IP Video System Design Tool美国JVSG公司软件核心软件产品，最新版本为8.1，如图1所示为软件启动画面。这款IP 视频监控系统设计工具软件包括视野计算器、图形镜头焦距长度计算器、视频存储和带宽计算器、百万像素摄像机分辨率和像素密度计算器，以及许多其它辅助工具，可以轻松、快速地规划和设计专业的视频监视系统。在这个软件中可以模拟实际视频监控场景，同时对摄像机的数量优化，布局更合理，避免监控区域重复，准确的躲避障碍物，是目前市面上最好用的视频监控系统设计工具软件。

　　文/刘本军 湖北三峡职业技术学院教研室主任

　　方 波 宜昌市教育装备站网络中心主任

图1 软件启动画面

　　进入IP Video System Design Tool软件界面，软件主要有二个选项卡，分别为“视野和镜头焦距”和“网络带宽和磁盘空间”，如图2和图3所示。

图2　“视野和镜头焦距”选项卡

图3　“网络带宽和磁盘空间”选项卡

　　“视野和镜头焦距”选项卡可以使用内置的镜头计算器来计算镜头焦距、相机视野，以及在指定的距离内像素密度，并使用不同的颜色来表示监控、检测、识别和鉴定区域。“网络带宽和磁盘空间”选项卡主要计算监控系统中摄像机所需的网络带宽以及存储空间。注意由于该软件未能完全汉化，所以软件界面中显示的参数有的还是英文。

　　笔者在近二年视频监控系统规划和设计中开始尝试使用IP Video System Design Tool，它为快速轻松地设计系统提供了强有力的支持，下面就软件使用的经验技巧和注意事项来谈谈自己的体会。

　　摄像机安装图

　　“视野和镜头焦距”选项卡中最重要的子选项卡为“摄像机安装图”，系统绝大部分的参数设置在此完成，在选项卡的左侧主要是设置摄像机的相关参数：

　　(1)、Manufacturer(厂商)：软件收录了国际上有相当知名度摄像机厂商的各种摄像机，如图4-A所示，针对中国大陆仅收录了 Hikvision(海康威视)和Dahua(大华)这二家厂商的产品。如果在此没有找到相关产品的厂商，可以点击该选项参数后面的“…”按钮，在弹出的对话框中自定义相关产品的参数，如图4所示。

图4　摄像机的相关参数

　　用户可以在摄像机模型数据库中单击 “Add”按钮，手动输入产品相关参数(例如要增加现在刚推出的新产品鱼眼相机或是添加全景相机，可以设置其传感器规格、纵横比、分辨率和镜头焦距等)，来添加一个新的摄像机模型，也可以单击“Export JVSGP”按钮导入JVGP类型文件，将所需要的用户摄像机模型添加到数据库中。

图5　摄像机模型数据库

　　(2)、Model(型号)：选择摄像机厂商后，可以选择具体的摄像机型号参数，如图4-B所示。如果没有找到对应的型号或是厂商刚刚推出的新型号，可以自行设置产品的相关参数。为了更新摄像机模型数据库，可以执行系统菜单“检查新版本”命令，系统弹出的对话框中将列出远程服务器上模型数据库中摄像机的数量，如图6所示，然后单击“Synchronize(同步)”按钮来下载更新的摄像机模型数据库。

图6　检查更新

　　(3)、安装高度：摄像机的安装高度，如图4-C所示，也可以手动输入摄像机的安装高度值，这是一个非常重要的参数，有些在线镜头计算器没有考虑这项参数，计算误差较大，也可单击右侧的向上或向下的箭头来调整安装高度。

　　(4)、传感器规格：摄像机最重要的部件是图像传感器，传感器规格主要有1/4”、1/3”、1/2”、1/1.8”英寸等几种，它的大小以及与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。一般选定某厂商某款产品型号后，传感器规格不能更改，但有时可以修改其纵横比。

　　(5)、焦距(mm)：焦距是指从镜头中心到焦点(传感器)的距离，焦距越长，角度越窄。摄像机镜头的焦距可以分为短焦距、中焦距、长焦距和变焦距(又分为手动变焦和自动变焦)，可以在下拉列表中选择或是手动输入焦距值，或是单击右侧的“+”或“-”按钮来实现更精细的设置，如图4-D所示。

