Nghiên cứu xây dựng hệ thống camera giám sát và ứng dụng

Việc thiết kế một hệ thống giám sát video có khả năng quản lý số lượng lớn các loại camera khác nhau và có khả năng lưu trữ hàng trăm TB video để triển khai ứng dụng đang là nhu cầu cấp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ: “NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ

THỐNG CAMERA GIÁM SÁT VÀ ỨNG DỤNG” là công trình nghiên cứu

của riêng tôi

Các số liệu, thông tin được sử dụng trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây

Hà Nội, ngày tháng năm 20

Tác giả luận văn

Trần Huy Hà

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Mở Hà Nội đã đào tạo, trau dồi cho tôi những kiến thức thật bổ ích trong suốt thời gian vừa qua

Xin cảm ơn PGS TS NGUYỄN VĂN TAM đã hướng dẫn em hoàn thành

luận văn trong thời gian vừa qua Thầy đã định hướng cho em làm luận văn, hướng dẫn, truyền đạt lại những kiến thức rất bổ ích, cũng như cung cấp những tài liệu cần thiết để em hoàn thành được luận văn

Xin cảm ơn các thầy (cô) trong khoa Công Nghệ Thông Tin Trường Đại học

Mở Hà Nội đã đào tạo và cung cấp cho em những kiến thức hữu ích, làm hành trang

áp dụng vào cuộc sống

Cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã động viên tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Hà Nội, ngày tháng năm 20

Tác giả luận văn

Trần Huy Hà

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v

DANH MỤC BẢNG ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CAMERA GIÁM SÁT 2

1.1 Giới thiệu về hệ thống camera giám sát 2

1.1.1 Lịch sử 2

1.1.2 Các thông số kỹ thuật đặc trưng 3

1.1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của camera 13

1.1.4 Phân loại hệ thống camera giám sát 16

1.1.5 Ứng dụng hệ thống camera giám sát 21

1.2 Kỹ thuật nén video trong camera giám sát 23

1.2.1 Sự cần thiết phải nén video 23

1.2.2 Chuẩn nén video tiên tiến H.264 25

1.2.3 Lưu trữ video trong hệ thống camera giám sát 26

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CAMERA GIÁM SÁT SỬ DỤNG CAMERA IP 36

2.1 Cấu trúc của camera IP 36

2.2 Nguyên lý hoạt động của camera IP 36

2.3 Phân loại Camera IP 37

2.3.1 Camera IP thường 37

2.3.2 Camera IP wifi 37

2.4 Công nghệ truyền dẫn của camera IP 37

2.4.1 PoE(Power over Ethernet) - Cung cấp nguồn qua mạng 37

2.4.2 EoC(Ethernet over Coax) - Truyền dữ liệu qua cáp đồng trục 39

2.5 Yêu cầu của hệ thống 41

2.6 Kiến trúc tổng thể của hệ thống 43

2.7 Thiết kế các hệ thống thành phần 45

2.7.1 Thiết kế Mạng các camera giám sát 45

2.7.2 Thiết kế Trung tâm camera giám sát 49

2.7.3 Thiết kế điểm giám sát 52

CHƯƠNG 3 THỰC THI HỆ THỐNG CAMERA GIÁM SÁT THỬ NGHIỆM 55

3.1 Xây dựng bài toán 55

3.2 Thực thi hệ thống 57

3.2.1 Thiết kế sơ đồ tổng quát 57

3.2.2 Thiết kế trung tâm camera 58

3.3 Đánh giá hệ thống camera 59

3.4 Kết quả đạt được 59

3.5 Ý nghĩa của hệ thống camera 65

3.6 Mục tiêu trong tương lai 65

KẾT LUẬN 66

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu tạo của một mắt camera giám sát 13

Hình 1.2 Một con chip xử lý trong camera giám sát 14

Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của camera 15

Hình 1.4 Minh họa về camera nhận diện khuôn mặt 15

Hình 1.5 Camera samsung dạng hộp SCZ-3370 17

Hình 1.6 Camera DOME HDCVI VANTECH VP-112CVI 17

Hình 1.7 Camera PTZ Hikvision DS-2DE4220IW-DE 18

Hình 1.8 Camera PTZ Hikvision DS-2DE4220IW-DE 18

Hình 1.9 Camera IP Wifi 2.0 MP HIKVISION DS-2CD2121G0-IWS 19

Hình 1.10 Camera IP không dây J119 19

Hình 1.11 Camera mạng bán cầu màu Ngày-Đêm WV-SF335E 19

Hình 1.12 Camera cảm ứng nhiệt FLIR – TELLUSTECH VINA 20

Hình 1.13 Hyper Wide Dynamic IR Dome Camera with 2.8 -10.5mm Varifocal Lens 20 Hình 1.14 Giải pháp lưu trữ truyền thống – DAS 27

Hình 1.15 DAS (Direct Attached Storage): lưu trữ dữ liệu qua các thiết bị gắn trực tiếp 28

Hình 1.16 NAS (Network Attached Storage): lưu trữ dữ liệu vào thiết bị lưu trữ thông qua mạng IP 29

Hình 1.17 SAN (Storage Area Network): lưu trữ dữ liệu qua mạng lưu trữ chuyên dụng riêng 30

Hình 1.18 Mô hình hệ thống lưu trữ tin cậy 33

Hình 1.19 Lưu trữ đám mây 34

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc camera IP 36

Hình 2.2 Mô hình camera giám sát 46

Hình 2.3 Lưu đồ của Hệ thống camera giám sát 51

Hình 2.4 Chức năng của Trung tâm camera giám sát 53

Hình 2.5 Lưu đồ thuật toán báo động, lưu trữ sự kiện 54

Hình 2.6 Lưu đồ thuật toán xác định thông tin của camera 56

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống camera 58

Hình 3.3 Giao diện đăng nhập vào trang quản lý camera IP 60

Hình 3.4 Giao diện trang quản lý 60

Hình 3.5 Một số chức năng cần chú ý 61

Hình 3.6 Chế độ xem trực tiếp của camera 61

Hình 3.7 Chế độ xem lại (Playback) 62

Hình 3.8 Chế độ xem lại của một camera 62

Hình 3.9 Giao diện tải xuống các video quay lại 63

Hình 3.10 Giao diện cấu hình báo động 65

Hình 3.11 Cấu hình gửi Email cho quản trị viên 65

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT

STT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

6 DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số

13 NAS Network Attached Storage Lưu trữ thông qua

16 POE Power Over Ethernet Cấp nguồn qua

đường mạng

to

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Quy đổi thông số ống kính 5

MỞ ĐẦU

Hệ thống camera giám sát bao gồm các máy quay video (camera) giám sát các đối tượng từ xa như các địa điểm công cộng hoặc riêng tư, truyền dẫn video đến máy chủ và đơn vị giám sát Nó đã được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống vật lý không gian mạng khác nhau, bao gồm phân tích giao thông, chăm sóc sức khỏe, an toàn công cộng, theo dõi động vật hoang dã, tòa nhà thông minh, tự động hóa công nghiệp và giám sát môi trường / thời tiết Đặc biệt, trong thời gian gần đây, việc ứng dụng hệ thống camera giám sát trong hoạt động của cơ quan nhà nước phát triển mạnh mẽ như giám sát các cơ sở hạ tầng nhạy cảm, biên giới, tòa nhà chính phủ, phòng thí nghiệm, căn cứ quân sự và nhà tù ở cấp quốc gia, giám sát an ninh biên giới hay thủ tục xuất nhập cảnh, giao dịch hải quan Việc thiết kế một hệ thống giám sát video có khả năng quản lý số lượng lớn các loại camera khác nhau

và có khả năng lưu trữ hàng trăm TB video để triển khai ứng dụng đang là nhu cầu cấp thiết cần giải quyết Từ nhu cầu thực tế đó, học viên với sự giúp đỡ của PGS

