中间件产品有IBM的MQSeries、BEA的MessageQ 等。消息传递和排队技术有以下三个主要特点： 通讯程序可在不同的时间运行：程序不在网络上直接相互通话，而是间接地将消息放入消息队列，因为 呈序间没有直接的联系。所以它们不必同时运行。消息放入适当的队列时，目标程序甚至根本不需要止在 运行；即使目标程序在运行，也不意味着要立即处理该消息。 对应用程序的结构没有约束：在复杂的应用场合中，通讯程序之间不仅可以是一对一的关系，还可以进 行一对多和多对一方式，甚至是上述多种方式的组合。多种通讯方式的构造并没有增加应用程序的复杂性。 程序与网络复杂性相隔离：程序将消息放入消息队列或从消息队列中取出消息来进行通讯，与此关联 的全部活动，比如维护消息队列、维护程序和队列之间的关系、处理网络的重新启动和在网络中移动消息 等是MOM的任务，程序不直接与其它程序通话，并且它们不涉及网络通讯的复杂性

随着对象技术与分布式计算技术的发展，两者相互结合形成了分布对象计算，并发展为当今软件技术 的主流方向。1990年底，对象管理集团OMG首次推出对象管理结构OMA(ObjectManagementArchitecture)， 对象请求代理（ObjectRequestBroker）是这个模型的核心组件。它的作用在于提供一个通信框架，透明地 在异构的分布计算环境中传递对象请求。CORBA规范包括了ORB的所有标准接口。1991年推出的CORBA .1定义了接口描述语言OMGIDL和支持Client/Server对象在具体的ORB上进行互操作的API。CORBA 2.0规范描述的是不同厂商提供的ORB之间的互操作。 对象请求代理(ORB)是对象总线，它在CORBA规范中处于核心地位，定义异构环境下对象透明地发 送请求和接收响应的基本机制，是建立对象之间client/server关系的中间件。ORB使得对象可以透明地向 其他对象发出请求或接受其他对象的响应，这些对象可以位于本地也可以位于远程机器。ORB拦截请求调 用，并负责找到可以实现请求的对象、传送参数、调用相应的方法、返回结果等。client对象并不知道同 erver对象通讯、激活或存储server对象的机制，也不必知道server对象位于何处、它是用何种语言实现 的、使用什么操作系统或其他不属于对象接口的系统成分。 值得指出的是client和server角色只是用来协调对象之间的相互作用，根据相应的场合，ORB上的对 象可以是client，也可以是server，甚至兼有两者。当对象发出一个请求时，它是处于client角色；当它在 妾收请求时，它就处于server角色。大部分的对象都是既扮演client角色又扮演server角色。另外由于ORB 负责对象请求的传送和server的管理，client和server之间并不直接连接，因此，与RPC所支持的单纯的

事务处理监控（Transactionprocessingmonitors）最早出现在大型机上，为具提供支持大规模事务处理 的可靠运行环境。随着分布计算技术的发展，分布应用系统对大规模的事务处理提出了需求，比如商业活 动中大量的关键事务处理。事务处理监控界于client和server之间，进行事务管理与协调、负载平衡、失 败恢复等，以提高系统的整体性能。它可以被看作是事务处理应用程序的“操作系统”。总体上来说，事 务处理监控有以下功能： 进程管理，包括启动server进程、为其分配任务、监控其执行并对负载进行平衡。

事务管理，即保证在其监控下的事务处理的原子性、一致性、独立性和持久性。 通讯管理，为client和server之间提供了多种通讯机制，包括请求响应、会话、排队、订阅发布和广播等。 事务处理监控能够为大量的client提供服务，比如飞机定票系统。如果server为每一个client都分配其 所需要的资源的话，那server将不堪重负。但实际上，在同一时刻并不是所有的client都需要请求服务， 而一旦某个client请求了服务，它希望得到快速的响应。事务处理监控在操作系统之上提供一组服务，对 lient请求进行管理并为其分配相应的服务进程，使server在有限的系统资源下能够高效地为大规模的客 户提供服务。

