本文作者/劉本軍　全江  方 波 （分別任職于湖北三峽職業(yè)技術學院教研室主任、宜昌市公安局科研所所長、宜昌市教育技術裝備站網(wǎng)絡中心主任）

　　筆者認為在做IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃和設計以及相關投標文件時，可以考慮使用IP Video System Design Tool，該軟件結合實景地圖讓人身臨其境，可以模擬不同的攝像機鏡頭，并且能模擬實際視頻監(jiān)控場景，軟件還可以對攝像機的數(shù)量進行優(yōu)化，使監(jiān)控點的布局更合理，同時使用3D建模技術可以檢查系統(tǒng)中每臺攝像機的視野，避免監(jiān)控區(qū)域重復，準確的躲避障礙物，效果如圖1所示。

　　圖1

　　IP Video System Design Tool是美國JVSG公司設計開發(fā)的一款工具軟件，幫助設計者快速、高效地規(guī)劃和設計IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)，適合于經(jīng)常從事安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃和設計的技術人員，最新版本為8.1，如圖2所示為軟件的啟動畫面。這款IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計工具軟件包括視野計算器、圖形鏡頭焦距長度計算器、視頻存儲和帶寬計算器、百萬像素攝像機分辨率和像素密度計算器等功能以及其它輔助工具，可以輕松、快速地規(guī)劃和設計專業(yè)的視頻監(jiān)視系統(tǒng)，是目前市面上非常好用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計工具軟件。

　　圖2

　　進入IP Video System Design Tool軟件界面，主要有二個選項卡，分別為“視野和鏡頭焦距”和“網(wǎng)絡帶寬和磁盤空間”，如圖3所示。“視野和鏡頭焦距”選項卡可以使用內置的鏡頭計算器來計算鏡頭焦距、相機視野，以及在指定的距離內像素密度，最有特色的是它使用不同的顏色來表示監(jiān)控、檢測、識別和鑒定區(qū)域。“網(wǎng)絡帶寬和磁盤空間”選項卡主要計算監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機所需的網(wǎng)絡帶寬以及存儲空間。筆者在近二年視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃和設計中開始嘗試使用IP Video System Design Tool軟件，它為快速輕松地設計提供了強有力的支持，下面就軟件使用的經(jīng)驗技巧和注意事項來談談體會：

　　圖3

　　一、攝像機的參數(shù)設置

　?。?）、鏡頭焦距等的設置

　　“視野和鏡頭焦距”選項卡中最重要的子選項卡為“攝像機安裝圖”，攝像機的大部分的參數(shù)設置在此完成：

　?、佟anufacturer（廠商）：軟件收錄了國際上有相當知名度攝像機廠商的各種攝像機，針對中國大陸僅收錄了Hikvision（?？低暎┖虳ahua（大華）這二家廠商的產品。如果在此沒有找到相關產品的廠商，用戶可以在攝像機模型數(shù)據(jù)庫中手動輸入產品相關參數(shù)（例如要增加新產品魚眼攝像機，可以設置其傳感器規(guī)格、縱橫比、分辨率和鏡頭焦距等），來添加一個新的攝像機模型。

　?、?、Model（型號）：選擇廠商后，可以選擇設置具體的攝像機型號參數(shù)。如果沒有找到對應的型號或是廠商剛剛推出的新型號，可以自行設置產品的相關參數(shù)，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)來更新遠程服務器上攝像機模型數(shù)據(jù)庫，從而支持更多的攝像機。

　?、邸惭b高度：指攝像機的安裝高度，可以手動輸入攝像機的安裝高度值，這是一個非常重要的參數(shù)，很多在線鏡頭計算器工具沒有考慮這項參數(shù)，所以計算和實際場景誤差較大。

　?、堋鞲衅饕?guī)格：攝像機最重要的部件是圖像傳感器，其規(guī)格主要有1/4”、1/3”、1/2”、1/1.8”英寸等幾種，它的大小以及與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的清晰度。一般選定某廠商某款產品型號后，傳感器規(guī)格不能更改，但有時可以修改其縱橫比。

　?、荨⒔咕啵╩m）：焦距是指從鏡頭中心到焦點（傳感器）的距離，焦距越長，角度越窄。攝像機鏡頭的焦距可以分為短焦距、中焦距、長焦距和變焦距（又分為手動變焦和自動變焦），可以在下拉列表中選擇或是手動輸入焦距值，或是單擊右側的“＋”或“-”按鈕來實現(xiàn)更精細的設置。

