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(shù)學(xué)院教研室主任、宜昌市公安局科研所所長(zhǎng)、宜昌市教育技術(shù)裝備站網(wǎng)絡(luò)中心主任）

　　筆者認(rèn)為在做IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)以及相關(guān)投標(biāo)文件時(shí)，可以考慮使用IP Video System Design Tool，該軟件結(jié)合實(shí)景地圖讓人身臨其境，可以模擬不同的攝像機(jī)鏡頭，并且能模擬實(shí)際視頻監(jiān)控場(chǎng)景，軟件還可以對(duì)攝像機(jī)的數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化，使監(jiān)控點(diǎn)的布局更合理，同時(shí)使用3D建模技術(shù)可以檢查系統(tǒng)中每臺(tái)攝像機(jī)的視野，避免監(jiān)控區(qū)域重復(fù)，準(zhǔn)確的躲避障礙物，效果如圖1所示。

　　圖1

　　IP Video System Design Tool是美國(guó)JVSG公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一款工具軟件，幫助設(shè)計(jì)者快速、高效地規(guī)劃和設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的技術(shù)人員，最新版本為8.1，如圖2所示為軟件的啟動(dòng)畫(huà)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(zhǎng)度計(jì)算器、視頻存儲(chǔ)和帶寬計(jì)算器、百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)分辨率和像素密度計(jì)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(shè)計(jì)專(zhuān)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(shè)計(jì)工具軟件。

　　圖2

　　進(jìn)入IP Video System Design Tool軟件界面，主要有二個(gè)選項(xiàng)卡，分別為“視野和鏡頭焦距”和“網(wǎng)絡(luò)帶寬和磁盤(pán)空間”，如圖3所示。“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(lái)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，最有特色的是它使用不同的顏色來(lái)表示監(jiān)控、檢測(cè)、識(shí)別和鑒定區(qū)域。“網(wǎng)絡(luò)帶寬和磁盤(pán)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(chǔ)空間。筆者在近二年視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)中開(kāi)始嘗試使用IP Video System Design Tool軟件，它為快速輕松地設(shè)計(jì)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(lái)談?wù)勼w會(huì)：

　　圖3

　　一、攝像機(jī)的參數(shù)設(shè)置

　?。?）、鏡頭焦距等的設(shè)置

　　“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”，攝像機(jī)的大部分的參數(shù)設(shè)置在此完成：

　?、?、Manufacturer（廠商）：軟件收錄了國(guó)際上有相當(dāng)知名度攝像機(jī)廠商的各種攝像機(jī)，針對(duì)中國(guó)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(méi)有找到相關(guān)產(chǎn)品的廠商，用戶可以在攝像機(jī)模型數(shù)據(jù)庫(kù)中手動(dòng)輸入產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)（例如要增加新產(chǎn)品魚(yú)眼攝像機(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(lái)添加一個(gè)新的攝像機(jī)模型。

　　②、Model（型號(hào)）：選擇廠商后，可以選擇設(shè)置具體的攝像機(jī)型號(hào)參數(shù)。如果沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的型號(hào)或是廠商剛剛推出的新型號(hào)，可以自行設(shè)置產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)，也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)更新遠(yuǎn)程服務(wù)器上攝像機(jī)模型數(shù)據(jù)庫(kù)，從而支持更多的攝像機(jī)。

　?、?、安裝高度：指攝像機(jī)的安裝高度，可以手動(dòng)輸入攝像機(jī)的安裝高度值，這是一個(gè)非常重要的參數(shù)，很多在線鏡頭計(jì)算器工具沒(méi)有考慮這項(xiàng)參數(shù)，所以計(jì)算和實(shí)際場(chǎng)景誤差較大。

　?、?、傳感器規(guī)格：攝像機(jī)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(chǎng)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(hào)后，傳感器規(guī)格不能更改，但有時(shí)可以修改其縱橫比。

　?、?、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(zhǎng)，角度越窄。攝像機(jī)鏡頭的焦距可以分為短焦距、中焦距、長(zhǎng)焦距和變焦距（又分為手動(dòng)變焦和自動(dòng)變焦），可以在下拉列表中選擇或是手動(dòng)輸入焦距值，或是單擊右側(cè)的“＋”或“-”按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的設(shè)置。