TS Nguyễn Văn Tam lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xây dựng hệ thống camera

giám sát và ứng dụng” cho luận văn tốt nghiệp của mình

Bố cục của Luận văn gồm ba chương:

Chương 1 “Tổng quan về camera giám sát” giới thiệu về lịch sử ra đời và

phát triển, các thông số kỹ thuật đặc trưng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động, phân

loại và ứng dụng của hệ thống camera giám sát Chương 1 cũng đề cập tới giải pháp lưu trữ trên mạng và trên “đám mây” cho hệ thống camera giám sát có dung lượng lưu trữ lớn

Chương 2 trình bày cấu trúc, hoạt động, truyền dẫn của camera IP, kiến trúc

và thiết kế các thành phần, đặc biệt thiết kế Trung tâm cho hệ thống camera giám sát

Chương 3 xây dựng hệ thống camera giám sát thử nghiệm và đánh giá kết quả

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CAMERA GIÁM SÁT

1.1 Giới thiệu về hệ thống camera giám sát

1.1.1 Lịch sử

Sự ra đời của camera quan sát đầu tiên được xây dựng bởi Siemens AG tại Test Stand VII ,Peenemünde, Đức năm 1942 nhằm quan sát quá trình phóng của tên lửa V-2 Kỹ sư người Đức là Walter Bruch đã chịu trách nhiệm cho việc thiết kế công nghệ và lắp đặt camera quan sát Tại Mỹ, hệ thống camera quan sát đầu tiên có mặt trên thị trường từ năm 1949 và được gọi là Vericon Có rất ít thông tin về Vericon ngoại trừ nó được quảng cáo là không cần giấy phép của chính phủ Hệ thống camera quan sát khi đó thường được sử dụng tại các địa điểm ra mắt hiện đại

để ghi lại hành trình của các tên lửa, để giám sát và phát hiện ra các nguyên nhân sự

cố, các cuộc thử nghiệm tên lửa lớn hơn thường được trang bị camera quan sát cho phép hình ảnh của giai đoạn tách và truyền về trạm điều khiển bằng các tín hiệu vô tuyến

Đến đầu thập niên 1990 công nghệ ghép kênh kỹ thuật số, cho phép cùng lúc nhiều camera ghi lại cả âm thanh và hình ảnh khiến việc lắp đặt camera quan sát phổ biến hơn trên cả nước Mĩ đồng thời tiết kiệm và hiệu quả Từ giữa thập niên

1990 trở đi, số sở cảnh sát trên toàn nước Mĩ cho phép lắp đặt camera quan sát ở những nơi công cộng, các phòng ban, nhà ở cũng đều tăng Đặc biệt sau vụ tấn công

11 tháng 9, camera quan sát trở thành chuẩn an ninh ở Mĩ để ngăn chặn các cuộc tấn công khủng bố trong tương lai

Lịch sử ra đời của camera quan sát tại Mĩ được phát triển dựa trên camera quan sát của Anh Xuất hiện lần đầu tiên năm 1973 tại quảng trường Times - New York, NYPD lắp đặt camera quan sát để phát hiện và ngăn chặn tội phạm đang phát triển trong khu vực Tuy nhiên tỷ lệ tội phạm dường như không giảm nhiều Đến những năm thập niên 1980 thì lắp đặt camera quan sát phát triển rộng trên khắp cả nước đặc biệt là các khu công cộng Camera quan sát được xem như là một cách tiết

kiệm để ngăn chặn tội phạm so với việc tăng số cảnh sát Một số camera quan sát sau này được lắp đặt rất phổ biến ở các ngân hàng và các cửa hàng để phát hiện, ngăn chặn hành vi trộm cắp và phạm tội nói chung Camera quan sát dần dần được phỗ biến rộng rãi và được nhiều người biết đến Vào tháng 9 năm 1968, Olean, New York là thành phố đầu tiên tại Mĩ cho phép lắp đặt camera quan sát cùng đường phố kinh doanh chính của mình trong một nỗ lực để chống tội phạm

Trong những năm gần đây, nỗi sợ hãi tội phạm ngày càng tăng nhanh đặt biệt

là trong những năm 1990 và những năm 2000, việc sử dụng camera quan sát ở những không gian công cộng được lắp đặt rất nhiều

1.1.2 Các thông số kỹ thuật đặc trưng

Chất lƣợng hình ảnh:

Chất lượng hình ảnh của camera phụ thuộc vào các thông số sau:

 Image Sensor: Cảm biến hình

Là bộ phận đầu tiên của camera tiếp nhận hình ảnh Sau khi bắt ánh sáng, các chip cảm ứng có nhiệm vụ chuyển chúng thành các điện tử Các điện tử này sau đó

sẽ được chuyển thành điện áp (để có thể đo lường được) rồi chuyển sang dạng tín hiệu số mà chúng ta thấy được

 Resolution: Độ phân giải

Độ phân giải chỉ lượng thông tin được chứa đựng trong một tập tin ảnh kỹ thuật số được hiển thị trên các thiết bị hoặc được in ra, thông thường được đo bằng pixel Nói một cách tổng quát, độ phân giải của bức ảnh càng cao, thì việc hiển thị

nó trên website hoặc trang in càng chi tiết và mượt mà - do đó một vài bức ảnh có

độ phân giải rất cao có thể chứa nhiều pixels hơn mức mà mắt người có thể nhìn thấy

 CCD Total pixels: Số điểm ảnh

Thông số này nói lên chất lượng hình ảnh, số điểm ảnh càng lớn thì chất lượng hình ảnh càng tốt, tuy nhiên, chất lượng hình ảnh càng tốt thì cũng đồng

nghĩa với dung lưọng ảnh càng lớn, và sẽ tốn bộ nhớ lưu trữ cũng như ảnh hưởng đến tốc độ đường truyền Thông thường là với NTSC: 811 (H) x 508 (V), với PAL: 795(H)x596 (V)

