描述
开 本: 128开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787302543435丛书名: 清华开发者书库
本书所提供的行业案例涵盖智能大厦、智慧银行、智慧校园、智慧社区、森林防火、电子警察、平安城市、天网工程以及雪亮工程共9个当今具有代表性的行业综合型应用案例，适合作为广大弱电工程师、安防工程师的参考，直接移植，开发实战。
本书以安防弱电信息化行业岗位技术需求为导向，以人工智能（AI） 安防应用为主体架构，系统、全面、详细地介绍了人工智能安防系统相关技术与行业案例应用。全书分为两部分。技术基础部分详细介绍了前端设备（摄像机结构与性能参数、IP高清摄像机、夜视摄像机、球形摄像机及人工智能摄像机等）与视频传输技术（模拟视频传输、Intranet网络视频传输、光纤视频传输及微波扩频无线传输）以及后端控制（NVR功能、视频存储系统、综合管理软件平台及AI人脸识别系统）与显示系统（DLP无缝拼接显示屏），基本涵盖了当前社会智能安防信息化系统的所有主流应用技术。行业案例应用部分精选了智能大厦、智慧银行、智慧校园、智慧社区、森林防火、电子警察、平安城市、天网工程以及雪亮工程共9个当今具有代表性的行业综合型应用案例，详细介绍了人工智能安防技术在各个领域的落地应用，从而将理论知识与具体应用有机地结合。 本书适合作为安防产品厂商的技术支持人员、系统集成商的安防技术实施人员、安防建设单位系统管理维护人员、安防产品厂商销售人员、弱电与物联网相关人员的参考用书，也适合作为弱电智能化（安防）专业相关大学生的教材。
第 1部分技术基础
第 1章人工智能安防综述 ………………. 2
1.1 智能安防系统的社会应用 …………………… 4
1.2 智能安防系统的构成 …………………………. 7
1.3 智能安防系统的技术发展 …………………… 8
1.4 本章小结 ………………………………………..11
第 2章摄像机结构、性能参数与可调节功能 ……………………………….12
2.1 摄像机结构 ……………………………………..12
2.2 摄像机性能参数 ……………………………….14
2.2.1 图像传感器尺寸 …………………….14
2.2.2 分辨率 …………………………………15
2.2.3 图像传感器像素 …………………….16
2.2.4 灵敏度 …………………………………16
2.2.5 信噪比 …………………………………17
2.2.6 视频输出 ………………………………17
2.2.7 镜头安装方式 ………………………..17
2.2.8 摄像机电源 …………………………..17
2.2.9 工作温度 ………………………………17
2.2.10 伽马校正 …………………………….18
2.3 摄像机外部可调节功能 ……………………..18
2.3.1 自动增益控制 ………………………..19
2.3.2 电子快门 ………………………………19
2.3.3 背光补偿 ………………………………19
2.3.4 自动白平衡 …………………………..19
2.3.5 自动亮度控制 /电子亮度控制 …..20
2.3.6 细节电平选择开关 ………………….20
2.4 摄像机后部接口 ……………………………….20
CONTENTS 目 录
2.5 本章小结 ………………………………………..22
第 3章镜头 ……………………………….23
3.1 镜头的可调节参数 ……………………………24
3.1.1 焦距 …………………………………….24
3.1.2 光圈 …………………………………….26
3.1.3 聚焦 …………………………………….27
3.2 镜头的接口类型 ……………………………….27
3.3 镜头后焦的调整 ……………………………….29
3.4 镜头的类型 ……………………………………..30
3.4.1 鱼眼镜头 ………………………………30
3.4.2 标准镜头 ………………………………30
3.4.3 针孔镜头 ………………………………34
3.5 镜头厂家 …………………………………………36
3.6 本章小结 …………………………………………36
第 4章防护罩、支架与电源 ……………38
4.1 防护罩 ……………………………………………38
4.2 支架 ………………………………………………41
4.3 摄像机电源 ……………………………………..42
4.3.1 POE供电 ……………………………..42
4.3.2 UPS供电 ……………………………..43
4.4 本章小结 ………………………………………..45
第 5章摄像机的类型 ……………………46
5.1 模拟高清摄像机 ……………………………….47
5.2 HD-SDI高清摄像机 ………………………….48
5.3 IP网络高清摄像机 ……………………………50
5.3.1 IP摄像机信号处理过程 …………..50
5.3.2 视频信号编码压缩标准 ……………50