　?、?、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。

　?、?、分辨率：是指單幅圖像信號(hào)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(lái)表達(dá)，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(chǎng)角度以及垂直視場(chǎng)角度，一般水平視場(chǎng)角度大于垂直視場(chǎng)角度。鏡頭焦距與鏡頭可視角度的關(guān)系為：鏡頭焦距越長(zhǎng)，其鏡頭的可視角度就越小。在調(diào)整可視角度時(shí)，一般只需輸入指定攝像機(jī)的可視水平角度即可。如果修改了該參數(shù)，焦距與攝像機(jī)水平角度將自動(dòng)重新計(jì)算。

　　（2）、視野的設(shè)置

　　在“攝像機(jī)安裝圖”子選項(xiàng)卡的右側(cè)，主要是進(jìn)行攝像機(jī)視野的相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，如圖4－A所示：

　　圖4

　　①、柵格大小：是指在平面圖或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(shí)際的長(zhǎng)和寬均為1米，也可單擊右側(cè)的“放大”和“縮小”按鈕來(lái)改變柵格的大小。

　?、?、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(huì)自動(dòng)設(shè)置二個(gè)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(gè)藍(lán)色模擬人(女)，可在右側(cè)其選項(xiàng)復(fù)選框單擊來(lái)顯示或隱藏模擬人，離攝像機(jī)鏡頭較遠(yuǎn)的是一個(gè)紫色模擬人(男)，可在右側(cè)選項(xiàng)復(fù)選框單擊來(lái)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(lái)精確增加或減少距離值。

　　“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5所示，分別為指定下限高度分別為0和0.6m的效果。

　　圖5

　?、邸z像機(jī)3D視圖：在此區(qū)域有二幅畫(huà)面，第一幅畫(huà)面顯示的是攝像機(jī)鏡頭視野范圍內(nèi)的圖像，第二幅畫(huà)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(chē)牌的顯示效果。改變距攝像機(jī)（mm）的值，此區(qū)域的二幅畫(huà)面也會(huì)實(shí)時(shí)跟隨著變動(dòng)，同時(shí)在軟件的狀態(tài)欄會(huì)顯示模擬人員在指定的距離點(diǎn)的像素密度。

　?。?）、監(jiān)控區(qū)域的設(shè)置

　　“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(wú)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(lái)顯示相關(guān)的監(jiān)控區(qū)域。英國(guó)內(nèi)政部科學(xué)開(kāi)發(fā)局（UK HOSDB)曾經(jīng)建議利用以下四個(gè)層次來(lái)確定一個(gè)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(dòng)，你不需要識(shí)別單個(gè)數(shù)據(jù)流運(yùn)動(dòng)。

　　②、檢測(cè)：檢測(cè)一個(gè)人在圖像中的存在，不需要看清人臉。

　　③、識(shí)別：識(shí)別你認(rèn)識(shí)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(duì)閉路電視攝像機(jī)，英國(guó)內(nèi)政部科學(xué)開(kāi)發(fā)局推薦下列數(shù)據(jù)：

　　對(duì)于IP視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)，建議使用的線性分辨率來(lái)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(shí)別”區(qū)域的特定效果，設(shè)計(jì)者就需要修改攝像機(jī)的分辨率、視野寬度或者焦距等數(shù)值，直到測(cè)試目標(biāo)位于黃色區(qū)域（識(shí)別區(qū)）即可。要設(shè)置攝像機(jī)可視區(qū)域的類(lèi)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6-A所示，在“可視類(lèi)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(jī)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(jié)合實(shí)際使用情況，建議部分專(zhuān)業(yè)名詞稍作調(diào)整：Monitoring（監(jiān)視）譯為監(jiān)測(cè)，Identification（標(biāo)識(shí)）譯為鑒定；軟件自身增加二個(gè)區(qū)域名稱(chēng)未翻譯，Observation譯為觀察，Strong Identification譯為強(qiáng)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(jī)安裝圖”中可以快速計(jì)算出的攝像機(jī)鏡頭焦距長(zhǎng)度與視角、視野范圍等，在“平面圖”中根據(jù)這些計(jì)算出來(lái)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(chǎng)環(huán)境，如圖8所示，顯示了辦公樓前安裝的4臺(tái)攝像機(jī)的監(jiān)控區(qū)域。

　　圖8

　　為了更真實(shí)的模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，軟件還提供添加各種模擬對(duì)象，包括測(cè)試模擬人、樹(shù)、汽車(chē)、辦公用品、墻壁、窗戶、玻璃、門(mén)、盒子、圓柱物等，可以更清楚地看見(jiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)所有的盲點(diǎn)和障礙物。以測(cè)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(cè)試表的人(1.6m)、手舉ViDi測(cè)試表的人、Rotakin以及9個(gè)不同膚色的人，如圖9所示。

