本书围绕智能交通视频监控系统的建设与应用需求，系统介绍了视频监控技术在道路交通管理、车辆出入口管控、违法行为取证、安全预警和应急联动等场景中的应用。全书内容涵盖高清摄像机、视频采集与传输、网络存储、NVR系统、监控平台、智能分析、报警联动以及系统运行维护等关键内容，注重基础理论、设备认知、系统设计与工程实施之间的衔接。书中结合典型工程案例和实训任务，对监控系统的方案设计、设备选型、网络部署、平台配置、故障排查和日常维护等环节进行讲解，帮助读者掌握智能交通视频监控系统从规划设计到运行维护的完整流程。
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第1章 道路视频监控系统基本介绍 1
1.1 道路视频监控系统的概念 1
1.1.1 视频监控系统的起源 1
1.1.2 道路视频监控系统的定义与作用 2
1.1.3 道路视频监控系统的组成结构 2
1.2 道路视频监控系统基本内容 4
1.2.1 实时视频监控 4
1.2.2 智能视频分析 4
1.2.3 数据存储与检索 5
1.2.4 报警与事件处理 5
1.3 视频监控系统发展过程 6
1.3.1 模拟视频监控系统 6
1.3.2 数字视频监控系统 7
1.3.3 网络视频监控系统 7
1.3.4 智能视频监控系统 8
1.4 道路视频监控系统发展趋势 8
复习思考题 10
第2章 模拟视频监控系统 11
2.1 模拟视频监控系统构成 11
2.2 模拟视频采集设备关键技术 12
2.2.1 摄像机相关技术 13
2.2.2 镜头的相关技术与选择 16
2.2.3 云台 18
2.2.4 防护罩 21
2.2.5 解码器 22
2.3 模拟信号传输设备关键技术 22
2.3.1 视频信号的传输 23
2.3.2 视频分配器 24
2.3.3 控制信号传输 25
2.4 矩阵控制设备关键技术 25
2.4.1 矩阵工作原理 26
2.4.2 矩阵主要功能 27
2.4.3 PTZ控制原理 28
2.4.4 控制键盘 29
2.5 显示与录像设备关键技术 29
2.5.1 多画面处理器 29
2.5.2 图像显示设备 30
2.5.3 盒式磁带录像机 31
2.6 模拟视频监控系统设计方法 31
2.6.1 需求分析 31
2.6.2 摄像机选型 33
2.6.3 镜头选型 33
2.6.4 矩阵选型 34
2.7 实训 35
2.7.1 实训一：道路模拟视频监控系统设计及集成 35
2.7.2 实训二：道路模拟视频监控系统云台控制、视频存储、查看 37
复习思考题 41
第3章 视频编码压缩技术 43
3.1 静态图像成像工作原理及数据压缩方法 43
3.1.1 图像的色彩模型 43
3.1.2 图像的色彩转化 44
3.1.3 图像的基本属性 45
3.1.4 图像的格式与质量 45
3.1.5 静态图像编码 46
3.2 静态图像压缩方法 47
3.2.1 信息熵编码 48
3.2.2 预测编码 48
3.2.3 变换编码 48
3.2.4 模型编码 48
3.2.5 混合编码 49
3.3 基于JPEG的静态图像压缩与解压缩关键技术 49
3.3.1 色相变换过程 49
3.3.2 区域切割与图像采样 49
3.3.3 离散余弦变换 50
3.3.4 量化过程 52
3.3.5 Z 字形编码过程 53
3.3.6 DC系数及AC系数编码过程 53
3.3.7 熵编码过程 54
3.3.8 JPEG编码数据流 54
3.3.9 JPEG解压数据流 55
3.4 视频（动态图像）压缩 55
3.4.1 视频压缩的必要性 55
3.4.2 视频压缩的可行性 56
3.4.3 视频编码压缩 57
3.4.4 运动补偿技术 57
3.4.5 视频编码模型 58
3.5 常见视频编码压缩技术 59
3.5.1 H.26X系列视频编码压缩标准 59
3.5.2 MPEG-X系列视频编码压缩标准 62
3.6 视频编码压缩技术应用范围 64
3.6.1 应用架构与设备分工 64
3.6.2 成本平衡与配置要点 64
3.7 实训 65
3.7.1 实训三：静态图像压缩技术 65
3.7.2 实训四：视频压缩技术应用及仿真 66
复习思考题 67
第4章 数字视频服务器（DVS） 68
4.1 DVS的工作原理、软硬件构成 68
4.1.1 DVS工作原理 68
4.1.2 DVS硬件构成 69
4.1.3 DVS软件构成 70
4.2 DVS系统应用架构 71
4.2.1 矩阵+DVS混合架构 71
4.2.2 DVS+NVR架构 71
4.3 DVS产品选型方法 72
4.3.1 DVS主要参数 72
4.3.2 DVS主要架构 73
4.3.3 各类接口资源 73
4.4 DVS的集成整合基本内容 74