 Power Supply: Nguồn cung cấp

Hiện nay đa số các Camera đều dùng loại nguồn 12VDC, chỉ một số ít các Camera dùng nguồn khác Tuy nhiên, không phải lo lắng đến vấn đề nguồn 12VDC,

vì phần lớn các Camera đều đi kèm với bộ chuyển đổi nguồn, do đó có thể sử dụng trực tiếp nguồn 220VAC

 Operation Temperature: Nhiệt độ hoạt động

Phần lớn các Camera đều cho phép hoạt động trong dải nhiệt độ -100

C –

500C, nếu Camera được sử dụng trong những điều kiện khắc nghiệt như trong công nghiệp, khu vực có nhiệt độ cao thì nên sử dụng các loại Camera chuyên dụng trong công nghiệp

 Operation Humidity: Độ ẩm cho phép

Thông thường, độ ẩm cho phép là 85% RH (độ ẩm tương đối)

Bảng 1.1: Quy đổi thông số ống kính

Bảng 1.1: Quy đổi thông số ống kính

Các thông số khác:

 Auto Gain Control: Tự động kiểm soát độ lợi

 Auto White Balance: Tự động cân bằng ánh sáng

 Backlight Compresation: Bù ánh sáng ngược

 Auto Electric Shutter: Tự động chống shock điện

Camera Analog là các hình ảnh video kỹ thuật số nhận được từ các camera

giám sát sẽ chuyển về đầu ghi hình thông qua cáp đồng trục

Hệ thống Camera analog không phụ thuộc vào mạng Internet hay tốc độ

đường truyền internet

 Nó là mạng độc lập nên tính bảo mật cao và không bị truy cập trái phép nếu

không kết nối internet

 Chất lượng đường truyền tín hiệu ổn định

 Hầu hết các camera quan sát an ninh hiện nay là camera analog

Camera IP là loại camera quan sát truyền tải hình ảnh video dựa trên mạng

IP Vì vậy được gọi là Camera IP hay Camera kết nối mạng

Chúng có thể được dễ dàng tích hợp vào một cơ sở hạ tầng mạng internet hiện có, tuy nhiên phải kiểm tra tác động trên băng thông hiện có và phải phân tích tính đồng bộ trước khi lắp đặt

Khi muốn lắp đặt camera giám sát an ninh với số lượng lớn mà sử dụng camera IP thì nên lắp đặt một mạng riêng biệt (cổng IP độc lập) do tính chất băng thông chuyên sâu trong những Camera IP

Ngoài ra còn phải tính đến độ dài hạn chế 100 mét là giới hạn truyền dẫn một cáp mạng có thể chạy được

CCD là viết tắt cho Coupled Device Tính, tương tự như là võng mạc của mắt

người Đây là thiết bị điện tử bên trong Camera phát hiện ánh sáng vào Camera và chuyển đổi một hình ảnh được xử lý và ghi lại Một camera quan sát tốt thì có cảm biến CCD độ nhạy rất cao

Day / Night Camera: camera an ninh là các loại Camera quan sát có khả

năng tự động chuyển đổi giữa các chế độ nhận biết giữa ngày và đêm Một camera

giám sát tiêu chuẩn quan sát ngày đêm có các bản ghi hình với màu sắc vào ban ngày và sử dụng phần mềm để lọc ra ánh sáng hồng ngoại vào ban đêm

 Vào ban đêm, camera chuyển sang màu đen và trắng và ngừng lọc ra ánh sáng hồng ngoại, nếu có ánh sáng vừa đủ vào ban đêm chíp xử lý sẽ cho ra hình ảnh có màu sắc

 Điều này cho phép bạn sử dụng đèn chiếu sáng hồng ngoại để cung cấp ánh sáng bổ sung trong các khu vực tối vào ban đêm TRUE Day/night Camera là một loại camera tiên tiến có sử dụng một IR Cut Filter để cung cấp chức năng Day/night Sử dụng một bộ lọc cắt IR cho phép Camera cho ra một hình ảnh rõ nét hơn và sáng hơn vào cả ngày và chế độ ban đêm

DNR là độ nhiễu hình (hình bị hạt bụi), viết tắt Digital Noise Reduction Các

nguyên nhân của độ nhiễu có thể là dao động từ ánh sáng rải rác, tín hiệu điện tử bên ngoài can thiệp tín hiệu điện tử của Camera,…

 Bởi vì độ nhiễu hình có thể ảnh hưởng đến chất lượng, một số Camera thực hiện DNR hoặc giảm nhiễu kỹ thuật số DSP để khắc phục

 DNR xử lý video bằng cách sử dụng một thuật toán, lần đầu xác định các tín hiệu nhiễu và thứ hai loại bỏ những tín hiệu nhiễu

 Kết quả là cho ra một hình ảnh rõ ràng hơn nhiều, đặc biệt là trong tình huống ánh sáng thấp, nhiễu hình là vấn đề rất khó chịu

DVR là sự kiện chuyển động ghi hình, DNR làm giảm các sự cố của

chuyển động giả như nhiễu hình có thể được hiểu là chuyển động trong một số trường hợp Điều này có thể làm tăng đáng kể dung lượng lưu trữ của DVR

 Dual Voltage là điện áp kép, camera an ninh thường được hỗ trợ với một trong hai điện áp khác nhau

 Hầu hết các camera an ninh là 12VDC, một số Camera chấp nhận 24VAC nhưng các camera an ninh tinh vi nhất là điện áp kép và có thể được hỗ trợ với hoặc 12VDC hoặc 24VAC Điều này làm cho việc lắp đặt camera an ninh dễ dàng hơn nhiều 12VDC chỉ có thể được chạy cho độ dài ngắn bởi vì

sự suy giảm điện áp xảy ra khi chạy điện áp thấp 24VAC có thể được chạy khoảng cách dài hơn nhiều hoặc sử dụng một dây tín hiệu nhỏ hơn

DSP là chữ viết tắt tiếng Anh của Digital Signal Processor Tại trung tâm

của tất cả các camera an ninh là bộ xử lý tín hiệu DSP hoặc Digital Signal Processor

 Camera nhận được tín hiệu từ các cảm biến ảnh CCD và đặt nó lại với nhau thành một khung hình video

 DSP sẽ chuyển thành hình ảnh video trước khi làm giảm độ nhiễu kỹ thuật

số hoặc các chức năng WDR

 Một DSP chất lượng cao là sự khác biệt lớn trong chất lượng của hình ảnh Camera

TVL là từ viết tắt của Tivi line, tức độ phân giải của Camera CCD được đo

bằng TVL Đây là số vật lý của đường ngang của tế bào ánh sáng phát hiện trên CCD Con số này càng cao thì cho chất lượng hình ảnh tốt hơn Trong mọi trường hợp, TVL cao hơn cho chất lượng hình ảnh tốt hơn Con số này không liên quan đến

