2024年4月14日发(作者：索尼笔记本拆机)
索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
索尼网络监控摄像机
技术指导手册
Version 1.0
索尼（中国）专业系统集团
二〇〇九年四月十日
- I -
索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
目录
第1章 网络视频监控系统简介................................................................................5
1.1 监控系统发展的历史.......................................................................................5
1.2 网络监控摄像机...............................................................................................7
1.3 网络视频监控系统的优势...............................................................................8
1.4 本章小节...........................................................................................................9
第2章 视频编码技术和原理..................................................................................10
2.1 视频压缩的基本概念.....................................................................................10
2.2 三种常见的视频压缩方式.............................................................................11
2.2.1 JPEG和11
2.2.13
2.2.3 15
2.2.4 三种编码方式的传输比特率与图像质量之间的关系..........................15
2.3 Multi-codec视频压缩引擎技术.....................................................................16
2.4 本章小结.........................................................................................................17
第3章 索尼网络监控摄像机典型功能分析..........................................................18
3..18
3.1.1 19
3.1.2 19
3.1.3 20
3.1.4 SuperHAD 21
3.1.5 22
3.1.6 百万像素（MEGA）网络监控摄像机..................................................23
3.1.7 聚光筒功能（Light Funnel）.................................................................23
3.2 宽动态（DynaView
TM
）技术........................................................................24
3.3 动态帧合成（Dynamic Frame Integration）技术........................................25
3.3.1 帧模式......................................................................................................26
3.3.2 场模式......................................................................................................26
3.3.3 动态帧合成（DFI）技术.......................................................................27
3.4 图像稳定技术（数字防抖）.........................................................................27
3.5 动态区域遮盖技术.........................................................................................29
- II -
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3.6 移动目标侦测技术.........................................................................................30
