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安防视频监控系统多画面图像分割器

通常,在视频监控系统中有很多摄像机,如果要同时显现它们各自的输出图像,需要将若干台摄像机输出的图像显示于同一个监视器屏幕上,以实现图像分割或画中画功能。具有这种图像分割功能的装置称为多画面分割器(Video Multiplexer)。

多画面分割器有两大类:一类是固定式的4画面分割器(Quad),另一类是可显示4、8、9、16,甚至32画面的多画面分割器(Multiplexers)。4画面和多画面分割器从色彩上有黑白和彩色之分;从分割方式上则有实时型、帧切换型和数字场切换型。4画面分割器因仅录取1/4画面,故在全画面放大显示时,影像会显得模糊不清。多画面分割器则在技术上有很大的提高,其特点是:

•录取速度快,每个画面仅需1/30s即可编排完毕;

•以全画面全程录像,因此在回放时其清晰度不会降低;

•既可以多画面同时显示于一台监视器上,也可以只选择监视其中某一台摄像机,而输入至多画面分割器中的其他摄像机图像,则被存储于分割器的存储器之中,而不会遗漏和丢失,并且能够清楚地标识每台摄像机所在的位置、日期与时间;

•多画面分割器有单工、双工和全双工类型之分。

一、四画面图像分割器

四画面分割器是多画面分割器中的低价适用产品,可以满足小型视频监控系统的一般要求。从装置上分类,有单四画面显示与双四画面类。这种双四画面类,能以四画面双次显示,从而可显示8个摄像机的图像。从技术的角度看,除模拟式四画面分割器外,还有数字式四画面分割器,并且数字式实时四画面分割器的分辨率已达400线以上。

(1)单四画面分割。四画面是最基本的画面分割,也是在视频监控系统中应用较多的一种数字视频处理设备。它可以接收4路视频信号输入,并将该4路视频信号分别进行模/数转换、压缩、存储,最后合成为一路视频信号输出。它反映在监视器的屏幕上,可以在同一屏幕上,同时看到4个不同的视频信号的画面。

图1为四画面分割器的画面视频合成的原理。

图1 四画面分割器的画面合成原理

由图可见,4路视频信号各自经模/数转换后,分别在水平和垂直方向上按2:1的比率压缩取样、存储,而后各样点在同一个时钟驱动下顺序读出,经数/模转换后,即可形成4路画面合成一路的输出信号。

(2)双四画面分割处理器。双四画面分割器可接受8路视频信号输入,但是在任何时刻,在监视器屏幕上只能同时显示4个小画面,而另外的4个小画面则只能与前述的4个小画面分时交替显示。由于监视器屏幕的宽高比为固定的4:3,为使分割后的小画面的宽高比仍保证为4:3,就应使在水平和垂直方向上对整个屏幕的分割份数都相同,即要么分为2x2(即四画面分割器),要么分为3x3(即九画面分割器),要么分为4x4(即十六画面分割器)。对输入的8路视频信号来说,只能是将每4个分为一组进行同屏显示。

这种双四画面数字式分割处理器的特点是:

•可用一台监视器观看8台摄像机的图像信号,用画面分割键可以简单地切换四画面显示和一画面显示,并可分别显示各自的静止图像,调整四画面显示图像的垂直方向的位置;

•可自动顺序切换出8台摄像机的图像及四画面显示,切换时间可以在0〜99s内设定,四画面显示时有A面和B面顺切模式;

•可显示时、分秒,以及月、日、年,并且8个摄像机名称可用8个字符来显示,因而可很方便地判别该摄像机所在的场所;

•有报警输出与环通摄像信号输出功能,可存储报警的时间、摄像机名称和日期,在实际使用中可以一带二,用与摄像机一样数量的监视器观看;

•有防误操作功能,即除电源开关外的功能可用锁定键锁定,以保持原设定状态,防止误操作带来的麻烦。

二、多画面图像分割器

大家知道,多画面分割器可同时分割显示多台摄像机的图像,在回放时既可放多画面图像,也可只放其中任一的单画面。但是,由于多画面分割器是依序对各画面做压缩处理的,因而各画面是分别进入的,当第二个画面进来时,第一个画面就会产生延迟的现象,从而在观看多画面分割器的每个画面时是不连续的,这就是多画面分割器本质上的不足之处。

多画面图像分割器有下列儿种类型。

(1)单工型。在记录全部输入视频信号的同时,只能显示一个单画面图像,不能观看到分割画面,但在放像时,可看全画面及分割画面。

(2)双工型。录像状态既可监看单一画面,也可监看多画面分割图像,同样在放像时也可看全画面或分割画面。

(3)全双工型。这种多画面分割器性能更全,它可以连接两台监视器和两台录像机,其中一台用于录像作业,另一台用于录像带回放。这样,就同时具有录像和回放功能,等效于一机二用,因而尤其适于金融机构和股票期货这类要求录像不能停止的场合,其原理与功能如图2所示。

图2 全双工型多画面分割器

评价多画面分割器性能优劣的关键是影像处理速度和画面的清晰度。现在,早已有了画面处理加矩阵切换控制的一体化系统,如英国Baxall公司的ZMXplus产品,它除有并行视频处理输出PVP功能与处理速度达50场/s以上外,还可控制云台与镜头。此外,它有32路视频输入,5路视频输出(其中1路数字、4路模拟输出),并可实现视频信号的矩阵切换。在全双工模式时,屏幕上半部为回放显示,下半部为实时显示。

多画面分割器按分割画面的多少,有九画面、十六画面与三十二画面分割器。