độ phân giải ghi hình của DVR

IP Rating là chuẩn IP, viết tắt tiếng anh Ingress Protection (IP) Đánh giá

phân loại mức độ bảo vệ chống lại sự xâm nhập của các vật thể rắn (bao gồm cả các

bộ phận cơ thể như tay và ngón tay), bụi và nước Thông thường, điều này được viết

như là “IP 67” hoặc “IP 65”, Bạn có thể sử dụng số này để xác định nếu một

Camera đặc biệt được đánh giá đúng để sử dụng mà bạn cần nó

IR Cut Filter: Một IR Cut Filter được sử dụng trong camera giám sát tất cả

các chế độ ngày/đêm Bộ lọc này nằm ở phía trước của CCD và khối lạc ánh sáng hồng ngoại vào camera Trong đêm, các bộ lọc cơ học di chuyển ra khỏi con đường ánh sáng để cho phép tất cả ánh sáng vào Camera, bao gồm cả ánh sáng hồng ngoại, cho phép camera xem chi tiết hơn trong ánh sáng thấp và cũng để tận dụng lợi thế của bất kỳ đèn chiếu sáng hồng ngoại để cung cấp thêm ánh sáng

Infrared viết tắt IR – Hồng ngoại: Đề cập đến một bước sóng của ánh sáng

bên ngoài phạm vi của mắt người Ánh sáng này được phân loại thành ba loại, ngắn, trung và dài CCD sử dụng trong camera an ninh nhạy cảm với ánh sáng hồng ngoại (camera hồng ngoại) gần và lọc ra ánh sáng bằng cách sử dụng một bộ lọc phần mềm hoặc ICR Cut Filter Tùy thuộc vào loại lọc được sử dụng và ứng dụng của Camera, một số ánh sáng hồng ngoại có thể được phép vào Camera để hạ thấp LUX của Camera và cho phép nó để xem tốt hơn trong điều kiện ánh sáng thấp hơn

Lux là đo tỷ lệ của cường độ ánh sáng, như cảm nhận của mắt người, ánh

sáng đập vào hoặc đi qua một bề mặt Thông số LUX của camera đo tỷ lệ của ánh sáng thấp nhất, trong đó camera này tạo ra một hình ảnh mà con người cảm nhận Mỗi thiết kế camera có thể có tỷ lệ LUX khác nhau do sử dụng các bộ lọc khác nhau và loại CCD sử dụng

Một số ví dụ đặc trƣng

 Ánh sáng mặt trời chiếu thẳng: 100.000 – 130.000 lux

 Ánh sáng ban ngày bình thường: 10.000 – 20.000 lux

 Ngày có mây: 1000 lux

 Trăng khuyết : 0,01 lux

 Trời tối nhiều mây và không có trăng: 0,0001 lux

OSD – On-Screen Display: Hầu hết các Camera chỉ đơn giản là thu thập

hình ảnh cho đầu ghi hình DVR để xử lý

Tuy nhiên, một số Camera cao cấp hơn có được chức năng thực hiện một số

xử lý hình ảnh như giảm tiếng ồn trước khi nó được chuyển vào DVR Hầu hết những Camera có một OSD, hoặc hiển thị On-Screen Đây là một hệ thống menu được hiển thị trên màn hình hệ thống giám sát và được tạo ra từ Camera Nó được

sử dụng để thay đổi các thiết lập và thực hiện các điều chỉnh khác nhau để camera giám sát xử lý xử lý hình ảnh

Varifocal: Ở chế độ cơ bản nhất, một Camera có ống kính tập hợp ánh sáng

cho Camera quan sát Hầu hết các ống kính này có một góc nhìn cố định mà không

có thể được điều chỉnh Điều này được biết đến như một ống kính cố định Một loại cao cấp hơn của ống kính camera giám sát có thể được điều chỉnh để cho phép linh

hoạt hơn khi Camera quan sát vật Đây là loại ống kính được gọi là Varifocal Nó

có thể được “thu nhỏ” trong và ngoài do các giới hạn của thiết kế của ống kính

Một số ống kính “Ống kính có dải tiêu cự” được thiết kế cho phạm vi quan sát lớn, trong khi đó loại khác cho phép chỉ có điều chỉnh nhỏ

Camera Megapixel : Về cơ bản có hai loại camera an ninh Tương tự CCTV

camera an ninh phổ biến hoặc Camera IP Camera an ninh bình thường được kết nối với các thiết bị ghi hình (DVR) với cáp đồng trục và kết nối được từ camera an ninh trực tiếp tới một input của DVR IP camera – camera an ninh mạng chỉ đơn giản là kết nối với mạng hiện có có dây hoặc wirelessely

Thiết bị đầu ghi IP (NVR hoặc Network Video Recorder) có thể nhận được

các video từ Camera qua mạng IP mà không cần kết nối trực tiếp Camera an ninh thông qua cáp đồng trục Vì Vậy làm cho việc lắp đặt dễ dàng hơn và sử dụng cáp ít hơn nhiều Camera IP có độ phân giải khác nhau Camera độ phân giải cao nhất

là IP Megapixel camera Những Camera giám sát thường sử dụng bộ cảm biến

CMOS thay vì cảm biến CCD và có khả năng cung cấp độ phân giải cao hơn nhiều

so với các camera an ninh CCTV tiêu chuẩn Các camera an ninh Megapixel thường đắt hơn so với các camera an ninh giám sát tiêu chuẩn, bởi vì sự gia tăng ở độ phân giải Megapixel, camera an ninh thường có thể làm công việc cho một số Camera CCTV Một vấn đề thường gặp khi cài đặt một camera an ninh Varifocal là vào ban

ngày, camera an ninh được tập trung độ nét, nhưng vào ban đêm, camera CCTV có

vẻ là tập trung độ nét Điều này đôi khi được gọi là Focus Shift Vấn đề này xảy ra bởi vì khi bạn Focus vào các Camera ngoài trời trong ngày, iris tự động là tốt hơn

để ngăn chặn một số ánh sáng Cố gắng focus một camera an ninh trong điều kiện ánh sáng này sẽ gây ra các hình ảnh được focus vào ban đêm nếu không có ánh sáng hiện tại Vào ban đêm, Iris là ở vị trí mở cửa hoàn toàn cho phép ánh sáng càng nhiều càng tốt để nhập các CCD Điều này làm cho hình ảnh để được ra khỏi Focus

Có bốn giải pháp về vấn đề này để tập trung độ nét:

- Bạn có thể điều chỉnh Focus trong nhà trước khi lắp đặt bên ngoài

- Chọn một đối tƣợng có khoảng cách xấp xỉ khoảng cách tương tự

như đối tượng ngoài trời sẽ làm, sau đó gắn kết các Camera sau khi điều chỉnh Focus hoàn tất, bạn có thể gắn camera vào ban đêm để kiểm tra Camera trong môi trường ánh sáng yếu

- Bạn có thể thêm ánh sáng hồng ngoại hoặc ánh sáng tự nhiên để

xem Camera duy trì một khu vực sáng ánh sáng vào ban đêm

- Nhà sản xuất camera quan sát sẽ sử dụng một neutral density filter – Bộ lọc tập trung trung lập