3.6.1 传统的移动目标检测技术......................................................................31
3.6.2 智能移动检测技术..................................................................................32
3.6.3 智能目标检测技术..................................................................................32
3.6.4 DEPA智能视频分析技术........................................................................33
3.7 PoE供电技术..................................................................................................34
3.7.1 PoE标准供电系统的主要供电特性参数...............................................35
3.7.2 PoE以太网交换机为网络监控摄像机供电的工作过程.......................36
3.8 FTP服务..........................................................................................................36
3.9 动态域名解析（DDNS）服务......................................................................37
3.10 反篡改技术...................................................................................................39
3.10.1 基本术语................................................................................................39
3.10.2 反篡改技术的实现基础........................................................................40
3.10.3 反篡改基准数据的生成过程................................................................43
3.10.4 视频图像反篡改验证过程....................................................................45
3.11 其他相关技术...............................................................................................47
3.11.1 电子邮件通知功能................................................................................47
3.11.2 字符叠加功能........................................................................................48
3.11.3 无线网络功能........................................................................................48
3.12 本章小结.......................................................................................................49
第4章 索尼网络监控产品软件集成开发包..........................................................50
4.1 索尼网络监控摄像机50
4.1.1 DLL和51
4.1.2 SNC 52
4.1.3 SNC Audio 53
4.1.4 SNC Version 54
4.1.5 SNC CGI 55
4.1.6 SNC 56
4.1.7 SNC 57
4.1.8 SNC Automatic 58
4.2 索尼网络监控摄像机CGI命令介绍............................................................59
4.2.1 Motion video 60
4.2.2 Audio data 60
- III -
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4.2.3 Audio output 60
4.2.4 Still image 60
4.2.5 Setting commands 60
4.2.6 Inquiry commands of 61
4.2.7 Visca comnad .61
4.2.8 Control commands for Pan/Tilt/61
4.2.9 Configuration command for motion detection or 61