　　(6)、摄像机水平角度：是指水平线与摄像机中轴线的夹角度数，其值与焦距、可视角度一起决定摄像机的视野范围。

　　(7)、分辨率：是指单幅图像信号的扫描格式或显示设备的像素规格，其单位是“像素点数Pixels”，而不是“电视线TVLine”，分辨率代表水平行和垂直列的像素数目，用“水平像素×垂直像素”来表达，如图4-E所示，软件最低支持分辨率320×240，最高可达6575×4384(MP Pro)，涵盖了市面上大部分流行镜头的分辨率。

　　(8)、可视角度：镜头可视角度可分为水平视场角度以及垂直视场角度，一般水平视场角度大于垂直视场角度。镜头焦距与镜头可视角度的关系为：镜头焦距越长，其镜头的可视角度就越小。在调整可视角度时，一般只需输入指定摄像机的可视水平角度即可，也可单击右侧的　 或　按钮来自动调整，如图4-F所示，如果修改了该参数，焦距与摄像机水平角度将自动重新计算。

　　“摄像机安装图”子选项卡的右侧主要是设置摄像机视野的相关参数，如图7-A所示：

图7　设置摄像机视野等参数

　　(1)、栅格大小：是指在平面图或3D视图中将监控区域划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，可在其下拉列表中选择栅格的大小，如图7-B所示，1×1代表栅格大小实际的长和宽均为1米，也可单击右侧的“放大”和“缩小”按钮来改变栅格的大小。

　　(2)、距摄像机(mm)：软件在摄像机镜头视野区域内一般会自动设置二个模拟人，模拟人的默认高度是1.6米，在摄像机镜头下方的是一个蓝色模拟人 (女)，可在右侧其选项复选框单击来显示或隐藏模拟人，离摄像机镜头较远的是一个紫色模拟人(男)，可在右侧选项复选框单击来显示或隐藏视野模拟目标，距紫色模拟人的距离就是距摄像机(mm)的值，可在下拉列表框中选择，如图7-C所示，也可单击右侧按钮来增加或减少距离值。

　　“高 (mm)”是摄像机镜头指定焦距下视野(FOV)的高度，可单击右侧向上或向下按钮自行设置，“宽(mm)”是摄像机镜头指定焦距下视野的宽度，可单击右侧加宽或变窄，“高下限(mm)”可以指定摄像机镜头下限高度的参数，如图8所示，分别为指定下限高度分别为0和0.6m的效果。

图8　不同下限高度的效果对比

　　(3)、摄像机3D视图：在此区域有二幅画面，第一幅画面显示的是摄像机镜头视野范围内的图像，第二幅画面显示了在指定的距离点紫色模拟人(男)在摄像机镜头的脸部的显示效果以及车牌的显示效果。改变距摄像机(mm)的值，此区域的二幅画面也会实时跟随着变动，同时在软件的状态栏会显示模拟人员在指定的距离点的像素密度，如图9所示，左侧显示的镜头下方的蓝色模拟人，右侧显示的指定距离点的紫色模拟人。

图9　模拟人的像素密度

　　“摄像机安装图”子选项卡中部显示的是摄像机在一定水平角度和安装高度情况下以及无水平角度和安装高度情况下摄像机的监控范围，为了显示不同距离不同质量的监控效果，采用不同的颜色来显示相关的监控区域。英国内政部科学开发局(UK HOSDB)建议利用以下四类来确定一个闭路电视监控系统的需求：

　　1、监控：观察交通流量或人的移动，你不需要识别单个数据流运动。

　　2、检测：检测一个人在图像中的存在，不需要看清人脸。

　　3、识别：识别你认识的熟人，或者是确定某人是一张不熟悉的面孔。

　　4、鉴定：具备法律背景，记录高质量的面部图像，可以在法庭上证明某人的身份“勿用质疑”。

　　针对闭路电视摄像机，英国内政部科学开发局推荐下列数据：

　　对于IP视频监控摄像机，我们建议使用的线性分辨率来区别计算，例如像素/英尺、像素/米或面宽度像素，在欧洲标准EN 50132-7中规定如下：

　　假如需要实现“识别”区域的特定功能，设计者就需要修改摄像机的分辨率、视野宽度或者焦距数值，直到测试目标位于黄色区域(识别区)即可。

　　要设置摄像机可视区域的可视化类型，执行菜单“设置”→“摄像机可视区域设备”命令，如图10-A所示，在“可视类型”下拉列表框中选择所需的可视类型，例如EN 50132-7，如图10-B所示。