Đối với một Camera màu sắc, ta sẽ sử dụng một bộ lọc ND1, cho Camera màu đen và trắng, ta có thể chọn một bộ lọc ND3

Ta sẽ gắn kết các hoạt động ngoài trời Camera, nhưng đặt các bộ lọc mật độ trung tính ở phía trước của ống kính trong khi tập trung các camera an ninh

Điều này sẽ gây ra Iris để mở để bù đắp cho môi trường ánh sáng thấp hơn, nhưng vẫn sẽ cho phép ta tập trung vào tiêu điểm của ta

POE – Power Over Ethernet: Nhiều camera IP có thể được hỗ trợ với POE

(Power Over Ethernet) Thường có những hạn chế khoảng cách cung cấp điện cho một camera an ninh theo phương pháp này

Giải pháp POE là một phương pháp cung cấp điện bởi vì thường là một cáp ethernet duy nhất có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng và video cho một Camera an ninh Megapixel hoặc IP

Thông thường, POE sẽ yêu cầu sử dụng của một chuyển đổi POE hoặc phun POE

PTZ – Camera PTZ camera an ninh được lắp đặt thêm động cơ cho phép

người dùng điều khiển các camera an ninh Pan, Tilt và zoom từ DVR hoặc từ một bàn phím hoặc phím điều khiển PTZ kết nối

Camera PTZ thường có sẵn với một loạt các ống kính có thể được kiểm soát

tự động

Thông thường, bạn sẽ tìm thấy 10X, 22X, 23X, 27x hoặc 36x PTZs Độ phóng đại cao hơn, thông thường các ống kính càng lớn

Khả năng zoom có thể được từ một trong hai phương pháp

Zoom quang học chất lượng cao nhất và được thực hiện bởi ống kính riêng của mình

Ví dụ một PTZ 10X có thể có một ống kính 3,8-38mm Các phương pháp khác của Zoom là zoom kỹ thuật số Zoom kỹ thuật số được thực hiện bởi DSP (xử

lý tín hiệu kỹ thuật số) của các camera an ninh

Vì điều này được thực hiện kỹ thuật số, sẽ có một số pixillation và degredation chất lượng của video đã được xử lý

Hầu hết các Camera an ninh PTZ ngày nay sử dụng một sự kết hợp của cả hai phương pháp

WDR : Camera giám sát Wide Dynamic Range (WDR) là một loại Camera

được sử dụng nơi có một phạm vi rất rộng các điều kiện ánh sáng xảy ra rất đa dạng

Ví dụ trong một văn phòng sáng lờ mờ với ánh sáng mặt trời trực tiếp thông qua cửa sổ

Một Camera bình thường sẽ thấy các văn phòng là tối hoàn toàn, trong khi nhìn thấy chỉ có một đốm sáng trắng nơi cửa sổ

Một Camera WDR dùng hai hình ảnh của một cảnh cho mỗi khung hình của video

Những hình ảnh đầu tiên được thực hiện để tối ưu hóa khả năng Camera để xem các vùng ánh sáng lờ mờ, và hình ảnh thứ hai được điều chỉnh để thích ứng với ánh sáng

Hai hình ảnh này sau đó được kết hợp với nhau trong DSP của Camera để cho ra một hình ảnh có thể được ghi lại rõ ràng

1.1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của camera

1.1.3.1 Cấu tạo thành phần của mắt camera giám sát

Đối với các dòng camera giám sát, dù là chuẩn công nghệ nào đi nữa (Analog, AHD, HDTVI, HDCVI, IP…); camera kết nối có dây hay không dây thì thiết bị cơ bản cũng có cấu tạo không đổi bởi những thành phần sau:

– Vỏ bảo vệ: ở bên ngoài camera được làm bằng nhựa hoặc hợp kim, sắt Với chức năng chính là bảo vệ thiết bị bên trong của mắt camera giám sát

– Mắt camera giám sát gồm những thiết bị điện tử cùng với những chức năng chuyên dụng được liên kết với nhau: ống kính, mạch điện tử, chip xử lý, cổng giao tiếp ngoại vi

Hình 1.1: Cấu tạo của một mắt camera giám sát

1.1.3.2 Nguyên tắc hoạt động của camera giám sát

– Hình ảnh được đi qua ống kính quan sát của camera giám sát và hình thành trên mặt CCD – ma trận sử dụng CFA – màng lọc màu cung cấp cho các bộ chuyển đổi analog sang số (AFE)

– Và sau đó tín hiệu số sẽ được hình thành được truyền trực tiếp đến chip xử

lý Thông qua chip xử lý và bộ khuếch đại thì các tín hiệu video sẽ được tạo ra

Hình 1.2 : Một con chip xử lý trong camera giám sát

– V-Driver: chịu trách nhiệm cho sự hình thành độ sáng và quét ngang của CCD trong camera

– IRIS drive: có chức năng chính là điều khiển ống kính camera để đồng bộ tín hiệu bên ngoài

– RS485 sẽ kiểm soát điều khiển bộ vi xử lý, ví dụ như điều khiển chiếu sáng đèn hồng ngoại camera, hay điều khiển thay thế cho các phím điều khiển OSD,

– Bộ nhớ Flash: chứa bên trong các phần mềm điều khiển chip xử lý Vì vậy, người dùng có thể thông qua đó mà có thể truy cập qua các phím điều khiển để

từ đó thay thế một số các thiết lập

– Chip I/O: giao tiếp vào ra như giao tiếp với bàn điều khiển xuất tín hiệu điều khiển led tín hiệu báo động chuyển động

Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của camera

1.1.3.3 Sự phát triển của camera trong thời đại “công nghệ 4.0”

Nhiều năm trở lại đây, cách mạng công nghệ bùng nổ, thế giới bước vào thời đợi công nghệ 4.0 : công nghệ của big data , AI (trí tuệ nhân tạo) , IoT,

Việc sử dụng AI cùng Machine Learning ( học máy) và big data cũng làm cho sự phát triển camera giám sát lên một tầm cao mới: Camera nhận diện khuôn mặt để rồi từ đó đóng góp lớn lao trong nhiều lĩnh vực trong xã hội

Hình 1.4: Minh họa về camera nhận diện khuôn mặt

Bên cạnh đó, camera có kết nối internet có thể giúp cho việc quan sát các điểm ở xa trở nên dễ dàng Chúng ta có thể ngồi ở văn phòng Hà Nội nhưng có thể xem được ở các cửa khẩu đang có chuyện gì xảy ra dù bất kể đêm hay ngày đều có thể quan sát, miễn là camera được kết nối với internet

White Balance Là Gì ?