4.3 本章小节.........................................................................................................61
- IV -
索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
第1章 网络视频监控系统简介
随着安防行业的不断发展，传统的模拟闭路监控系统正在逐步地被网络监
控系统所代替。传统意义上的模拟监控摄像机、视频电缆、切换控制矩阵和监
视器的流行组合正在被网络监控摄像机、服务器的未来组合所取代。由于网络
监控摄像机本身就内置有符合网络传输协议的接口，它可以将视频、音频等信
号以数据流的形式直接输出到网络。而人们就可以通过联网的计算机任意查看
通过网络传输来的摄像机监视画面，通过拾音器等设备实时采集前方现场的声
音。此外基于计算机技术的高速发展，工程师们已经开发出许多功能强大的
软、硬件模块来弥补和扩充现有监控系统的功能。因此，在本章简要回顾视频
监控系统的发展历史的同时，也初步介绍网络监控系统的众多特点。
1.1 监控系统发展的历史
第一个阶段主要是以模拟摄像机组成的闭路电视监控系统为主。最早期的
闭路电视监控系统主要是由摄像机与监视器构成的，通过视频电缆将摄像机与
监视器以一对一的方式连接起来，系统中有多少个监控摄像机就有多少个监视
器。这种连接方式的构造相对简单，技术含量不高，但是其系统结构异常庞
大，因此刚出现不久，就逐步地被后续发展出来的新技术所取代。
摄像机与监视器之间一对一的连接方式最大的被人诟病之处在于其对监视
器的巨大浪费，因此人们发明了切换器来弥补这一方面的不足。切换器解决了
大型的监控系统对监视器的数量需求，它将摄像机与监视器之间一对一的连接
方式扩展到多对一的连接方式。同时，人们对摄像机的监视范围也提出了更高
的要求，这就导致了变焦镜头和云台的出现，此后控制器也相应的出现了。然
而由于受到技术等因素的制约，切换控制电路还是硬件电路的组合，它的切换
和控制的功能也是相对独立的。就控制器而言，它大多采用多路开关，配合多
芯电缆一对一直接连接的线控方式。尽管此时的监控系统从技术上讲已经有了
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一定程度的改进，但是传输距离近，布线复杂，操作繁琐，系统容量小，扩展
困难的弊端还是没有被从根本上解决。
二十世纪的七、八十年代，随着微处理器的出现、普及和发展，将切换和
控制功能合二为一，这在当时是一个不小的进步。然而由于采用非标系统，受
到单片机（8位，16位芯片）的限制，系统容量依然有限，而且体积大，易死
机，操作繁琐，缺乏良好的人机交互界面，联动控制方式一旦确定就难以修
改，而且系统分控采用专用通讯方式，无法与标准计算机联网，兼容性差，系
统升级困难。
第二个阶段出现了模拟和数字混合型的视频监控系统。在上世纪九十年
代，伴随着计算机多媒体技术的萌芽和发展，人们慢慢地从简单的计算机编译
和控制方式向计算机多媒体化过渡。它利用计算机显示器的高解析度，通过视
频采集卡将一路视频图像采集到计算机屏幕上显示。到了九十年代末期，监控
系统数字化的特征更加明显。为了将模拟视频监视器融入到日益庞大的数字网
络中，人们开发出了视频编码器等用于将模拟信号转换为数字信号的部件，以
满足在局域网或广域网中传输音、视频图像的需求。这种混合型的视频监控系
统不受传输视频线缆传输距离的限制，大大拓宽了音、视频信号在网络中的传
输距离，但由于它既包含了模拟控制组件，又包括了数字控制组件，使得成本
上有一定的提升。
第三个阶段则出现了全数字化的视频监控系统，它也是未来安防监控行业
的发展趋势。它是一种以数字视频处理技术为核心，综合利用计算机网络技
术，计算机软件技术，自动控制和人工智能等技术的新型监控系统。网络监控
摄像机的内部集成了数字视频处理部件，它可以将模拟视频信号通过某种压缩
算法转变为数字信号，通过机身自带的网络接口输出至外部网络中。它除了具
有传统闭路电视监视系统的所有功能，还可以与网络后端的操作管理软件相结
合，实现包括远程视频传输和回放、摄像机实时操作控制、自动差异检测与报
警联动、结构化音视频数据规划与存储等，这极大地满足了用户在使用中的各
种需求。这种新型的视频监控系统在传输距离上没有限制。原则上讲，只要有
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网络覆盖的地方，都可以应用。此外，全数字化的监控解决方案实现了用户监
视、存储和转发一体化，极大地提高了用户操作和使用的方便性和高效性。然
而其网络架构相比之下较为复杂，而且就目前而言，成本依然相对较高，但其
作为视频安防监控行业的未来发展趋势势不可挡。
1.2 网络监控摄像机
网络监控摄像机是传统监控摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品，
它不仅集成了传统的模拟监控摄像机的图像捕捉功能，还内置了数字化的压缩
控制器，将视频信号转化为M-JPEG、MPEG4以及H.264等常见格式的数字信
号用于网络传输。其内置的基于网络的操作系统，使得远端用户可在自己的
PC上使用标准的网络浏览器查看摄像机图像，同时操作管理摄像机，并根据
用户个性化的需求对摄像机做出相应的设置。此外，通过计算机软件技术开发
出的针对网络监控摄像机的管理软件，可以实现包括差异检测、智能视频分析
功能在内的众多强大功能，最大程度地满足了用户的需要，扩展了监控系统的
功能范围。
网络监控摄像机的机身还具备丰富的接口，包括I/O、模拟视频输出、网
