IP Video System Design Tool美國JVSG公司軟件核心軟件產(chǎn)品，最新版本為8.1，如圖1所示為軟件啟動畫面。這款I(lǐng)P 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具軟件包括視野計(jì)算器、圖形鏡頭焦距長度計(jì)算器、視頻存儲和帶寬計(jì)算器、百萬像素?cái)z像機(jī)分辨率和像素密度計(jì)算器，以及許多其它輔助工具，可以輕松、快速地規(guī)劃和設(shè)計(jì)專業(yè)的視頻監(jiān)視系統(tǒng)。在這個軟件中可以模擬實(shí)際視頻監(jiān)控場景，同時對攝像機(jī)的數(shù)量優(yōu)化，布局更合理，避免監(jiān)控區(qū)域重復(fù)，準(zhǔn)確的躲避障礙物，是目前市面上最好用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具軟件。

　　文/劉本軍 湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院教研室主任

　　方 波 宜昌市教育裝備站網(wǎng)絡(luò)中心主任

圖1 軟件啟動畫面

　　進(jìn)入IP Video System Design Tool軟件界面，軟件主要有二個選項(xiàng)卡，分別為“視野和鏡頭焦距”和“網(wǎng)絡(luò)帶寬和磁盤空間”，如圖2和圖3所示。

圖2　“視野和鏡頭焦距”選項(xiàng)卡

圖3　“網(wǎng)絡(luò)帶寬和磁盤空間”選項(xiàng)卡

　　“視野和鏡頭焦距”選項(xiàng)卡可以使用內(nèi)置的鏡頭計(jì)算器來計(jì)算鏡頭焦距、相機(jī)視野，以及在指定的距離內(nèi)像素密度，并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(luò)帶寬和磁盤空間”選項(xiàng)卡主要計(jì)算監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機(jī)所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬以及存儲空間。注意由于該軟件未能完全漢化，所以軟件界面中顯示的參數(shù)有的還是英文。

　　筆者在近二年視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)中開始嘗試使用IP Video System Design Tool，它為快速輕松地設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的支持，下面就軟件使用的經(jīng)驗(yàn)技巧和注意事項(xiàng)來談?wù)勛约旱捏w會。

　　攝像機(jī)安裝圖

　　“視野和鏡頭焦距”選項(xiàng)卡中最重要的子選項(xiàng)卡為“攝像機(jī)安裝圖”，系統(tǒng)絕大部分的參數(shù)設(shè)置在此完成，在選項(xiàng)卡的左側(cè)主要是設(shè)置攝像機(jī)的相關(guān)參數(shù)：

　　(1)、Manufacturer(廠商)：軟件收錄了國際上有相當(dāng)知名度攝像機(jī)廠商的各種攝像機(jī)，如圖4-A所示，針對中國大陸僅收錄了 Hikvision(海康威視)和Dahua(大華)這二家廠商的產(chǎn)品。如果在此沒有找到相關(guān)產(chǎn)品的廠商，可以點(diǎn)擊該選項(xiàng)參數(shù)后面的“…”按鈕，在彈出的對話框中自定義相關(guān)產(chǎn)品的參數(shù)，如圖4所示。

圖4　攝像機(jī)的相關(guān)參數(shù)

　　用戶可以在攝像機(jī)模型數(shù)據(jù)庫中單擊 “Add”按鈕，手動輸入產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)(例如要增加現(xiàn)在剛推出的新產(chǎn)品魚眼相機(jī)或是添加全景相機(jī)，可以設(shè)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(jī)模型，也可以單擊“Export JVSGP”按鈕導(dǎo)入JVGP類型文件，將所需要的用戶攝像機(jī)模型添加到數(shù)據(jù)庫中。

圖5　攝像機(jī)模型數(shù)據(jù)庫

　　(2)、Model(型號)：選擇攝像機(jī)廠商后，可以選擇具體的攝像機(jī)型號參數(shù)，如圖4-B所示。如果沒有找到對應(yīng)的型號或是廠商剛剛推出的新型號，可以自行設(shè)置產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)。為了更新攝像機(jī)模型數(shù)據(jù)庫，可以執(zhí)行系統(tǒng)菜單“檢查新版本”命令，系統(tǒng)彈出的對話框中將列出遠(yuǎn)程服務(wù)器上模型數(shù)據(jù)庫中攝像機(jī)的數(shù)量，如圖6所示，然后單擊“Synchronize(同步)”按鈕來下載更新的攝像機(jī)模型數(shù)據(jù)庫。