4.4.1 DVS的集成模式 74
4.4.2 集成的关键功能点 74
4.4.3 常见协议与标准 75
4.4.4 集成中的难点与挑战 76
4.5 DVS的设置 77
4.5.1 DVS工作流程 77
4.5.2 DVS配置流程 78
4.6 实训 79
4.6.1 实训五：DVS在智能车牌识别中的应用 79
复习思考题 86
vi 道路监控系统教程
第5章 数字视频监控系统 87
5.1 DVR工作原理和关键技术 87
5.1.1 DVR工作原理 87
5.1.2 软压缩与硬压缩 88
5.1.3 DVR配置及接口 89
5.1.4 DVR的关键技术 90
5.2 DVR软硬件功能 90
5.2.1 嵌入式DVR的硬件构成 90
5.2.2 DVR的软件功能 91
5.3 DVR应用架构和产品选型方法 92
5.3.1 单机工作模式 92
5.3.2 模数混合架构 93
5.3.3 多级联网模式 94
5.3.4 DVR产品选型 94
5.4 DVR应用案例分析 95
5.5 实训 97
5.5.1 实训六：道路数字视频监控系统设计及集成 97
复习思考题 99
第6章 网络视频监控系统 100
6.1 NVR 产品功能 100
6.1.1 NVR 功能角色 100
6.1.2 NVR功能模块 101
6.1.3 PC式NVR对比嵌入式NVR 102
6.2 NVR产品的技术指标 102
6.2.1 NVR平台需求 102
6.2.2 NVR瓶颈分析 103
6.2.3 NVR的软件功能 104
6.3 NVR产品的选型要点 108
6.3.1 NVR典型参数 108
6.3.2 NVR产品选型 108
6.4 NVR应用案例分析 109
6.5 网络摄像机 110
6.5.1 IPC的定义 110
6.5.2 IPC的主要功能 111
6.5.3 IPC的硬件构成 111
6.5.4 IPC的软件构成 111
6.6 网络摄像机数据的网络传输协议 113
6.6.1 网络传输协议 113
6.6.2 视/音频流数据传输 113
6.7 网络摄像机的核心技术 114
6.7.1 光学成像技术 114
6.7.2 视频编码算法 115
6.7.3 编码压缩芯片 116
6.7.4 视频内容分析技术 116
6.8 网络摄像机的选型要点 116
6.8.1 图像质量 116
6.8.2 编码算法 117
6.8.3 二次开发 117
6.9 网络摄像机的应用案例分析 117
6.9.1 需求分析 117
6.9.2 系统架构 118
6.9.3 带宽与存储设计 119
6.9.4 系统的主要功能 119
6.10 实训 120
6.10.1 实训七：网络视频监控系统设计及集成 120
6.10.2 实训八：混合式网络视频监控系统设计 123
复习思考题 126
第7章 高清视频监控系统 127
7.1 高清摄像机的优势 127
7.2 高清摄像机的关键技术 130
7.2.1 高清配套镜头 131
7.2.2 图像传感器 131
7.2.3 图像灵敏度 131
7.2.4 编码压缩算法 131
7.2.5 高清信号传输 131
7.2.6 视频管理平台支持 132
7.2.7 高清信号显示 132
7.3 高清监控的障碍 132
7.3.1 高带宽占用 132
7.3.2 海量存储 132
7.3.3 高成本 133
7.4 常见高清监控技术 133
7.4.1 960H高清技术 133
7.4.2 HD-SDI高清技术 134
7.4.3 网络高清监控 135
7.4.4 HDCVI高清技术 137
7.5 高清摄像机的应用案例分析 141
7.5.1 需求分析 141
7.5.2 像素密度 141
7.5.3 摄像机选型 145
7.5.4 系统架构说明 145
7.5.5 视频传输与存储 146
7.6 实训 149
7.6.1 实训九：道路高清摄像机网络连接、参数设置及云台控制 149
复习思考题 151
第8章 视频内容分析技术 152
8.1 VMD和VCA技术 152
8.1.1 VMD技术原理与局限性 152
8.1.2 VCA技术概述 153
8.1.3 VCA技术原理 154
8.2 视频分析工作机制 155
8.2.1 视频分析架构 155
8.2.2 VCA工作流 155
8.2.3 VCA算法模块 156
8.2.4 视频分析过程 158
8.3 视频分析系统架构 158
8.3.1 前端独立单元 158
8.3.2 后端服务器 159
8.3.3 智能IPC&DVS 159
8.4 产品选型方法 159
8.4.1 算法实现方式 160
8.4.2 系统架构 160
8.4.3 集成性与易用性 160
8.5 实训 161