络视频输出，音频输入输出接口以及众多不同类型的扩展插槽等，如图1-1所
示。
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通过I/O接口与音频
输出口实现报警联动
通过音频输入口与
I/O接口实现报警输入
外接无线网卡与延长线
图1-1 网络监控摄像机丰富的机身接口
1.3 网络视频监控系统的优势
网络视频监控系统在传统的监控系统基础上，融合了计算机软、硬件技术
及相应的网络通讯技术和自动化控制技术。它不仅通过计算机等设备实现了传
统监控系统的各种功能，同时还通过日益成熟的计算机技术使得这些功能变的
更加灵活和强大。因此，本节简要总结了网络视频监控系统的特点，以及和传
统模拟监控系统相比其优势所在。
1、数字化的传输网络可避免在传输过程中的信号干扰。在模拟视频信号
传输途中，不可避免的要受到各种干扰源（例如：电磁信号干扰、共地线干
扰、地环路干扰等）的干扰。这些干扰反映在监视器屏幕上是不间断的横纹或
木纹，以及严重畸变的图像画面，如图1-2所示。这在一定程度上，影响了图
像的质量，进而影响监控的效果。而数字信息抗干扰能力强，不易受到传输线
路信号干扰的影响。
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图1-2 横纹和木纹干扰
2、使用网线传输可以突破BNC线缆对传输距离的限制。在实际工程上铺
设BNC线缆时，根据线缆型号的不同，其铺设距离有一定的限制。而通过双
绞线、光纤对视频信号的传输，就可以避免出现此类问题，并且网络使用极其
方便。
3、现有的网络监控系统通常采取的是B/S和C/S网络架构。基于此可以
实现分布式的信息转发与存储的功能。其优点在于它可以解决应用环境分散，
但是数据还需要相互联系的难题。以及它可以实现均衡负载，使得各处理机之
间的相互干扰降到最低等等。
4、在实际应用中，网络监控系统还有许多其它的特点。它支持用户权限
管理的分级化，可以与GIS、MIS等系统有机集成，并且具备远程管理和调度
的能力。另外，通过无线网络传输图像也将是未来监控行业的典型应用之一。
1.4 本章小节
本章首先回顾了安防监控行业的发展历程，由传统的模拟监控系统到如今
的网络监控系统。然后重点介绍了网络监控系统的前端——网络监控摄像机的
常用功能与特点。最后重点分析了网络监控系统的优势之所在。
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第2章 视频编码技术和原理
网络监控摄像机与传统的模拟监控摄像机的最大区别在于网络监控摄像机
的内部融合了数字化的视频编码技术。该技术通过一系列程序化的图像压缩算
法将传统的模拟视频信号转换为数字视频信号，从而满足于其在数字网络中传
输的要求。同时，为了可以将图像显示在系统后端的图像显示设备（例如监视
器、数字电视等）上，还需要一个与之前图像压缩过程相对应的解压缩过程。
而图像压缩和解压缩过程中最核心的部分都不可避免地要利用到视频编解码技
术。因此，在深入了解网络监控摄像机的各项功能技术之前，有必要对视频安
防监控行业中常见的视频编码技术和原理加以阐述，力图使读者理解和掌握数
字图像信号生成过程。
本章简要介绍了视频压缩的基本概念，然后在这里着重介绍了包括Motion
JPEG、MPEG4和H.264在内的三种基本压缩方式。以及索尼网络监控摄像机
中使用的Multi-codec多编码视频压缩引擎技术。
2.1 视频压缩的基本概念
1、无损压缩（Lossless）和有损压缩（Lossy）
无损压缩：指对视频图像压缩前后的图像数据完全一致的图像压缩方式。
大多数的无损压缩方式均采用RLE行程编码算法。
有损压缩：指对视频图像压缩前后的图像数据不一致的图像压缩方式。这
主要是由于在压缩的过程中，会损失一些图像和音频信息，并且丢失的信息不
可恢复。
在不是十分计较图像质量的场合，目前很多高压缩率的压缩算法均为有损
压缩。采用有损压缩技术对图像进行压缩，尽管图像细节会有所缺失，但是可
以获得更低的数据压缩结果，以达到利于图像存储和传输的目的。
2、帧内（Intraframe）压缩和帧间（Interframe）压缩
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帧内压缩又叫做空间压缩（Spatial compression）。在压缩过程中，视频压
缩算法仅以一帧的数据为单位，而不考虑相邻帧之间的冗余信息。帧内压缩一
般采用有损压缩算法，由于帧内压缩时各个帧之间没有相互联系，所以帧内压
缩一般情况下得不到很高的压缩率。
帧间压缩是基于视频图像或动画中相邻的前后两帧信息变化很小的特点而
产生。由于连续相邻两帧之间具有某些冗余信息，因此在压缩的过程中，针对
相邻帧之间的冗余信息就可以一定程度的提高压缩率。帧间压缩又叫做时间压
缩（Temporal compression），它一般是无损的。
2.2 三种常见的视频压缩方式
在目前安防监控行业中，网络监控摄像机有三种常用的视频压缩方式，分
别是Motion JPEG、MPEG4和H.264。以下将对这三种常见的视频压缩方式分
别加以阐释。
2.2.1 JPEG和Motion JPEG
JPEG编码格式是一种满足行业标准的图像压缩格式，主要应用于保存和
显示高品质的静态图像。当针对移动目标进行捕捉时，每秒可以容纳25帧，
这种压缩方式又被称为Motion JPEG。在使用Motion JPEG压缩方式时，针对
每一幅图像都使用帧内压缩的方法（如图2-1），因为在这种编码方式下，帧内
压缩是唯一的一种压缩方法，同时相比MPEG4和H.264而言，采用Motion
JPEG编码格式的图像容量要大于采用MPEG4和H.264两种编码格式的图像
容量。