White Balance: Cân bằng trắng (WB) là quá trình mà theo đó camera an

ninh đảm bảo đối tượng xuất hiện màu trắng ở người được ghi lại trong màu trắng trên DVR của bạn

Một camera an ninh có cân bằng trắng tự động (AWB) có thể xác định mức

độ ánh sáng chính xác cho một cảnh và cung cấp một hình ảnh mà người da trắng thực sự trắng và màu đen là màu tối

Đây là một tính năng xử lý của camera quan sát và được thực hiện trong DSP của camera trước khi nó được chuyển tới DVR

HLC-High light compenstation: Camera Quan Sát Sử Dụng Công Nghệ

1.1.4 Phân loại hệ thống camera giám sát

Trên thị trường hiện nay có 9 loại camera giám sát cơ bản được sử dụng rộng rãi như sau:

 Camera dạng hộp: là camera độc lập với tính năng chính là ghi lại hình

ảnh tại một khu vực nhất định, thường được sử dụng ngoài trời Loại camera này có

nhiều loại thấu kính và cho phép tùy biến ống kính để phù hợp với từng loại địa điểm khác nhau

Hình 1.5: Camera samsung dạng hộp SCZ-3370

 Camera Dome: là camera được thiết kế theo hình dạng mái vòm, kiểu

dáng bắt mắt, thường gắn trên trần nhà Loại camera này có ống kính xoay 360 độ, được dùng để quan sát tổng thể không gian ở phạm vi hẹp nên thường được sử dụng trong nhà

Hình 1.6: Camera DOME HDCVI VANTECH VP-112CVI

Camera PTZ: có chứa các điều khiển cơ học cho phép người dùng có thể

điều khiển thu phóng và điều chỉnh góc độ hình ảnh Loại camera này có thể tự động theo dõi sự chuyển động thông qua phần mềm tích hợp, đồng thời có thể tập trung vào một khu vực nhất định hoặc bao quát một khu vực rộng và thu phóng theo chi tiết

Hình 1.7: Camera PTZ Hikvision DS-2DE4220IW-DE

 Camera Bullet: là camera được thiết kế theo hình dạng trụ, gần giống thân

viên đạn, thường được lắp đặt trên tường ở ngoài trời Loại camera này được sử dụng với mục đích quan sát bao quát một khu vực nhất định ở tầm xa do thiết kế ống kính không linh hoạt trong việc xoay và thu phóng hình ảnh

Hình 1.8: Camera PTZ Hikvision DS-2DE4220IW-DE

 Camera IP: truyền tín hiệu kỹ thuật số trực tiếp thông qua giao thức trên

đường truyền internet Loại camera này được tích hợp ống kính với độ phân giải cao (từ VGA đến 29 megapixcel) giúp điều chỉnh và ghi lại hình ảnh chất lượng, đồng thời tích hợp thêm phần mềm phân tích hình ảnh giúp cho việc quản trị hệ thống trở nên dễ dàng hơn

Hình 1.9: Camera IP Wifi 2.0 MP HIKVISION DS-2CD2121G0-IWS

Camera IP không dây: loại camera này giống như Camera IP tuy nhiên tiện

dụng hơn trong vấn đề lắp đặt và giảm thiểu được khoản chi phí đường dây mạng Loại camera này có thể xoay và nghiêng góc dễ dàng, xác định chuyển động và cung cấp hình ảnh rõ nét kể cả trong điều kiện ánh sáng kém

Hình 1.10: Camera IP không dây J119

Camera Ngày/Đêm: là loại camera sử dụng cả trong và ngoài trời, đáp ứng

được yêu cầu ghi lại hình ảnh của cả môi trường ánh sáng ban ngày và ban đêm

Hình 1.11: Camera mạng bán cầu màu Ngày-Đêm WV-SF335E

 Camera cảm ứng nhiệt: là loại camera sử dụng nhiệt để phân biệt các đối

tượng thông qua bộ cảm biến nhiệt được tích hợp trong camera Loại camera này thường được dùng trong các môi trường tối hoặc khắc nghiệt như mưa, bão, bụi, sương mù…

Hình 1.12: Camera cảm ứng nhiệt FLIR – TELLUSTECH VINA

 Camera Wide Dynamic: là loại camera tích hợp bộ xử lý ánh sáng tự động,

có khả năng căn chỉnh các cấp độ ánh sáng khác nhau trong cùng một khung hình giúp cho hình ảnh hiển thị được rõ nét, thường được sử dụng ở các khu vực

có ánh sáng mạnh hoặc khu vực có nhiều đèn

Hình 1.13: Hyper Wide Dynamic IR Dome Camera with 2.8 -10.5mm Varifocal Lens

1.1.5 Ứng dụng hệ thống camera giám sát

Camera quan sát được áp dụng hầu như trong mọi lĩnh vực của cuộc sống: sản xuất, y tế, giáo dục, giao thông, marketing online, an ninh, điều tra, nghiên cứa khoa học… số lượng Camera cũng như mức độ ứng dụng phụ thuộc vào qui mô và tầm nhìn của người sử dụng, cụ thể các ứng dụng như sau:

- Ứng dụng Camera quản lý nhân viên, văn phòng:

o Quản lý cách làm việc của nhân viên tại văn phòng công ty, công nhân tại các nhà xưởng hoặc công trường

o Nâng cao ý thức tự giác trong công việc, hạn chế tình trạng lãn công & đề phòng các nguy cơ tiềm ẩn

o “Quyển nhật ký sống” về quá trình làm việc của công ty, nhân viên…

o Kết hợp được với mục đích an ninh, DEMO năng lực, marketing ONLINE và giám sát màn hình máy vi tính

- Ứng dụng cho hộ gia đình: giám sát trẻ hoặc các hoạt động thường nhật của gia đình khi phải vắng nhà Tăng cường sự an toàn và xem lại các hoạt động xảy ra khi cần thiết

- Ứng dụng cho sản xuất: từ giám sát hoạt động máy móc, giám sát quy trình, giám sát chất lượng sản phẩm, giám sát chất lượng lao động, … cho đến các ứng dụng tăng cường năng lực quản lý và cạnh tranh của doanh nghiệp: giám sát vật tư, kho, hàng hóa nhập xuất, cung cấp hình ảnh hoạt động thực tế của doanh nghiệp cho đối tác, khách hàng khi cần thiết

- Ứng dụng Camera cho giám sát giao thông trên thế giới:

CCTV (Closed-Circuit Television) có nghĩa gốc là "Truyền hình mạch

kín" Truyền hình mạch kín là việc sử dụng máy quay video (camera) để truyền tín

hiệu đến một địa điểm cụ thể (trung tâm quan sát, điều hành) trên một thiết lập giới hạn của thiết bị điều khiển Ban đầu, thuật ngữ truyền hình mạch kín dùng để phân biệt với phát sóng truyền hình công cộng, tức là các tín hiệu của CCTV được truyền

không công khai, mặc dù nó có thể sử dụng để truyền tín hiệu 2 điểm, từ 1 điểm tới nhiều điểm, hoặc lưới liên kết không dây Ngày nay, cụm từ CCTV là một thuật ngữ chung dùng để chỉ các công nghệ giám sát bằng video-camera

