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现代高新技术在安全防范系统中的应用
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摘要
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本文叙述了现代高新技术如CCD与CMOS摄像机，GPS、GIS与三S集成技术，人体生物特征自动识别技术，数字化与网络化安防监控技术，视频移动检测技术，新型的录像与显示技术等在安全防范系统中的应用，并展望了发展前景。
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关键词：固体成像器件
GPS GIS 三S集成 人体生物体征 数字化 网络化 光盘 OLED
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一、前言
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随着光电技术、微电子、微计算机及数字视频技术的发展，安全防范技术已由传统的模拟式而走向高度集成的小型化、数字化、智能化、网络化。由于数字信号具有频谱效率高、抗干扰能力强、失真小等模拟信号无法比拟的特点，因此，各种数字视频技术得到了迅速的发展，传统的安全防范系统已逐步转向以图像处理为核心的现代模式。
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图像的数字化解决了数据压缩的问题，从而使安全防范与网络结合起来，可以利用各种信息网络来传送，使安防系统成为一种可以无所不到的、开放的、可以根据要求自动生成的灵活的系统。随着各种专用芯片的研制成功，将把电视监控、探测报警与出入口控制整合为一体，而成为全新概念的安防系统。
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现代高新技术几乎在安防系统中都有应用，有的即将应用。下面就简要地叙述一下固体成像器件（CCD与CMOS），GPS、GIS与三S集成技术，人体生物特征自动识别技术，数字化与网络化远程监控技术，视频移动检测技术，新型的录像与显示技术等在安全防范系统中的应用。
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二、固体光电成像器件（CCD与CMOS）在安防系统中的应用
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摄像机的功能是将来自镜头的光学图像转换成随时间变化的视频信号。摄像机主要由图像传感器（即光电成像器件）、同步扫描系统、定时电路、视频放大和处理电路、视频信号同步电路、用来生成复合视频信号的合成电路等部分组成。为了在场景实时变化时提供有意义的图像，扫描的速度必须足够快--每秒钟至少有25帧。摄像机还要产生合适的同步信号，以使监视器能产生稳定的不晃动的图象。
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目前在安全防范电视监控系统的前端，主要应用的是固体光电成像器件CCD组成的摄像机。CCD摄像机现在已经发展到非常成熟。如彩色日夜型、超低照度型、超宽动态型、内置三可变镜头的一体化型以及内置镜头云台的隐蔽的快速球型等。
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CMOS固体图像传感器是继CCD固体图像传感器以后新发展起来的一种新型的固体图像传感器。这种传感器在半导体市场萧条时期，仍然保持着很好的市场增长，而且有加快替代CCD器件的优势。美国Omni
Vision最近宣称：随着公司130象素CIS技术的逐渐成熟并批量使用，300万像素的CMOS图像传感器已经解决了技术瓶颈，并有望很快推出相关产品。因此，CMOS图像传感器将很快由低档市场进驻中档市场，从而成为图像传感器中的主流产品。
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CMOS图像传感器的最大优势在于它与DSP等其他器件的亲和性，这是CCD器件无法比拟的。虽然两者都是硅器件，CCD是通过光电效应收集电荷，每行象素的电荷随时钟信号被送到模拟移位寄存器上，然后串行转换为电压。虽然，CCD技术稳定，但产品成品率低、成本高，且很难把驱动电路、信号处理电路、与CCD成象阵列单片集成，因而系统由多芯片组成。而CMOS图像传感器则能较容易地做成单芯片系统，因而可缩小产品尺寸，所以价格低，也可降低产品功耗。由于进行了高度集成，使设计简单，能缩短产品上市时间，
也更适合于便携应用。今后，CMOS将成为图像传感器中的主流。
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由于CMOS摄像机可做到钮扣大小，因此最好用于保安监视的隐形摄像。一旦提高了CMOS成像器件的光照灵敏度与信噪比，凡是过去CCD无法占领的领域，CMOS传感器都可能去发展、去开拓，到时CMOS成像器件将会达到无处不在的水平。