5.3.3 视频图像等级 ………………………..52
5.3.4 IP摄像机网络服务功能 …………..53
5.3.5 ONVIF、PSIA与 HDcctv协议 …………………………………….54
5.3.6 IP摄像机高级特性 …………………55
5.3.7 IP摄像机高级软件功能 …………..57
5.4 本章小结 ………………………………………..60
第 6章夜视摄像机 ……………………….62
6.1 星光型摄像机 ………………………………….63
6.2 主动红外摄像机 ……………………………….63
6.3 激光夜视摄像机 ……………………………….65
6.4 微光夜视仪 ……………………………………..68
6.5 红外热像仪 ……………………………………..68
6.6 本章小结 ………………………………………..69
第 7章球形摄像机 ……………………….71
7.1 球形摄像机结构 ……………………………….71
7.1.1 一体化摄像机 ………………………..72
7.1.2 球形摄像机机芯 …………………….73
7.2 视频会议摄像机 ……………………………….75
7.3 自动跟踪球机 ………………………………….75
7.4 典型球机性能参数介绍 ……………………..76
7.5 本章小结 ………………………………………..77
第 8章无线网络摄像机 …………………78
8.1 Wi-Fi无线视频传输 ………………………….79
8.1.1 802.11a、802.11b与 802.11g……79
8.1.2 802.11n ………………………………..79
8.1.3 802.11ac ………………………………80
8.1.4 802.11ax ………………………………80
8.1.5 MIMO多天线智能技术 …………..80
8.1.6 802.11i无线加密技术 ……………..81
8.2 4G/5G移动宽带无线视频传输 …………….82
第 9章人工智能安防技术 ………………85
9.1 IP网络监控技术的发展特点 ……………….85
9.2 传统监控系统的弊端与不足 ……………….87
9.3 人工智能技术的应用前景 …………………..88
9.4人工智能技术的发展历程 ………………….88
9.5 人工智能技术在安防领域的应用 …………90
9.5.1 图像识别与深度学习技术 ………..90
9.5.2 人工智能在安防领域的功能实现 …91
9.5.3 人脸识别技术与应用 ………………92
9.5.4 人工智能三要素 …………………….94
9.5.5 我国人工智能技术的发展 ………..95
9.5.6 安防人工智能新技术应用………..97
9.5.7 安防人工智能的发展趋势 ………101
9.5.8 AI摄像机技术与性能 ……………103
9.5.9 人工智能安防的应用场景 ………104
9.6 本章小结 ………………………………………107
第 10章视频传输技术 ………………..108
10.1 模拟视频传输 ……………………………….109
10.1.1 SYV同轴电缆视频传输 ……….109
10.1.2 双绞线视频传输 …………………112
10.2 Intranet网络视频传输 ……………………113
10.2.1 网络交换机 ……………………….114
10.2.2 综合布线系统 …………………….119
10.3 光纤视频传输 ……………………………….121
10.3.1 光纤传输介质 …………………….122
10.3.2 光传输设备 ……………………….125
10.4 微波扩频无线传输 …………………………129
10.4.1 无线电波的特点 …………………129
10.4.2 无线电波波长及传播特性 …….130
10.4.3 微波无线传输系统的构成及载波调制 …………………………..134
10.4.4 微波天线的类型与特点 ………..135
10.5 本章小结……………………………………..139
8.3 模拟无线视频传输 ……………………………83 第 11章后端控制设备 …………………140
8.4 本章小结 ………………………………………..8311.1 监控中心设备发展历程 …………………..141
11.1.1 纯模拟系统 ……………………….141
11.1.2 模拟数字混合监控系统 ………..142
11.1.3 IP网络监控系统 ………………..143
11.2 监控中心核心控制设备 …………………..143
11.2.1 网络硬盘录像机 …………………144
11.2.2 智能综合监控一体化平台设备 …146
11.2.3 综合应用管理软件平台 ………..146
11.3 本章小结 ……………………………………..147
第 12章人工智能安防系统 …………..148
12.1 人工智能安防系统构成…………………..148
12.1.1 前端智能摄像机 …………………148