Đến nay hoạt động ứng dụng hệ thống Camera giám sát (CCTV) trong các lĩnh vực như kiểm soát an ninh, phòng, chống tội phạm, bảo đảm TTATGT… đang phát triển mạnh mẽ trên phạm vi toàn cầu Đối với nhiều quốc gia như Anh, Hoa

Kỳ, Pháp, Úc… thì hoạt động ứng dụng hệ thống CCTV trong bảo đảm ATGT đã

có những bước phát triển vượt bậc với những thành tựu được cả thế giới ghi nhận

Hệ thống Camera giám sát (CCTV) trong giao thông công cộng là một trong những thiết bị theo dõi hoạt động của các phương tiện giao thông trên đường phố, chúng thường được đặt dọc theo những con đường chính như xa lộ, đại lộ, những con đường huyết mạch hay những ngã rẽ Thông thường, đường truyền của hệ thống camera giao thông sẽ được chôn ngầm dưới lòng đất hoặc đặt theo đường dây truyền tải điện Hầu hết các mắt camera sẽ được lắp đặt trên những cột có độ cao phù hợp hay thậm chí bên cạnh cột đèn giao thông Hệ thống theo dõi hoạt động

giao thông bằng camera giám sát được phân làm 2 loại: một loại camera thu hình

liên tục hoạt động của các phương tiện giao thông và loại thứ hai là ghi và lưu lại các hình ảnh chứa các thông tin quan trọng (như người điểu khiển, biển kiểm soát…) của phương tiện vi phạm hay các vụ tai nạn Với khả năng lưu giữ hình ảnh này, tất cả những vụ vi phạm hay tai nạn đều được ghi lại, sau đó được chuyển tới trung tâm theo dõi giao thông và được xử lý trong khoảng thời gian nhanh chóng

Hiện nay, ở hầu hết các quốc gia trên thế giới hệ thống Camera giám sát ứng dụng trong lĩnh vực bảo đảm trật tự an toán giao thông đều được trang bị và tích hợp những phần mềm, cảm biến có thể phát hiện các lỗi vi phạm như: vượt quá tốc

độ, vượt đèn đỏ, đi sai làn, đè vạch lấn làn, dừng đỗ sai quy định, đi ngược chiều và tìm biển số đen… Ngoài ra hệ thống còn hỗ trợ đắc lực trong việc phát hiện, điều tra nguyên nhân các vụ tai nạn giao thông, phân tích lưu lượng giao thông trên đường để sớm điều chuyển ngăn không cho các vụ tắc đường xảy ra… Hệ thống hoạt động 24h/24h không kể ngày đêm, trong mọi điều kiện thời tiết nhờ được trang

bị những công nghệ phù hợp Từ những hiệu quả thiết thực mang lại mà hệ thống Camera giám sát ngày càng khẳng định vai trò trong việc bảo đảm trật tự an toàn giao thông ở nhiều nước trên thế giới

Ngoài ra, còn rất hệ thống camera còn nhiều ứng dụng như:

 Ứng dụng Camera nghiên cứu khoa học

 Ứng dụng Camera ngụy trang (gián điệp)

 Ứng dụng Camera cho bệnh viện – trực tiếp khám chữa bệnh

 Ứng dụng Camera cho ngành giáo dục – Trường học

 Ứng dụng Camera cho thuê giám sát công trình

 Ứng dụng Camera DeMO năng lực Doanh Nghiệp

 Ứng dụng Camera giám sát an ninh

 Ứng dụng Camera giám sát nhà trẻ ONLINE

1.2 Kỹ thuật nén video trong camera giám sát

1.2.1 Sự cần thiết phải nén video

Nén video rất cần thiết nếu như ta muốn chia sẻ video của mình lên internet

vì điều này sẽ giúp giảm lượng dữ liệu cần xem hoặc cần gửi cho người nhận Việc nén video thoạt nghe có vẻ phức tạp, nhưng một khi hiểu những thuật ngữ cơ bản, ta

sẽ có thể sử dụng bất cứ chương trình nào để nén tập tin video cho phù hợp với nhu cầu

Chuẩn nén tín hiệu số gồm có các chuẩn sau:

Chuẩn MJPEG:

Đây là một trong những chuẩn cổ nhất mà hiện nay vẫn sử dụng MJPEG (Morgan JPEG) Chuẩn này hiện chỉ sử dụng trong các thiết bị DVR rẻ tiền, chất lượng thấp Không những chất lượng hình ảnh kém, tốn tài nguyên xử lý, cần nhiều dung lượng ổ chứa, và còn hay làm lỗi đường truyền

Chuẩn MPEG2:

Chuẩn MPEG là một chuẩn thông dụng Đã được sử dụng rộng rãi trong hơn một thập kỉ qua Tuy nhiên, kích thước file lớn so với những chuẩn mới xuất hiện gần đây, và có thể gây khó khăn cho việc truyền dữ liệu

Ví dụ như trong MPEG-2, nơi mà nội dung được tạo ra từ nhiều nguồn như video ảnh động, đồ họa, văn bản… và được tổ hợp thành chuỗi các khung hình phẳng, mỗi khung hình (bao gồm các đối tượng như người, đồ vật, âm thanh, nền khung hình…) được chia thành các phần tử ảnh pixels và xử lý đồng thời, giống như cảm nhận của con người thông qua các giác quan trong thực tế Các pixels này được mã hoá như thể tất cả chúng đều là các phần tử ảnh video ảnh động Tại phía thu của người sử dụng, quá trình giải mã diễn ra ngược với quá trình mã hoá không khó khăn Vì vậy có thể coi MPEG-2 là một công cụ hiển thị tĩnh, và nếu một nhà truyền thông truyền phát lại chương trình của một nhà truyền thông khác về một sự kiện, thì logo của nhà sản xuất chương trình này không thể loại bỏ được Với MPEG-2, bạn có thể bổ sung thêm các phần tử đồ hoạ và văn bản vào chương trình hiển thị cuối cùng (theo phương thức chồng lớp), nhưng không thể xoá bớt các đồ hoạ và văn bản có trong chương trình gốc

Chuẩn MPEG-4:

Mpeg-4 là chuẩn cho các ứng dụng MultiMedia Mpeg-4 trở thành một tiêu chuẩn cho nén ảnh kỹ thuật truyền hình số, các ứng dụng về đồ hoạ và Video tương tác hai chiều (Games, Videoconferencing) và các ứng dụng Multimedia tương tác hai chiều (World Wide Web hoặc các ứng dụng nhằm phân phát dữ liệu Video như truyền hình cáp, Internet Video ) Mpeg-4 đã trở thành một tiêu chuẩn công nghệ trong quá trình sản xuất, phân phối và truy cập vào các hệ thống Video Nó đã góp phần giải quyết vấn đề về dung lượng cho các thiết bị lưu trữ, giải quyết vấn đề về băng thông của đường truyền tín hiệu Video hoặc kết hợp cả hai vấn đề trên