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图2-1 帧内压缩方法
Motion JPEG编码方式的优点在于它可以获取清晰度很高的视频图像，而
且可灵活设置每路视频的清晰度和压缩帧数。而其不足之处在于在带宽有限的
情况下，时而会出现丢帧现象，因此在保证每路都必须是高清晰的前提下，完
成实时压缩对编码器的计算能力要求很高。另外这种编码方式的压缩效率较
低，存储空间占用较大。
特别地，索尼网络监控摄像机家族的全部产品均支持Motion JPEG的编码
方式。在使用中还可以针对Motion JPEG的图像大小设置多个压缩级别，不同
的级别对应着不同的图像质量（如图2-2、图2-3所示）。
Level 1Level 5Level 10
图2-2 索尼网络监控摄像机Motion JPEG编码方式不同压缩级别的压缩效果
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图2-3 索尼网络监控摄像机Motion JPEG编码方式下压缩比与图像质量的关系
2.2.2 MPEG4
MPEG4是一种影音串流视讯压缩技术及商业标准格式。它的视频压缩算
法能够提供极高的压缩比，同时它可以减少对数据的损失。
MPEG4的帧类型包括I帧、B帧和P帧。其中I帧称为参考帧，是其它帧
都参考的起始帧，所以I帧是一个能够完全记载这一帧图像全部数据的帧。B
帧是双向预测帧，是根据与前后一帧图像的比较而得到的帧。P帧是前向预测
帧，是根据与前一帧图像的比较，去掉与前帧相似的数据而构成的帧。
MPEG4编码方式中的一组码流是由1个I帧和若干个P帧构成的（如图
2-4所示）。其中I帧使用帧内压缩技术，对I帧的压缩过程与采用Motion
JPEG方式对一帧的编码过程相似。当针对图像进行检索时，I帧是非常重要的
具有指标性的部分。而P帧使用的是帧间压缩技术，由于P帧中只记载着码流
中相邻两帧的差异，因此在监控画面中静止部分比较多时，P帧中所包含的数
据容量要远远小于I帧所包含的数据容量，从而可以大大降低MPEG4码流的
容量大小，应用在网络传输时这是至关重要的。通常情况下，B帧记录的内容
是由用户自行决定的。但是由于码流中很多B帧的存在，容易造成图像的流畅
性下降，因此索尼网络监控摄像机所采用的MPEG4算法中，为了获得更加流
畅的图像效果，其放弃了对B帧的压缩，只压缩并传输I帧和P帧。
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当画面中的运动物体较多时，由于P帧所占大小不断变化，所以在网络传
输时，所占带宽也将会有所变化。但通常情况下，实际带宽会围绕着设定带宽
值上下波动。
图2-4 MPEG4的码流构成
基于前述P帧的构成机制，P帧中记录着前一帧与目前帧之间的差异。为
了计算相邻两帧之间的不同，索尼网络监控摄像机使用的压缩算法首先将图像
画面划分为大小相同，位置不同的块（区域），这里每个块是由16×16像素组
成（如图2-5所示），以后的计算将是以每个块为基础，在前后相邻两帧之间
使用移动矢量叠加合成的方法来计算相邻两帧之间的差异。而为了获得更高的
图像压缩效果，有时也会以8×8像素为基础或者其它的块大小为基础作为执
行压缩时的最小单位。因为在获得的图像质量相同时，图像块被划分的越小，
对于两帧画面的差异计算就越精确，从而就可以达到更高的压缩比。
图2-5 索尼网络监控摄像机MPEG4编码采用的动态补偿块
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2.2.3 H.264
H.264是建立在MPEG4压缩技术的基础上，通过使用大量高效的压缩技
术，而得到的一种具备高质量图像的同时，又低消耗带宽的视频压缩技术。
H.264是在MPEG4编码方式中动态补偿块大小划分方式的基础上对其加
以改进，不仅仅限制16×16像素的大小，它可以将图像画面任意划分成多个
部分（如图2-6所示），每个部分的大小只需要满足如图2-7所示的7种形式中
的任意一个即可。基于此，H.264编码方式可以根据图像画面中移动部分的位
置来更精确地划分整个图像画面。如果某个区域中的动态画面比较多，那么在
这个区域就可以将动态补偿块划分的更小，从而有利于得到更出色的图像压缩
质量。由于在H.264编码方式下的图像压缩更加精确，也就意味着相比
MPEG4编码方式而言，被传输的图像数据更小，从而H.264的编码效率要优
于MPEG4。然而使用H.264对图像画面进行编码需要大量精确的计算，因此
相比MPEG4而言这也会耗费更多的系统资源。
图2-6图像画面划分示意 图2-7 索尼网络监控摄像机H.264的动态补偿块大小
2.2.4 三种编码方式的传输比特率与图像质量之间的关系
Motion JPEG、MPEG4和H.264三种编码方式之间传输比特率与图像质量
之间的关系如图2-8所示。
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图2-8 三种编码方式之间传输比特率与图像质量之间的关系
由图中可以分析得知，在获得相同的图像质量基础上，Motion JPEG占用
的网络资源最大，而MPEG4和H.264两种编码方式相对较少，因此通过这两
种编码方式得到的视频图像更加适合在网络中传播。而如果不考虑网络带宽的
占用情况，采用Motion JPEG编码方式将会获得更高的图像质量。
2.3 Multi-codec多编码视频压缩引擎技术
某些型号的索尼网络监控摄像机具备应用Motion JPEG和MPEG4两种编
码方式同时进行编码的能力，这将为用户的使用提供极大的方便。例如，当用
户需要实时观看前端的监控图像时，可以选择对MPEG4码流进行解码，因为