圖6　檢查更新

　　(3)、安裝高度：攝像機(jī)的安裝高度，如圖4-C所示，也可以手動輸入攝像機(jī)的安裝高度值，這是一個非常重要的參數(shù)，有些在線鏡頭計(jì)算器沒有考慮這項(xiàng)參數(shù)，計(jì)算誤差較大，也可單擊右側(cè)的向上或向下的箭頭來調(diào)整安裝高度。

　　(4)、傳感器規(guī)格：攝像機(jī)最重要的部件是圖像傳感器，傳感器規(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(chǎn)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。

　　(5)、焦距(mm)：焦距是指從鏡頭中心到焦點(diǎn)(傳感器)的距離，焦距越長，角度越窄。攝像機(jī)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(cè)的“+”或“-”按鈕來實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的設(shè)置，如圖4-D所示。

　　(6)、攝像機(jī)水平角度：是指水平線與攝像機(jī)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(jī)的視野范圍。

　　(7)、分辨率：是指單幅圖像信號的掃描格式或顯示設(shè)備的像素規(guī)格，其單位是“像素點(diǎn)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?cái)?shù)目，用“水平像素×垂直像素”來表達(dá)，如圖4-E所示，軟件最低支持分辨率320×240，最高可達(dá)6575×4384(MP Pro)，涵蓋了市面上大部分流行鏡頭的分辨率。

　　(8)、可視角度：鏡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(guān)系為：鏡頭焦距越長，其鏡頭的可視角度就越小。在調(diào)整可視角度時，一般只需輸入指定攝像機(jī)的可視水平角度即可，也可單擊右側(cè)的　 或　按鈕來自動調(diào)整，如圖4-F所示，如果修改了該參數(shù)，焦距與攝像機(jī)水平角度將自動重新計(jì)算。

　　“攝像機(jī)安裝圖”子選項(xiàng)卡的右側(cè)主要是設(shè)置攝像機(jī)視野的相關(guān)參數(shù)，如圖7-A所示：

圖7　設(shè)置攝像機(jī)視野等參數(shù)

　　(1)、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7-B所示，1×1代表柵格大小實(shí)際的長和寬均為1米，也可單擊右側(cè)的“放大”和“縮小”按鈕來改變柵格的大小。

　　(2)、距攝像機(jī)(mm)：軟件在攝像機(jī)鏡頭視野區(qū)域內(nèi)一般會自動設(shè)置二個模擬人，模擬人的默認(rèn)高度是1.6米，在攝像機(jī)鏡頭下方的是一個藍(lán)色模擬人 (女)，可在右側(cè)其選項(xiàng)復(fù)選框單擊來顯示或隱藏模擬人，離攝像機(jī)鏡頭較遠(yuǎn)的是一個紫色模擬人(男)，可在右側(cè)選項(xiàng)復(fù)選框單擊來顯示或隱藏視野模擬目標(biāo)，距紫色模擬人的距離就是距攝像機(jī)(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(cè)按鈕來增加或減少距離值。

　　“高 (mm)”是攝像機(jī)鏡頭指定焦距下視野(FOV)的高度，可單擊右側(cè)向上或向下按鈕自行設(shè)置，“寬(mm)”是攝像機(jī)鏡頭指定焦距下視野的寬度，可單擊右側(cè)加寬或變窄，“高下限(mm)”可以指定攝像機(jī)鏡頭下限高度的參數(shù)，如圖8所示，分別為指定下限高度分別為0和0.6m的效果。

圖8　不同下限高度的效果對比

　　(3)、攝像機(jī)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(jī)鏡頭視野范圍內(nèi)的圖像，第二幅畫面顯示了在指定的距離點(diǎn)紫色模擬人(男)在攝像機(jī)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(jī)(mm)的值，此區(qū)域的二幅畫面也會實(shí)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(diǎn)的像素密度，如圖9所示，左側(cè)顯示的鏡頭下方的藍(lán)色模擬人，右側(cè)顯示的指定距離點(diǎn)的紫色模擬人。

圖9　模擬人的像素密度

　　“攝像機(jī)安裝圖”子選項(xiàng)卡中部顯示的是攝像機(jī)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(jī)的監(jiān)控范圍，為了顯示不同距離不同質(zhì)量的監(jiān)控效果，采用不同的顏色來顯示相關(guān)的監(jiān)控區(qū)域。英國內(nèi)政部科學(xué)開發(fā)局(UK HOSDB)建議利用以下四類來確定一個閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的需求：