中间件能够屏蔽操作系统和网络协议的差异，为应用程序提供多种通讯机制；并提供相应的平台以满 足不同领域的需要。因此，中间件为应用程序了一个相对稳定的高层应用环境。然而，中间件服务也并非 “万能药”。中间件所应遵循的一些原则离实际还有很大距离。多数流行的中间件服务使用专有的API和 专有的协议，使得应用建立于单一厂家的产品，来自不同厂家的实现很难互操作。有些中间件服务只提供 些平台的实现，从而限制了应用在异构系统之间的移植。应用开发者在这些中间件服务之上建立自已的 应用还要承担相当大的风险，随着技术的发展他们往往还需重写他们的系统。尽管中间件服务提高了分布 十算的抽象化程度，但应用开发者还需面临许多艰难的设计选择，例如，开发者还需决定分布应用在clien 方和server方的功能分配。通常将表示服务放在client以方便使用显示设备，将数据服务放在server以靠 近数据库，但也并非总是如此，何况其 分配也是不容易确定的

1.1.5吞吐能力 吞吐性能指的是存储设备能够支持的并发读写访问性能GB/T 26921-2011 电机系统（风机、泵、空气压缩机）优化设计指南，一般以MB/s或者Gb/s为单位。目前业 界各种产品的吞吐能力从几MB/s到几Gb/s，顶级设备可以达到10Gb/s以上的速度。不同吞吐能力的 产品能够适应不同的应用环境。 1.1.6存储空间 和存储空间直接相关的就是存储设备支持的硬盘数，以及支持的硬盘容量。另外还有部分存储设 备支持连接存储扩展功能，可以通过专用扩展盒进行容量扩展。因而高端的阵列柜可以支持到上百上 干块硬盘。 1.1.7 安全性功能 存储设备很关键的一项功能，就是保障数据的安全性。目前存储设备主要在以下一些方面加强数 据的安全性。包括抗震技术、设备完余和热备技术、散热设计、电源稳定性设计等等硬件技术，也包 括RAID功能、缓存技术、软件抗震、多级数据备份等等软件技术。数据安全性是存储设备的灵魂性 能。 1.1.8组网能力 随着数据量的爆炸式增长，一些存储需求向大规模组网方向发展，即形成SAN的存储架构。所 以组网能力也是存储设备一个重要的指标。 1.1.9软件配套能力 存储设备是单独的机器，需要大量配套软件为其服务，满足各种实际需求。所以软件是存储设备 是否具备强大竞争力的有效保障。现在的存储设备，一般包含如下一些软件功能：数据备份、快照、 数据管理、数据快速恢复等等。

等相关网络协议，充许用户从自已的PC机使用标准的浏览器根据网络摄像机的IP地址对网络摄像机进 行访问，观看实时图像，及控制摄像机的镜头和云台。 外部报警、控制接口：网络摄像机为工程应用提供了实用的外部接口，如控制云台的485接口，用于报警 言号输入输出的I/O口。如红外探头发现有目标出现，发报警信号给网络摄像机，网络摄像机自动调整镜 头方向并实时录像；另一方面，当网络摄像机侦测到有移动目标出现时，亦可向外发出报警信号。 网络摄像机的基本原理是：图像信号经过镜头输入及声音信号经过麦克风输入后，由图像传感器的声音传 感器转化为电信号，A/D转换器将模拟电信号转换为数字电信号，再经过编码器按一定的编码标准进行编 码压缩，再控制器的控制下，由网络服务器按一定的网络协议送上局域网或INTERNET，控制器还可以接 收报警信号及向外发送报警信号，且按要求发出控制信号

在视频监控行业还未踏进网络化进程的时候，视频服务器一词频频出现在计算机及网络通信领域，当时的 现频服务器特指流媒体视频服务器，典型的应用是网络点播电视、网络视频会议、远程视频教育等，其出 现主要得益于当时多媒体技术和网络通信技术的飞速发展，特别是近几年来，随处可见的IPTV、网络电 视等更是视频服务器技术广泛应用的体现。 随着技术的成熟、行业的融合及网络基础设施的不断完善，视频监控设备逐步从模拟到数字走入到了数字 到网络的新阶段，各类网络化视频监控设备成为了市场的主流，视频服务器一词则在监控行业的网络化进 程中被赋予了新的含义，NVS即NetworkVideoServer的缩写，就是我们今天要讨论的主角。