图10　选择“可视类型”

　　不同区域在摄像机3D视图下显示的效果不同，如图11所示，注意由于软件翻译汉化效果一般，结合实际使用情况，笔者建议有些专业名词稍作调整：Monitoring(监视)译为监测，Identification(标识)译为鉴定，软件自身增加二个区域(未翻译)Observation译为观察，Strong Identification译为强鉴定。

图11　不同区域的显示效果

　　平面图

　　在“摄像机安装图”中可以快速计算出的摄像机镜头焦距长度与视角、视野范围等，在“平面图”中根据这些计算出来的数据，可以选择所要安装摄像机的最佳位置以及覆盖范围，并寻找出监控系统的盲区。软件还支持从 Google Earth、百度地图等流行软件中的导出的JPEG 或BMP格式的背景图像，或者将AutoCAD DWG或* *. DXF文件直接载入到平面图，更能真实地模拟现场环境，如图12所示，显示了办公楼前安装的4台摄像机的监控区域。

图12　监控系统平面图

　　为了更真实的模拟现场环境，软件还提供添加各种模拟对象，如图13所示，包括各种测试模拟人、树、汽车、办公用品、墙壁、窗户、玻璃、门、盒子、圆柱物等，可以更清楚地看见所有的盲点和障碍物。

图13 添加模拟对象

　　单击“添加模拟对象”按钮可以添加身高1.7m的人(女)、1.7m的人(男)、身高2m的人(男)、手举SKL测试表的人(1.6m)、手举ViDi测试表的人、Rotakin以及9个不同肤色的人，如图14所示。

图14 各种不同类型的模拟测试人

图15 添加模拟对象前后对比

　　同样可以添加树、汽车等不同类型的模拟对象，注意先要在“平面图”中选择要添加的模拟对象，如图15-A所示，然后在要添加模拟对象的位置单击即可，如图15-B所示，在摄像机的监控区域内分别添加了二棵不同的树、二辆不同型号的车、四个不同类型的人以及一张办公桌，图15-C为未添加对象之前的“摄像机3D视图”，图15-D为添加对象之后的“摄像机3D视图”，非常逼真的模拟现实的环境，特别是哪个障碍物可以阻挡监控画面都显示的一清二楚，大大提高了系统设计的真实可信度。

　　3D视图

　　在“3D视图”中可以看到当前所选中摄像机镜头下显示的三维立体效果，相当于“摄像机安装图中的”的右侧“摄像机3D视图”的放大效果，如图16所示，可以单击左上方的一排按钮，分别实现向左、向右旋转摄像机，向前、向后、向左、向右移动摄像机。

图16　监控系统3D视图

　　DVR View

　　在“DVR View”中可以预览4路摄像机的画面，如图17所示，也可以选择“3×3”、“4×4”模式，预览9路、16路摄像机的画面。

图17　监控系统硬盘录像机预览图

　　网络带宽和磁盘空间

　　IP Video System Design Tool可使系统设计者查找最佳 FPS，同时根据LAN类型调整压缩比，计算出摄像机不同分辨率及数种压缩方式的所需的网络带宽与存储空间。为了计算网络带宽和存储空间，需要在添加摄像机类型后指定一些相关参数，如图18所示。

图18　设置摄像机的相关参数

　　(1)、分辨率：如图18-A所示，可以从下拉列表中选择摄像机分辨率，该列表包含PAL和NTSC等典型摄像机的分辨率(例如320×480 QVGA)，一些流行的网络摄像机的分辨率(1920×1080HD)以及最新上市设备的分辨率(6576×4384(29MP Pro))等。