Với MPEG-4, các đối tượng khác nhau trong một khung hình có thể được

mô tả, mã hoá và truyền đi một cách riêng biệt đến bộ giải mã trong các dòng cơ

bản ES (Elementary Stream) khác nhau Cũng nhờ xác định, tách và xử lý riêng các đối tượng (như nhạc nền, âm thanh xa gần, đồ vật, đối tượng ảnh video như con người hay động vật, nền khung hình …), nên người sử dụng có thể loại bỏ riêng từng đối tượng khỏi khuôn hình Sự tổ hợp lại thành khung hình chỉ được thực hiện sau khi giải mã các đối tượng này

H.264 (MPEG-4 AVC hay MPEG-4 part 10), hiện đang là phương thức tiên tiến nhất trong lĩnh vực nén video H.264 cho chất lượng hình ảnh tốt nhất khi có cùng dung lượng so với các chuẩn nén khác H.264 cũng được ứng dụng như thuật nén chính trong video độ phân giải cao (HD)

Chuẩn nén video tiên tiến H.264

H.264 là chuẩn nén mở được công bố chính thức vào năm 2003, hiện là chuẩn hỗ trợ công nghệ nén tiên tiến và hiệu quả nhất hiện nay Và nó đang dần được đưa vào thành chuẩn nén tiêu chuẩn của ngành công nghệ an ninh giám sát bằng hình ảnh H.264 (còn được gọi là chuẩn MPEG-4 Part 10/AVC for Advanced Video Coding hay MPEG-4 AVC) nó kế thừa những ưu điểm nổi trội của những chuẩn nén trước đây Đồng thời sử dụng những thuật toán nén và phương thức truyền hình ảnh mới phức tạp, phương pháp nén và truyền hình ảnh mà chuẩn H.264 sử dụng đã làm giảm đáng kể dữ liệu và băng thông truyền đi của video

Với cách nén và truyền thông tin bằng chuẩn H.264 làm giảm đến 50% băng thông và kích thước file dữ liệu lưu trữ so với cách nén thông thường hiện nay (chuẩn nén thông thường hiện nay đang được sử dụng rộng rãi là MPEG-4 Part 2)

và giảm tới hơn 80% băng thông và kích thước file dữ liệu lưu trữ so với nén bằng chuẩn Motion JPEG Điều đó cho chúng ta thấy với cùng một hệ thống nếu chúng ta

sử dụng chuẩn nén mới chúng ta có thời gian lưu trữ gấp đôi và băng thông mạng giảm đi một nửa, lợi ích mà chúng ta thấy ngay đó là chi phí cho lưu trữ dữ liệu video giảm một nửa so với dùng hệ thống có chuẩn nén thông thường Ngoài ra việc truyền hình ảnh chiếm băng thông giảm một nửa, vì vậy chi phí dành cho thuê băng thông mạng cũng giảm đáng kể Hoặc chúng ta có thể tăng chất lượng hình ảnh giám sát lên gấp đôi nhưng vẫn đảm bảo được băng thông và thời gian lưu trữ như

trước đây Đây là một lợi thế rất lớn, bởi với một hệ thống an ninh lớn, giải quyết vấn đề băng thông mạng và thời gian lưu trữ là rất phức tạp Với chuẩn nén H.264

nó đã giải quyết được rất nhiều những khó khăn như vậy

Với việc giảm được băng thông của chuẩn nén H.264 đã thúc đẩy cho dòng camera độ nét cao (hay còn gọi Camera Megapixel) có cơ hội phát triển mạnh mẽ Với những hệ thống giám sát quan trọng cần hình ảnh rõ nét thì lựa chọn các camera độ nét cao và đầu ghi hỗ trợ chuẩn nén H.264 là hoàn toàn hợp lý

1.2.2 Lưu trữ video trong hệ thống camera giám sát

1.2.3.1 Lưu trữ trên mạng lưu trữ (Server dung lượng cao)

Giải pháp lưu trữ:

Cùng với sự phát triển CNTT và sự bùng nổ về dữ liệu, một nhu cầu xuất hiện là việc bảo quản, lưu trữ các số liệu một cách an toàn và hiệu quả Chính vì vậy các giải pháp lưu trữ dữ liệu hiện đại đã ra đời nhằm đáp ứng được nhu cầu của người dùng

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LƯU TRỮ:

Do dung lượng dữ liệu gia tăng không ngừng, yêu cầu ngày càng cao về hiệu năng truy xuất, tính ổn định và sự sẵn sàng của dữ liệu; việc lưu trữ đã và đang trở nên rất quan trọng Lưu trữ dữ liệu không còn đơn giản là cung cấp các thiết bị lưu trữ dung lượng lớn mà còn bao gồm cả khả năng quản lý, chia sẻ cũng như sao lưu và phục hồi dữ liệu trong mọi trường hợp

Để lưu trữ dữ liệu người ta có thể dùng nhiều thiết bị khác nhau, nhiều công nghệ khác nhau Các kho dữ liệu có thể là dùng đĩa cứng, dùng băng từ, dùng đĩa quang Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của bài toán đặt ra mà lựa chọn công nghệ và thiết

bị cho phù hợp Theo cơ chế lưu trữ, hiện nay có một số loại hình lưu trữ dữ liệu cơ bản như:

 DAS (Direct Attached Storage): lưu trữ dữ liệu qua các thiết bị gắn trực tiếp

 NAS (Network Attached Storage): lưu trữ dữ liệu vào thiết bị lưu trữ thông

Hình 1.14: Giải pháp lưu trữ truyền thống – DAS

DAS (Direct attached storage) là cơ chế lưu trữ với thiết bị gắn trực tiếp vào máy chủ Đây được coi là công nghệ lưu trữ truyền thống được nhiều doanh nghiệp

sử dụng Với cơ chế DAS, mỗi máy chủ sẽ có một hệ thống lưu trữ và phần mềm quản lý lưu trữ riêng biệt

Hình 1.15: DAS (Direct Attached Storage): lưu trữ dữ liệu qua

sẽ tạo nên những vùng dữ liệu phân tán và gián đoạn Khi đó, nhà quản trị sẽ phải

bổ sung hay thiết lập lại dung lượng, và công việc bảo trì sẽ phải thực hiện trên từng server Điều đó sẽ làm tăng chi phí lưu trữ tổng thể cho doanh nghiệp và sẽ càng khó khăn hơn khi muốn sao lưu hay bảo vệ một hệ thống kho lưu trữ dữ liệu đang nằm rải rác và phân tán như vậy

Giải pháp lưu trữ theo công nghệ NAS

NAS (Network Attached Storage) là phương pháp lưu trữ dữ liệu sử dụng các thiết bị lưu trữ đặc biệt gắn trực tiếp vào mạng LAN như một thiết bị mạng bình thường (tương tự máy tính, switch hay router) Các thiết bị NAS cũng được gán các địa chỉ IP cố định và được người dùng truy nhập thông qua sự điều khiển của máy