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三、GPS、GIS与3S集成技术
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1、GPS技术
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GSP是"全球卫星定位系统"（Global
Positioning System）的简称，是70年代初美国在"子午仪卫星导航定位"技术上发展而成的具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、精确定时、测速系统。GPS原是美国为军事目的而开发的高技术系统，主要用于战机、战舰、坦克、军车等导航定位以及导弹的制导、电子侦查、大地测量、搜索营救等业务。海湾战争后，美国将GPS系统向全世界的民用用户免费开放，在全世界任何地点任何时候的用户，只要有一台GPS接收机，均可以同时观测到4颗以上的卫星，即可通过免费接收GPS卫星提供的定位信息来精确地确定出自己所处的地理位置（经、纬度）。因此，GPS是当今最先进的自动定位地址采集系统。将已采集到的事件、目标等信息数据传输到管理中心，使之形成安全信息系统。这种卫星定位技术自动提供位置信息、在公共安全信息系统中具有十分重要的作用和地位。
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卫星定位技术在社会公共安全方面的主要应用领域有公安、银行、保险、消防、海关缉私等。它的作用是安全事故报警，防盗反劫，车队管理，调度指挥。现已建成的网络中至少有近三分之二是用于安全领域的。如北京、上海等大城市的公安部门已建立起警车、运钞车综合指挥调度系统。有些城市的银行建立了自己的运钞车GPS定位监控系统。北京市交通管理部门通过在巡逻车上安装GPS与通信设备，使解决交通事故的出警时间缩短（现在平均仅需要3.6分钟），有效地保证了主要道路的交通顺畅。
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卫星定位技术在个人安全方面的应用也显示了极大的优越性。随着通信、导航和计算机技术的不断融合，越来越多的GPS接收机将被嵌入到其它的通信计算机、安全和消费类电子产品中。在美国和日本已开发出了供老年人随身携带的GPS定位紧急呼叫器，在他们发病或需要帮助时，利用该装置可以及时发出带有位置信息的求救信息等。
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2、GIS技术
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现代GIS技术可以建立动态和实时更新的，集图形、影像、数字高程模型（DEM）一体化的三维景观模型和各种电子地图。目前它已用于武器精确制导，最佳路线计算。而110联动、呼叫中心、消防指挥、运钞车与公安交通智能化均需要大比例尺的电子地图。基于Internet网的网络GIS，可与GPS和固体成像技术相结合，从而发挥三S集成更大的功效。
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3、三S集成技术
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IBS是基于位置的信息服务，MLS是移动定位服务的英文缩写，它是GPS、GIS与网络（有线和无线）通讯技术的集成。人们可以在手机或PDA（个人数字助理）上实时地显示所在位置，寻找目标，获得与位置有关的各种信息服务。如果再将可视电话的CMOS数码摄像头集成上去，则是一种便携式的三S集成系统，在GPS信号收不到的地方，通过手机基站定位，也可以达到±50~100m精度，可用来自动监测老人、小孩、汽车所在位置，以保证人身和贵重财产的安全。
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GPS、GIS和固体成像技术（必要时加上惯性导航系统）的三S集成可以在卫星、飞机、汽车、舰船等平台上实现，构成各种定位、测量、导航和现场监控、变化监测系统，它不仅在军民两方都有应用，尤其在安防中也有广泛的应用前景。
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4、高分辨率遥感技术
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全数字的遥感技术使人们能获得从厘米到米级分辨率的可见光和不可见光的图像记录，而且可以通过细分光谱方法，同时获得纳米级分辨率的上百个波段记录，通过数字化信号无线传输方式可以使监测中心获得所摄目标的几何形状、位置、目标类别、物理特性等。美国发射的锁眼号卫星（KH11，12）能从350Km高度上分辨出地表面10cm的目标。并且利用热红外技术还可以实现夜视，对目标24小时监测等。
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