　?、?、攝像機水平角度：是指水平線與攝像機中軸線的夾角度數(shù)，其值與焦距、可視角度一起決定攝像機的視野范圍。

　?、?、分辨率：是指單幅圖像信號的掃描格式或顯示設備的像素規(guī)格，其單位是“像素點數(shù)Pixels”，而不是“電視線TVLine”，分辨率代表水平行和垂直列的像素數(shù)目，用“水平像素×垂直像素”來表達，軟件最低支持分辨率320×240，最高可達6575×4384（MP Pro），涵蓋了市面上大部分流行鏡頭的分辨率。

　?、唷⒖梢暯嵌龋虹R頭可視角度可分為水平視場角度以及垂直視場角度，一般水平視場角度大于垂直視場角度。鏡頭焦距與鏡頭可視角度的關系為：鏡頭焦距越長，其鏡頭的可視角度就越小。在調整可視角度時，一般只需輸入指定攝像機的可視水平角度即可。如果修改了該參數(shù)，焦距與攝像機水平角度將自動重新計算。

　?。?）、視野的設置

　　在“攝像機安裝圖”子選項卡的右側，主要是進行攝像機視野的相關參數(shù)的設置，如圖4－A所示：

　　圖4

　?、?、柵格大?。菏侵冈谄矫鎴D或3D視圖中將監(jiān)控區(qū)域劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，可在其下拉列表中選擇柵格的大小，如圖4-B所示，1×1代表柵格大小實際的長和寬均為1米，也可單擊右側的“放大”和“縮小”按鈕來改變柵格的大小。

　　②、距攝像機（mm）：軟件在攝像機鏡頭視野區(qū)域內一般會自動設置二個模擬人，模擬人的默認高度是1.6米，在攝像機鏡頭下方的是一個藍色模擬人(女)，可在右側其選項復選框單擊來顯示或隱藏模擬人，離攝像機鏡頭較遠的是一個紫色模擬人(男)，可在右側選項復選框單擊來顯示或隱藏視野模擬目標，距紫色模擬人的距離就是距攝像機（mm）的值，可在下拉列表框中選擇，如圖7-C所示，也可單擊右側按鈕來精確增加或減少距離值。

　　“高（mm）”是攝像機鏡頭指定焦距下視野（FOV）的高度，可單擊右側向上或向下按鈕自行設置，“寬（mm）”是攝像機鏡頭指定焦距下視野的寬度，可單擊右側加寬或變窄，“高下限（mm）”可以指定攝像機鏡頭下限高度的參數(shù)，如圖5所示，分別為指定下限高度分別為0和0.6m的效果。

　　圖5

　?、?、攝像機3D視圖：在此區(qū)域有二幅畫面，第一幅畫面顯示的是攝像機鏡頭視野范圍內的圖像，第二幅畫面顯示了在指定的距離點紫色模擬人（男）在攝像機鏡頭的臉部的顯示效果以及車牌的顯示效果。改變距攝像機（mm）的值，此區(qū)域的二幅畫面也會實時跟隨著變動，同時在軟件的狀態(tài)欄會顯示模擬人員在指定的距離點的像素密度。

　?。?）、監(jiān)控區(qū)域的設置

　　“攝像機安裝圖”子選項卡中部顯示的是攝像機在一定水平角度和安裝高度情況下以及無水平角度和安裝高度情況下攝像機的監(jiān)控范圍，為了顯示不同距離不同質量的監(jiān)控效果，采用不同的顏色來顯示相關的監(jiān)控區(qū)域。英國內政部科學開發(fā)局（UK HOSDB)曾經(jīng)建議利用以下四個層次來確定一個閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的需求：

　?、佟⒈O(jiān)控：觀察交通流量或人的移動，你不需要識別單個數(shù)據(jù)流運動。

　?、凇z測：檢測一個人在圖像中的存在，不需要看清人臉。

　?、邸⒆R別：識別你認識的熟人，或者是確定某人是一張不熟悉的面孔。

　?、?、鑒定：具備法律背景，記錄高質量的面部圖像，可以在法庭上證明某人的身份“勿用質疑”。

　　針對閉路電視攝像機，英國內政部科學開發(fā)局推薦下列數(shù)據(jù)：

　　對于IP視頻監(jiān)控攝像機，建議使用的線性分辨率來區(qū)別計算，例如像素/英尺、像素/米或面寬度像素，在歐洲標準EN 50132-7中規(guī)定如下：