8.5.1 实训十：道路车辆跟踪仿真实验 161
8.5.2 实训十一：智能停车场车牌检测及识别实验 162
8.5.3 实训十二：基于道路视频监控的智能交通信号灯控制器设计 169
复习思考题 172
第9章 数据传输与交换 173
9.1 网络传输各协议方式 173
9.1.1 网络视频监控系统数据流 173
9.1.2 OSI模型介绍 173
9.1.3 传输层介绍 174
9.1.4 TCP与UDP 175
9.1.5 RTP与RTCP 177
9.2 视频监控系统的数据传输方法 177
9.2.1 视频监控系统中数据流 177
9.2.2 视频流的编码 178
9.2.3 RTP的打包过程 178
9.2.4 视频流的封装 179
9.2.5 视频传输过程 179
9.2.6 网络性能说明 180
9.3 流媒体技术在道路视频监控中的应用 183
9.3.1 流媒体概念 183
9.3.2 流媒体技术应用 184
9.4 实训 185
9.4.1 实训十三：道路运行控制系统设计与集成 185
9.4.2 实训十四：停车场车位智能检测与引导系统设计与实现 187
复习思考题 190
第10章 中央管理服务器（CMS） 191
10.1 CMS介绍 191
10.1.1 CMS的定义 191
10.1.2 CMS的发展历程 192
10.1.3 CMS的发展方向 192
10.2 CMS的原理及组成 192
10.2.1 CMS的结构 192
10.2.2 CMS的组成 193
10.3 CMS的主流架构 193
10.3.1 完全集中型 193
10.3.2 完全分散型 193
10.3.3 多级CMS架构 195
10.4 CMS的客户软件功能 195
10.4.1 设备配置与管理模块 196
10.4.2 视频操作模块 196
10.5 CMS的增强功能 197
10.5.1 服务器冗余 197
10.5.2 NVR冗余机制 198
10.5.3 网络冗余机制 199
10.6 视频监控系统的集成 199
10.6.1 系统集成的意义 199
10.6.2 硬件集成方式 200
10.6.3 API方式集成 200
10.6.4 视频转码技术介绍 201
10.7 实训 201
10.7.1 实训十五：视频监控系统设计综合实训 201
复习思考题 208
第11章 视频监控与新技术 209
11.1 物联网与视频监控 209
11.1.1 物联网概念 209
11.1.2 物联网在视频监控中的应用 210
11.2 云计算与视频监控 214
11.2.1 云计算概念 214
11.2.2 云计算在视频监控中的应用 215
11.3 大数据与视频监控 216
11.3.1 大数据的概念 216
11.3.2 大数据在视频监控中的应用 217
11.4 人工智能与视频监控系统 219
11.4.1 人工智能的概念 219
11.4.2 AI大模型 220
11.4.3 人脸识别系统 220
11.4.4 车辆识别系统 222
11.5 元宇宙技术在视频监控中的应用 223
11.5.1 元宇宙的概念与体系 223
11.5.2 视频监控与元宇宙的融合架构 224
复习思考题 229
第12章 系统维护与故障排除 230
12.1 常见问题与解决策略 230
12.1.1 数据过载问题 230
12.1.2 设备故障问题 231
12.1.3 事件响应问题 232
12.1.4 系统兼容问题 233
12.1.5 动态适应问题 234
12.2 系统升级与维护计划 235
12.3 用户培训与支持 236
复习思考题 237
第13章 道路视频监控的法律、伦理与隐私 238
13.1 视频监控活动中的法律框架 238
13.1.1 合法性 238
13.1.2 必要性 239
13.1.3 比例性 239
13.1.4 透明性 240
13.1.5 监督和问责 241
13.1.6 数据保护 241
13.2 隐私权保护与伦理考量 242
13.3 国际标准与最佳实践 246
13.3.1 国际标准 246
13.3.2 最佳实践 247
复习思考题 248
第14章 应用与案例研究 249
14.1 城市交通监控案例 249
14.1.1 项目目标 249
14.1.2 项目实施方案 251
14.1.3 项目成效 257
14.2 道路车辆识别及违法行为识别案例 258
14.2.1 项目目标 258
14.2.2 项目实施方案 259
14.2.3 项目成效 265
14.3 智慧高速公路综合服务平台案例 266
14.3.1 项目目标 266
14.3.2 项目实施方案 273
14.3.3 项目成效 279
复习思考题 280
参考文献 281
京公网安备 11010102004214号