12.1.2 分布式智能超脑 NVR………….149
12.1.3 中心智能脸谱人脸分析服务器 ….151
12.2 人工智能监控部署架构…………………..151
12.3 海康威视 AI Cloud ………………………..152
12.4 本章小结……………………………………..154
第 13章视频存储系统 ………………..155
13.1 存储容量计算 ……………………………….156
13.2 RAID技术 …………………………………..156
13.2.1 RAID 0 ……………………………157
13.2.2 RAID 1 …………………………….157
13.2.3 RAID 2 …………………………….158
13.2.4 RAID 3 ……………………………158
13.2.5 RAID 4 …………………………….158
13.2.6 RAID 5 ……………………………158
13.2.7 RAID 0 1 …………………………158
13.2.8 RAID 5 0 …………………………159
13.2.9 RAID 6 …………………………….159
13.2.10 RAID 7 …………………………..159
13.3 磁盘接口的类型 ……………………………159
13.3.1 SATA接口 ………………………..159
13.5 存储系统类型 ……………………………….161
13.5.1 直连式存储 ……………………….161
13.5.2 网络附加存储 …………………….162
13.5.3 FCSAN存储 ……………………..163
13.5.4 iSCSI存储 ………………………..167
13.5.5 统一存储 …………………………..168
13.5.6 分布式云存储 …………………….169
13.6 本章小结……………………………………..171
第 14章视频监控显示系统 …………..172
14.1 视频显示系统类型 …………………………172
14.2 DLP无缝拼接显示屏 …………………….173
14.3 显示屏拼接布局 ……………………………174
14.4 大屏拼接显示系统 …………………………175
14.5 本章小结……………………………………..176
第 15章工程施工 ………………………177
15.1 安防行业国家标准规范…………………..177
15.2 工程图纸的识别与绘制…………………..178
15.3 甘特图的制作 ……………………………….179
15.4 安防市场与知名厂商 ……………………..180
15.5 综合布线工程施工 …………………………181
15.5.1 双绞线布线施工 …………………181
15.5.2 光纤布线施工 …………………….185
15.5.3 布线施工注意事项 ………………186
15.6 AI摄像机选型与安装 …………………….187
15.6.1 摄像机的选型 …………………….188
15.6.2 安装位置的选择 …………………188
15.6.3 镜头的选择 ……………………….189
15.6.4 现场清晰度的调整 ………………190
15.6.5 设备安装注意事项 ………………190
15.7 本章小结……………………………………..192
13.3.2 SAS接口 ………………………….160 第 16章综合人脸识别系统技术架构 …193
13.3.3 FC接口…………………………….160
13.4 磁盘的类型 ………………………………….160 16.1 综合人脸识别系统的组成 ……………….193
16.2 综合人脸系统实现的功能 ……………….194
16.2.1 人脸登记功能 …………………….194
16.2.2 人脸抓拍功能 …………………….195
16.2.3 人脸识别与报警功能 …………..195
16.2.4 人脸检索功能 …………………….195
16.2.5 人脸查询功能 …………………….195
16.3 综合人脸系统的性能指标 ……………….196
16.3.1 人脸抓拍率 ……………………….196
16.3.2 建模成功率 ……………………….196
16.3.3 比对性能 …………………………..196
16.4 综合人脸系统的局限性…………………..196
16.4.1 相似性 ……………………………..197
16.4.2 易变性 ……………………………..197
16.4.3 照片质量 …………………………..197
16.4.4 人脸照片的角度 …………………197
16.4.5 遮挡物干扰 ……………………….197
16.4.6 光线的影响 ……………………….197
16.4.7 黑名单来源 ……………………….198
16.4.8 黑名单数据库的大小 …………..198
16.5 本章小结……………………………………..198
第 2部分行业应用案例
第 17章智能大厦综合安防系统技术分析 ……………………………200