　　假如需要實現(xiàn)“識別”區(qū)域的特定效果，設計者就需要修改攝像機的分辨率、視野寬度或者焦距等數(shù)值，直到測試目標位于黃色區(qū)域（識別區(qū)）即可。要設置攝像機可視區(qū)域的類型，執(zhí)行菜單“設置”→“攝像機可視區(qū)域設備”命令，如圖6-A所示，在“可視類型”下拉列表框中選擇即可，例如“EN 50132-7”，如圖6-B所示。

　　圖6

　　不同區(qū)域在攝像機3D視圖下顯示的效果不同，如圖7所示。注意由于軟件漢化效果一般，結合實際使用情況，建議部分專業(yè)名詞稍作調整：Monitoring（監(jiān)視）譯為監(jiān)測，Identification（標識）譯為鑒定；軟件自身增加二個區(qū)域名稱未翻譯，Observation譯為觀察，Strong Identification譯為強鑒定更為合適。

　　圖7

　　二、各種視圖的使用

　　IP Video System Design Tool軟件比較有特色的是支持平面圖、3D視圖等多種視圖的使用，具體的使用如下：

　?。?）平面圖的使用

　　在“攝像機安裝圖”中可以快速計算出的攝像機鏡頭焦距長度與視角、視野范圍等，在“平面圖”中根據(jù)這些計算出來的數(shù)據(jù)，可以選擇所要安裝攝像機的最佳位置以及覆蓋范圍，并尋找出監(jiān)控系統(tǒng)的盲區(qū)。軟件還支持從 Google Earth、百度地圖等流行軟件中的導出的JPEG 或BMP格式的背景圖像，或者將AutoCAD DWG或* *. DXF文件直接載入到平面圖，更能真實地模擬現(xiàn)場環(huán)境，如圖8所示，顯示了辦公樓前安裝的4臺攝像機的監(jiān)控區(qū)域。

　　圖8

　　為了更真實的模擬現(xiàn)場環(huán)境，軟件還提供添加各種模擬對象，包括測試模擬人、樹、汽車、辦公用品、墻壁、窗戶、玻璃、門、盒子、圓柱物等，可以更清楚地看見監(jiān)控區(qū)域內所有的盲點和障礙物。以測試模擬人為例，系統(tǒng)可以添加身高1.7m的人(女)、1.7m的人(男)、身高2m的人(男)、手舉SKL測試表的人(1.6m)、手舉ViDi測試表的人、Rotakin以及9個不同膚色的人，如圖9所示。

　　圖9

　　同樣可以添加樹、汽車等不同類型的模擬對象，注意先要在“平面圖”中選擇要添加的模擬對象，如圖10-A所示，然后在要添加模擬對象的位置單擊即可，如圖10-B所示，在攝像機的監(jiān)控區(qū)域內分別添加了二棵不同的樹、二輛不同型號的車、四個不同類型的人以及一張辦公桌，圖10-C為未添加對象之前的“攝像機3D視圖”，圖10-D為添加對象之后的“攝像機3D視圖”，非常逼真的模擬現(xiàn)實的環(huán)境，特別是哪個障礙物可以阻擋監(jiān)控畫面都顯示的一清二楚，大大提高了系統(tǒng)設計的真實可信度。

　　圖10

　?。?）3D視圖的使用

　　在“3D視圖”中可以看到當前所選中攝像機鏡頭下顯示的三維立體效果，相當于“攝像機安裝圖中的”的右側“攝像機3D視圖”的放大效果，如圖11-A所示，可以單擊左上方的一排按鈕，分別實現(xiàn)向左、向右旋轉攝像機，向前、向后、向左、向右移動攝像機。

　?。?）預覽視圖的使用

　　在“DVR View”視圖中可以預覽4路攝像機的畫面，如圖11-B所示，也可以選擇“3×3”、“4×4”模式，分別預覽9路、16路攝像機的畫面。

　　圖11

　　三、網(wǎng)絡帶寬和存儲空間的計算

　　軟件可使系統(tǒng)設計者查找最佳 FPS，同時根據(jù)LAN類型調整壓縮比，計算出攝像機不同分辨率及多種壓縮方式的所需的網(wǎng)絡帶寬與存儲空間。為了計算網(wǎng)絡帶寬和存儲空間，需要在添加攝像機類型后選擇設置相關的參數(shù)：

　　（1）、分辨率：如圖3-B所示，可以從下拉列表中選擇攝像機分辨率，該列表包含PAL和NTSC等典型攝像機的分辨率（例如320×480 QVGA），一些流行的網(wǎng)絡攝像機的分辨率（1920×1080HD）以及最新上市設備的分辨率（6576×4384(29MP Pro)）等。