　　圖9

　　同樣可以添加樹(shù)、汽車(chē)等不同類(lèi)型的模擬對(duì)象，注意先要在“平面圖”中選擇要添加的模擬對(duì)象，如圖10-A所示，然后在要添加模擬對(duì)象的位置單擊即可，如圖10-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(shù)、二輛不同型號(hào)的車(chē)、四個(gè)不同類(lèi)型的人以及一張辦公桌，圖10-C為未添加對(duì)象之前的“攝像機(jī)3D視圖”，圖10-D為添加對(duì)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(gè)障礙物可以阻擋監(jiān)控畫(huà)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。

　　圖10

　?。?）3D視圖的使用

　　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11-A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(dòng)攝像機(jī)。

　　（3）預(yù)覽視圖的使用

　　在“DVR View”視圖中可以預(yù)覽4路攝像機(jī)的畫(huà)面，如圖11-B所示，也可以選擇“3×3”、“4×4”模式，分別預(yù)覽9路、16路攝像機(jī)的畫(huà)面。

　　圖11

　　三、網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)空間的計(jì)算

　　軟件可使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者查找最佳 FPS，同時(shí)根據(jù)LAN類(lèi)型調(diào)整壓縮比，計(jì)算出攝像機(jī)不同分辨率及多種壓縮方式的所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬與存儲(chǔ)空間。為了計(jì)算網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)空間，需要在添加攝像機(jī)類(lèi)型后選擇設(shè)置相關(guān)的參數(shù)：

　?。?）、分辨率：如圖3-B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。

　?。?）、壓縮：視頻壓縮的格式支持MJPG、MPEG4、H.264、MJPG2000等，其中每個(gè)類(lèi)型都有多個(gè)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，視頻所需的帶寬和存儲(chǔ)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(chǎng)景中使系統(tǒng)的性價(jià)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(gè)版本中會(huì)支持。

　?。?）、幀大小*KB：軟件是基于分辨率和壓縮率來(lái)估計(jì)幀的大小。在某些特殊情況下可以測(cè)算實(shí)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(shí)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。現(xiàn)在流行攝像頭的幀率一般為20-30幀/秒，有些特殊場(chǎng)合會(huì)使用60幀/秒的幀率。

　?。?）、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(lèi)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(guò)這些帶寬值。

　?。?）、磁盤(pán)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(chǔ)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(chǔ)空間。在窗口的底部，會(huì)計(jì)算出整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)所需的總帶寬和磁盤(pán)空間。

　　四、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(guò)來(lái)，同時(shí)在使用中也存在部分問(wèn)題，現(xiàn)將一些比較重要的問(wèn)題談?wù)勛约旱氖褂皿w會(huì)：

　?。?）、軟件在導(dǎo)入JPEG 、BMP、DWG或DXF等格式的背景圖像時(shí)，軟件經(jīng)?？D、死機(jī)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題：

　　原因之一是有可能指定的平面圖最大尺寸過(guò)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(gè)最大尺寸，應(yīng)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(jì)算機(jī)的顯卡較差，圖形系統(tǒng)的性能以及三維性能較弱，建議關(guān)閉以下功能選項(xiàng)：①、可以在“攝像機(jī)”選項(xiàng)卡中關(guān)閉“Walls Cut zones”選項(xiàng)(墻壁切割區(qū))，以提高程序的性能；②、關(guān)閉“墻的影子”以及“邊緣加深”等選項(xiàng)，來(lái)提高系統(tǒng)的三維性能；在“OpenGL”選項(xiàng)卡中，設(shè)置優(yōu)化圖形系統(tǒng)的性能和視覺(jué)質(zhì)量，關(guān)閉“Cut Background Images”選項(xiàng)，由于此選項(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(duì)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。同時(shí)計(jì)算機(jī)的顯卡選擇和下載使用最新的圖形卡驅(qū)動(dòng)程序也是非常重要的。

　　（2）、軟件與其它常用軟件的對(duì)接。軟件使用的自己的格式類(lèi)型(*.jvsg)存儲(chǔ)文件，一般其它常用軟件不會(huì)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。系統(tǒng)支持JPG、PDF以及XML格式，特別是PDF格式支持多個(gè)選項(xiàng)，在轉(zhuǎn)換時(shí)更加方便。

　?。?）、本軟件基礎(chǔ)版是一款免費(fèi)軟件，它還有專(zhuān)業(yè)版，專(zhuān)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(chǎng)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(lái)選擇。