17.1 智能大厦安防子系统总体设计 …………201
17.2 智能大厦安防子系统功能实现 …………203
17.3 智能大厦安防子系统分项设计 …………204
17.3.1 视频监控子系统 …………………204
17.3.2 入侵报警子系统 …………………205
17.3.3 门禁控制子系统 …………………207
17.3.4 停车场管理子系统 ………………208
17.3.5 管理平台软件子系统 …………..209
第 18章智慧银行安防系统设计 ……..211
18.1 智慧银行安防国标要求…………………..212
18.1.1 视频监控系统需求 ………………212
18.1.2 入侵报警系统需求 ………………212
18.1.3 门禁控制系统需求 ………………212
18.1.4 对讲管理系统需求 ………………213
18.2 安防子系统总体设计目标 ……………….213
18.3 安防子系统分项设计 ……………………..214
18.3.1 视频监控系统设计 ………………214
18.3.2 入侵报警系统设计 ………………215
18.3.3 门禁控制系统设计 ………………218
18.3.4 IP语音对讲管理系统设计 …….220
18.3.5 其他智能应用设计 ………………221
第 19章智慧校园安防监控系统设计 …224
19.1 智慧校园安防监控系统的设计目标 …..225
19.2 总体结构设计 ……………………………….225
19.3 智慧校园安防监控系统分项设计………225
19.3.1 前端设计 …………………………..226
19.3.2 传输网络设计 …………………….227
19.3.3 后端设计（监控中心系统设计） ……………230
第 20章智慧社区安防系统方案分析 …233
20.1 视频监控系统设计 …………………………234
20.2 入侵报警系统设计 …………………………235
20.3 电梯层控系统设计 …………………………237
20.4 可视对讲系统设计 …………………………238
20.5 智能停车场管理系统设计 ……………….240
20.6 电子巡更系统设计 …………………………242
20.7 综合管理平台设计 …………………………243
第 21章森林防火监控系统技术方案 …245
21.1 前端视频监控系统 …………………………245
21.2 前端防盗报警系统 …………………………246
21.3 前端基础设施建设 …………………………247
21.4 前端供电系统 ……………………………….247
21.5 网络信号传输系统 …………………………248
21.6 监控指挥中心建设 …………………………248
第 22章电子警察的功能及技术实现 …251
22.1 前端子系统设计 ……………………………252
22.1.1 前端子系统工作原理 …………..252
22.1.2 前端子系统主要功能 …………..253
22.1.3 前端子系统的安装模式 ………..254
22.2 网络传输子系统设计 ……………………..255
22.3 后端管理子系统设计 ……………………..256
22.3.1 服务器系统 ……………………….256
22.3.2 软件服务系统 …………………….256
第 23章平安城市安防系统工程分析 …258
23.1 前端视频采集系统 …………………………259
23.2 数据传输系统 ……………………………….259
23.3 中心管理平台系统 …………………………260
23.3.1 管理平台的构成 …………………261
23.3.2 管理平台的部署 …………………261
23.3.3 手机图像业务调度 ………………262
23.3.4 云存储系统设计 …………………262
23.4 视频大数据平台设计 ……………………..263
23.4.1 大数据系统主要技术分析 …….264
23.4.2 安防大数据平台结构 …………..264
23.4.3 安防数据量来源 …………………266
23.4.4 数据量模型计算 …………………266
23.4.5 大数据系统组网设计 …………..266
23.4.6 商业发行版大数据系统优势 ….267
第 24章天网工程的技术实现 ………..268
24.1 功能实现……………………………………..268
24.2 建设目标……………………………………..269
24.3 总体设计……………………………………..270
24.4 系统架构设计 ……………………………….271
24.5 联网设计……………………………………..272
24.6 人脸识别……………………………………..272
24.7 性能指标要求 ……………………………….272
24.7.1 人脸抓拍率 ……………………….273
24.7.2 识别成功率 ……………………….273
24.7.3 单台人脸检测服务器性能 …….273
24.7.4 单台识别服务器性能 …………..273