　　1、監(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(yùn)動。

　　2、檢測：檢測一個人在圖像中的存在，不需要看清人臉。

　　3、識別：識別你認(rèn)識的熟人，或者是確定某人是一張不熟悉的面孔。

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

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

　　對于IP視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)，我們建議使用的線性分辨率來區(qū)別計(jì)算，例如像素/英尺、像素/米或面寬度像素，在歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50132-7中規(guī)定如下：

　　假如需要實(shí)現(xiàn)“識別”區(qū)域的特定功能，設(shè)計(jì)者就需要修改攝像機(jī)的分辨率、視野寬度或者焦距數(shù)值，直到測試目標(biāo)位于黃色區(qū)域(識別區(qū))即可。

　　要設(shè)置攝像機(jī)可視區(qū)域的可視化類型，執(zhí)行菜單“設(shè)置”→“攝像機(jī)可視區(qū)域設(shè)備”命令，如圖10-A所示，在“可視類型”下拉列表框中選擇所需的可視類型，例如EN 50132-7，如圖10-B所示。

圖10　選擇“可視類型”

　　不同區(qū)域在攝像機(jī)3D視圖下顯示的效果不同，如圖11所示，注意由于軟件翻譯漢化效果一般，結(jié)合實(shí)際使用情況，筆者建議有些專業(yè)名詞稍作調(diào)整：Monitoring(監(jiān)視)譯為監(jiān)測，Identification(標(biāo)識)譯為鑒定，軟件自身增加二個區(qū)域(未翻譯)Observation譯為觀察，Strong Identification譯為強(qiáng)鑒定。

圖11　不同區(qū)域的顯示效果

　　平面圖

　　在“攝像機(jī)安裝圖”中可以快速計(jì)算出的攝像機(jī)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(jì)算出來的數(shù)據(jù)，可以選擇所要安裝攝像機(jī)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(dǎo)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(shí)地模擬現(xiàn)場環(huán)境，如圖12所示，顯示了辦公樓前安裝的4臺攝像機(jī)的監(jiān)控區(qū)域。

圖12　監(jiān)控系統(tǒng)平面圖

　　為了更真實(shí)的模擬現(xiàn)場環(huán)境，軟件還提供添加各種模擬對象，如圖13所示，包括各種測試模擬人、樹、汽車、辦公用品、墻壁、窗戶、玻璃、門、盒子、圓柱物等，可以更清楚地看見所有的盲點(diǎn)和障礙物。

圖13 添加模擬對象

　　單擊“添加模擬對象”按鈕可以添加身高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14所示。

圖14 各種不同類型的模擬測試人

圖15 添加模擬對象前后對比

　　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15-A所示，然后在要添加模擬對象的位置單擊即可，如圖15-B所示，在攝像機(jī)的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)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15-C為未添加對象之前的“攝像機(jī)3D視圖”，圖15-D為添加對象之后的“攝像機(jī)3D視圖”，非常逼真的模擬現(xiàn)實(shí)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(shè)計(jì)的真實(shí)可信度。

　　3D視圖

　　在“3D視圖”中可以看到當(dāng)前所選中攝像機(jī)鏡頭下顯示的三維立體效果，相當(dāng)于“攝像機(jī)安裝圖中的”的右側(cè)“攝像機(jī)3D視圖”的放大效果，如圖16所示，可以單擊左上方的一排按鈕，分別實(shí)現(xiàn)向左、向右旋轉(zhuǎn)攝像機(jī)，向前、向后、向左、向右移動攝像機(jī)。

圖16　監(jiān)控系統(tǒng)3D視圖

　　DVR View

　　在“DVR View”中可以預(yù)覽4路攝像機(jī)的畫面，如圖17所示，也可以選擇“3×3”、“4×4”模式，預(yù)覽9路、16路攝像機(jī)的畫面。

圖17　監(jiān)控系統(tǒng)硬盤錄像機(jī)預(yù)覽圖

　　網(wǎng)絡(luò)帶寬和磁盤空間

　　IP Video System Design Tool可使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者查找最佳 FPS，同時根據(jù)LAN類型調(diào)整壓縮比，計(jì)算出攝像機(jī)不同分辨率及數(shù)種壓縮方式的所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬與存儲空間。為了計(jì)算網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲空間，需要在添加攝像機(jī)類型后指定一些相關(guān)參數(shù)，如圖18所示。