　　(2)、压缩：如图18-B所示，视频压缩的格式支持MJPG、MPEG4、H.264、MJPG2000等，其中每一个类型都有多个质量水平，从低质量到高质量的选项。图像质量越好，视频所需的带宽和后续存储空间就越大，系统设计者可以在两者之间的实现最佳权衡，在特定场景中使系统的性价比最高。系统暂时不支持现在最火热的H.265格式，有可能在下一个版本中会支持。

　　(3)、帧大小*KB：软件是基于分辨率和压缩率来估计帧的大小。在某些特殊情况下可以测算实际所需帧的大小，并在该字段中指定它。

　　(4)、帧率FPS：摄像头的帧率是指在1秒钟时间里传输的图片的帧数，也可以理解为图形处理器每秒钟刷新的次数，通常用fps(Frames Per Second)表示。现在流行摄像头的帧率一般为20-30帧/秒，有些特殊场合会使用60帧/秒的帧率。

　　(5)、带宽Mbit/s：指当前摄像机所需的网络带宽。注意不同的网络类型其带宽值Mbit/s不同，例如1千兆以太网带宽约为500 Mbit/s，100兆位快速以太网带宽约为55-60 Mbit / s，10兆位以太网网络带宽约6-7 Mbit/s， WiFi 802.11g 54兆位带宽约为12-25 Mbit/s，最好摄像机所需网络带宽不超过这些带宽值。

　　(6)、磁盘空间，GB：根据前面相关参数，还包括摄像机的数量、存储的天数，计算当前摄像机的视频文件所需要的存储空间。在窗口的底部，会计算出整个视频监控系统所需的总带宽和磁盘空间。

　　软件使用注意事项

　　虽然笔者是在其官方网站上(http://www.jvsg.com/cn/)下载的中文版，但软件还有很多部分未翻译过来，同时在使用中也存在部分问题，现将一些比较重要的问题谈谈自己的使用体会：

　　(1)、软件在导入JPEG 、BMP、DWG或DXF等格式的背景图像时，软件经常卡顿、死机，在设计的过程中也会出现此类问题。

　　原因之一是有可能指定的平面图最大尺寸过小，执行菜单“设置”→“程序参数”命令，在“平面图”选项卡中可以更改下这个最大尺寸，如图19-A所示，应指定“Site Plan Site,meters”在1000以上甚至更大，可以译为”平面图尺寸/米”。

　　原因之二有可能计算机的显卡较差，可以关闭“墙壁切割区”功能，可以在“摄像机”选项卡中关闭“Walls Cut zones”选项(墙壁限制摄像机的区域)，如图19-B所示，以提高程序的性能。

图19 “平面图”与”摄像机”选项卡

图20 “3D视图”与”开放图形库”选项卡

　　原因之三有可能计算机的显卡较差，特别是三维性能较弱，可以关闭“墙的影子”以及“边缘加深”等选项，如图20-A所示，来提高系统的三维性能。

　　原因之四有可能计算机的显卡较差，特别是图形系统的性能跟不上，可以在“OpenGL”选项卡中进行设置来优化图形系统的性能和视觉质量，如图20-B 所示。“Cut Background Images”选项将所有用户加载背景图像转换成小块，例如512x512甚至更小，针对这种方式若采用比较大的背景图片的话系统负载比较大，可以选择关闭此选项，同时计算机下载和使用最新的图形卡驱动程序也是非常重要的。

　　(2)、软件与其它常用软件的对接。系统使用的自己的格式类型(*.jvsg)存储文件，一般的常用软件不支持此格式的文件，可以在系统中导出所需要的格式即可。

　　执行菜单“另存为”命令，在弹出的对话框中选择所需要保存的文件类型，系统支持JPG、PDF以及XML格式，特别是PDF格式，支持多个选项(执行菜单“Export PDF”命令)，在转换时更加方便。

　　(3)、本软件基础版是一款免费软件，它还有专业版，专业版具有基础版所有的功能， 另外还增加了用户可以用3D(内置COLLADA *.DAE文件形式)进行场景模拟，以Auto CAD 制图(DWG/DXF文件格式)导入，功能更为强大，用户可以根据的需求来选择。