24.8 子系统设计 ………………………………….273
24.8.1 前端设计 …………………………..273
24.8.2 存储子系统设计 …………………275
24.8.3 应用设计 …………………………..276
24.9 信息安全防护设计 …………………………277
24.9.1 信息安全入侵动机 ………………277
24.9.2 国家信息安全法律法规 ………..278
24.9.3 信息安全防护方案 ………………279
第 25章雪亮工程方案分析 …………..283
25.1 建设目标……………………………………..284
25.2 系统功能实现 ……………………………….284
25.3 子系统细化设计 ……………………………285
25.3.1 智慧前端设计 …………………….285
25.3.2 传输网络设计 …………………….291
25.3.3 综合治理中心设计 ………………293
25.3.4 平台设计 …………………………..295
25.3.5 系统安全设计 …………………….296
25.3.6 视图存储设计 …………………….296
经过近 30年的信息化建设，以宽带互联网、移动通信和企业信息化应用为代表的信息技术已经覆盖了社会生活的各个领域，我国已全面进入了信息化社会。 2015年之后，随着以大数据为基础的深度学习的快速发展，人工智能（ AI）技术开始迅速在政府、交通、金融、电子商务、公共安全、移动互联网及商务楼宇等领域展开落地应用，这标志着社会开始由信息化向智能化迈进，AI已成为了社会信息化的发展趋势。
在公共安全防范领域，以视频监控为主要应用的传统安防技术不断地向网络化、高清化与智能化方向发展，随着以平安城市为代表的社会重大公共安全防范系统工程的广泛建设及多年应用，使得在公共安全防范领域积累了海量的视频数据资源，对以大数据、深度学习为基础的人工智能应用提供了必要的支持。
2017年是人工智能安防技术应用的元年， 2020年人工智能安防系统将在以平安城市、天网工程和雪亮工程为代表的社会公共安全领域获得全面应用，并将成为下一阶段社会安防系统建设的技术发展趋势。
当前，全国各地正在大规模开展智慧城市项目建设，其中智能安防是智慧城市项目中的一个重要的基础应用系统，而以图像识别为核心的 AI技术则是目前智慧城市系统建设中唯一能够大规模落地的人工智能应用。其中，以阿里云 ET城市大脑、腾讯超级大脑为代表的智慧城市人工智能技术成为了智慧云计算、智能交通和智能安防等领域的核心技术。
新一代移动通信技术（ 5G）将激发智慧城市的无限潜力，而智能安防在智慧城市热潮下将获得高速增长，“人工智能 安防”迎来了一个新的发展阶段。 2022年我国安防市场规模将高达万亿元级别，而以视频识别应用为代表的图像传感技术将开启一个智慧物联网应用的新时代！
随着智慧城市、平安城市、天网工程和雪亮工程等重大社会智能化信息工程的建设，以 IT架构和软件平台应用为基础的人工智能安防系统已快速地向计算机网络、云计算、大数据、信息安全和人工智能等新兴技术领域全面渗透，智能安防技术从前端传输到后端，控制系统技术体系已经变得十分复杂，这就对行业从业人员提出了更高的要求。为匹配智能安全防范系统的技术要求，系统化的知识体系储备已经成为时代发展的要求。
在此背景下本书作者依托于华为、海康威视、大华股份、宇视科技和天地伟业等安防行业著名企业，以及商汤科技、旷世科技、依图科技和云从科技等新兴人工智能相关企业
技术人员的大力支持，历时 2年编写了这本《人工智能安防》并开发了与之配套的在线视频精品课程，希望能为行业人员的技术再升级及高校相关专业建设提供帮助。本书特点如下：
（1）系统：内容全面覆盖了前端、传输与后端平台控制系统，也包含工程实施、国家标准与应用案例分析等，为行业人员提供完整系统的技术体系架构。
（2）精练：对本书及其视频教程内容进行了系统化深度浓缩，去除大量与实际应用关联不大的泛化浮沫知识，基本以“干货”为主，力图实现以极简篇幅涵盖人工智能安防行业的主流应用知识体系的目的。
（3）实用：本书及其配套在线视频课程的开发以智能安防领域的最新应用技术为基础，较少涉及纯理论化知识，内容主要围绕行业技术应用这个核心，以解决行业应用所需技术与相关知识为基础。为了便于广大读者提高学习效率，本书配套提供丰富的学习资源，扫描二维码就可以下载。教学课件 PPT动画模板 3D图库安防综合方案。为了帮助读者更好地理解本书内容，作者团队以本书内容为基础同步开发了国内首套“人工智能安防”在线视频精品课程（目前在沪江网校 cctalk平台发布），并在视频内容的表现形式上进行了重大创新，全套视频以“拟态化”形式开发。所谓“拟态化”就是视频内容从产品、系统结构到应用场景采用高清实物、形象图元以及 3D场景来构建，配合逻辑动画与场景动画，使视频具有直观、清新、活泼的视觉特性，以达到降低视觉疲劳与知识理解难度的目的，让学习更轻松。
编著者 2020年 1月
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