圖18　設(shè)置攝像機(jī)的相關(guān)參數(shù)

　　(1)、分辨率：如圖18-A所示，可以從下拉列表中選擇攝像機(jī)分辨率，該列表包含PAL和NTSC等典型攝像機(jī)的分辨率(例如320×480 QVGA)，一些流行的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的分辨率(1920×1080HD)以及最新上市設(shè)備的分辨率(6576×4384(29MP Pro))等。

　　(2)、壓縮：如圖18-B所示，視頻壓縮的格式支持MJPG、MPEG4、H.264、MJPG2000等，其中每一個類型都有多個質(zhì)量水平，從低質(zhì)量到高質(zhì)量的選項(xiàng)。圖像質(zhì)量越好，視頻所需的帶寬和后續(xù)存儲空間就越大，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以在兩者之間的實(shí)現(xiàn)最佳權(quán)衡，在特定場景中使系統(tǒng)的性價(jià)比最高。系統(tǒng)暫時不支持現(xiàn)在最火熱的H.265格式，有可能在下一個版本中會支持。

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

　　(4)、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。

　　(5)、帶寬Mbit/s：指當(dāng)前攝像機(jī)所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬。注意不同的網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(jī)所需網(wǎng)絡(luò)帶寬不超過這些帶寬值。

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

　　軟件使用注意事項(xiàng)

　　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?wù)勛约旱氖褂皿w會：

　　(1)、軟件在導(dǎo)入JPEG 、BMP、DWG或DXF等格式的背景圖像時，軟件經(jīng)?？D、死機(jī)，在設(shè)計(jì)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(shè)置”→“程序參數(shù)”命令，在“平面圖”選項(xiàng)卡中可以更改下這個最大尺寸，如圖19-A所示，應(yīng)指定“Site Plan Site,meters”在1000以上甚至更大，可以譯為”平面圖尺寸/米”。

　　原因之二有可能計(jì)算機(jī)的顯卡較差，可以關(guān)閉“墻壁切割區(qū)”功能，可以在“攝像機(jī)”選項(xiàng)卡中關(guān)閉“Walls Cut zones”選項(xiàng)(墻壁限制攝像機(jī)的區(qū)域)，如圖19-B所示，以提高程序的性能。

圖19 “平面圖”與”攝像機(jī)”選項(xiàng)卡

圖20 “3D視圖”與”開放圖形庫”選項(xiàng)卡

　　原因之三有可能計(jì)算機(jī)的顯卡較差，特別是三維性能較弱，可以關(guān)閉“墻的影子”以及“邊緣加深”等選項(xiàng)，如圖20-A所示，來提高系統(tǒng)的三維性能。

　　原因之四有可能計(jì)算機(jī)的顯卡較差，特別是圖形系統(tǒng)的性能跟不上，可以在“OpenGL”選項(xiàng)卡中進(jìn)行設(shè)置來優(yōu)化圖形系統(tǒng)的性能和視覺質(zhì)量，如圖20-B 所示。“Cut Background Images”選項(xiàng)將所有用戶加載背景圖像轉(zhuǎn)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(fù)載比較大，可以選擇關(guān)閉此選項(xiàng)，同時計(jì)算機(jī)下載和使用最新的圖形卡驅(qū)動程序也是非常重要的。

　　(2)、軟件與其它常用軟件的對接。系統(tǒng)使用的自己的格式類型(*.jvsg)存儲文件，一般的常用軟件不支持此格式的文件，可以在系統(tǒng)中導(dǎo)出所需要的格式即可。

　　執(zhí)行菜單“另存為”命令，在彈出的對話框中選擇所需要保存的文件類型，系統(tǒng)支持JPG、PDF以及XML格式，特別是PDF格式，支持多個選項(xiàng)(執(zhí)行菜單“Export PDF”命令)，在轉(zhuǎn)換時更加方便。

　　(3)、本軟件基礎(chǔ)版是一款免費(fèi)軟件，它還有專業(yè)版，專業(yè)版具有基礎(chǔ)版所有的功能， 另外還增加了用戶可以用3D(內(nèi)置COLLADA *.DAE文件形式)進(jìn)行場景模擬，以Auto CAD 制圖(DWG/DXF文件格式)導(dǎo)入，功能更為強(qiáng)大，用戶可以根據(jù)的需求來選擇。