　?。?）、壓縮：視頻壓縮的格式支持MJPG、MPEG4、H.264、MJPG2000等，其中每個類型都有多個質量水平，從低質量到高質量的選項。圖像質量越好，視頻所需的帶寬和存儲空間就越大，系統(tǒng)設計者可以在兩者之間的實現(xiàn)最佳權衡，在特定場景中使系統(tǒng)的性價比最高。軟件暫不支持現(xiàn)在最火熱的H.265格式，可能在下一個版本中會支持。

　?。?）、幀大小*KB：軟件是基于分辨率和壓縮率來估計幀的大小。在某些特殊情況下可以測算實際所需幀的大小，并在該字段中指定它。

　?。?）、幀率FPS：攝像頭的幀率是指在1秒鐘時間里傳輸?shù)膱D片的幀數(shù)，也可以理解為圖形處理器每秒鐘刷新的次數(shù)，通常用fps（Frames Per Second）表示?，F(xiàn)在流行攝像頭的幀率一般為20-30幀/秒，有些特殊場合會使用60幀/秒的幀率。

　?。?）、帶寬Mbit/s：指當前攝像機所需的網(wǎng)絡帶寬。注意不同的網(wǎng)絡類型其帶寬值Mbit/s不同，例如1千兆以太網(wǎng)帶寬約為500 Mbit/s，100兆位快速以太網(wǎng)帶寬約為55-60 Mbit / s，10兆位以太網(wǎng)網(wǎng)絡帶寬約6-7 Mbit/s， WiFi 802.11g 54兆位帶寬約為12-25 Mbit/s，最好攝像機所需網(wǎng)絡帶寬不超過這些帶寬值。

　?。?）、磁盤空間GB：根據(jù)前面相關參數(shù)，還包括攝像機的數(shù)量、存儲的天數(shù)，計算當前攝像機的視頻文件所需要的存儲空間。在窗口的底部，會計算出整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)所需的總帶寬和磁盤空間。

　　四、軟件使用注意事項

　　雖然筆者是在其官方網(wǎng)站上(http://www.jvsg.com/cn/)下載的中文版，但軟件還有很多部分未翻譯過來，同時在使用中也存在部分問題，現(xiàn)將一些比較重要的問題談談自己的使用體會：

　?。?）、軟件在導入JPEG 、BMP、DWG或DXF等格式的背景圖像時，軟件經(jīng)?？D、死機，在設計的過程中也會出現(xiàn)此類問題：

　　原因之一是有可能指定的平面圖最大尺寸過小，執(zhí)行菜單“設置”→“程序參數(shù)”命令，在“平面圖”選項卡中可以更改下這個最大尺寸，應指定“Site Plan Site,meters”（可以譯為“平面圖尺寸/米”）在1000以上甚至更大”。

　　原因之二有可能計算機的顯卡較差，圖形系統(tǒng)的性能以及三維性能較弱，建議關閉以下功能選項：①、可以在“攝像機”選項卡中關閉“Walls Cut zones”選項(墻壁切割區(qū))，以提高程序的性能；②、關閉“墻的影子”以及“邊緣加深”等選項，來提高系統(tǒng)的三維性能；在“OpenGL”選項卡中，設置優(yōu)化圖形系統(tǒng)的性能和視覺質量，關閉“Cut Background Images”選項，由于此選項將所有用戶加載背景圖像轉換成小塊，例如512x512甚至更小，針對這種方式若采用比較大的背景圖片的話系統(tǒng)負載比較大。同時計算機的顯卡選擇和下載使用最新的圖形卡驅動程序也是非常重要的。

　　（2）、軟件與其它常用軟件的對接。軟件使用的自己的格式類型(*.jvsg)存儲文件，一般其它常用軟件不會支持此格式的文件，可以在系統(tǒng)中導出所需要的格式即可。系統(tǒng)支持JPG、PDF以及XML格式，特別是PDF格式支持多個選項，在轉換時更加方便。

　?。?）、本軟件基礎版是一款免費軟件，它還有專業(yè)版，專業(yè)版具有基礎版所有的功能，另外還增加了用戶可以用3D（內置COLLADA *.DAE文件形式）進行場景模擬，以Auto CAD 制圖（DWG/DXF文件格式）導入，功能更為強大，用戶可以根據(jù)的需求來選擇。