它的流畅性当对较好。而在存储时，可以选择存储具有更高清晰度的Motion
JPEG格式的图像，这种方法可以同时满足用户观看和存储两方面的需求。（如
图2-9所示）
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图2-9 Multi-codec多编码视频压缩引擎技术
2.4 本章小结
为了更好地理解网络监控摄像机的功能特点，本章着重讲述了基本的视频
编码技术和实现原理。首先从视频压缩的基本概念着手，详细介绍了三种常见
的视频压缩格式，包括了对图像压缩过程的介绍和其优势所在之处。之后对比
了三者之间在实际使用中传输比特率和图像质量之间的关系，并以图示加以对
比。最后，简要介绍了索尼网络监控摄像机中使用的Multi-codec多编码视频
压缩引擎技术，这种技术在使用中可以极大地满足用户在观看和存储两方面的
需求。
下一章，我们将开始讲述索尼网络监控摄像机的各项功能实现。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
第3章 索尼网络监控摄像机典型功能分析
在前述视频编码技术的基础上，本章将以索尼网络监控摄像机为主，详述
截止到第四代索尼网络监控摄像机所应用到的各项新技术和新功能。包括索尼
新一代的CCD产品，以及各种数字图像优化功能、强大的网络通讯功能、安
全访问控制功能等各种典型功能。
3.1 CCD
CCD（电荷耦合器件）是一种半导体装置，它能够把光信号转化为电信
号。CCD上容纳着许多微小的光敏物质（如图3-1所示），这些微小光敏物质
被称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也
就越高。当CCD表面感应到光时，将所有的像素所产生的信号加在一起，就
构成了一幅完整的画面。
图3-1 CCD的微观结构
索尼公司从上世纪70年代开始研发CCD产品，迄今为止在市场上已经陆
续推出了HyperHAD CCD、SuperHAD CCD、ExwaveHAD CCD、
SuperExwave CCD等型号的产品。2008年，在之前产品的基础上，又最新推
出了SuperHAD CCD II和ExwavePRO CCD。目前，这些CCD产品已被广泛
应用于各种型号的监控摄像机中，为中国的安防监控行业做出了极大的贡献。
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3.1.1 SuperHAD CCD
相比HyperHAD CCD而言，SuperHAD CCD通过优化CCD中感光介质的
排列形状，一定程度上提高了光束通过CCD时的有效利用率，从而提高了整
体感光度（如图3-2所示）。
HyperHAD CCD SuperHAD CCD
图3-2 SuperHAD CCD与HyperHAD CCD的对比
3.1.2 ExwaveHAD CCD
与前一代CCD相比，ExwaveHAD CCD在每个像素点的彩色滤光片和图
像防护层之间添加一块内部透镜。这些内部透镜的作用是将光线汇聚起来，使
更多的光通过光传感器，从而提高CCD的灵敏度。前一代CCD与
ExwaveHAD CCD的光谱感光度比较结果如图3-3所示。就相同波长的光而
言，ExwaveHAD CCD的感光度比前一代CCD的感光度有明显的提高。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
图3-3 ExwaveHAD CCD与前一代CCD的对比
3.1.3 SuperExwave CCD
SuperExwave CCD通过改进ExwaveHAD CCD中光电二极管的结构，进
一步提高了CCD的灵敏度，特别是大幅提高了近红外光区的灵敏度。如图3-4
所示，在750nm～1000nm的区域，SuperExwave CCD的感光能力要明显好于
ExwaveHAD CCD。两款CCD的拍摄效果对比如图3-5所示（拍摄环境：在暗
室中使用LED灯作为光源。光波长950nm，物距1m。）。
图3-4 ExwaveHAD CCD与SuperExwave CCD的光谱感光度对比
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图3-5 SuperExwave CCD与ExwaveHAD CCD的拍摄效果对比
3.1.4 SuperHAD CCD II
在SuperHAD CCD的基础上，索尼公司在2008年又发布了新一代的
SuperHAD CCD II。SuperHAD CCD II是SuperHAD CCD的升级产品，它继承
了SuperHAD CCD经济性的同时，通过增大感光区面积，从而获得了超高的
灵敏度，如图3-6所示。
SuperHAD CCD SuperHAD CCD II
图3-6 SuperHAD CCD与SuperHAD CCD II的基本结构图
两款CCD在相同条件下（0.14lx）拍摄得到的图片也有显著的不同，如图
3-7所示。可以看出，在低照度环境下使用SuperHAD CCD II的摄像机拍摄得
到的图片更加清晰。
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图3-7 SuperHAD CCD II与SuperHAD CCD的拍摄效果对比
3.1.5 ExwavePRO CCD
ExwavePRO CCD是索尼公司在2008年推出的另外一款仅应用于网络监控
摄像机中的CCD产品。与之前的产品相比，这款ExwavePRO CCD采用了增
强型彩色补光滤光片代替原有的普通滤光片，从而大幅提高CCD的灵敏度。
并且ExwavePRO CCD的图像扫描方式由隔行扫描更新为逐行扫描，使得其拍
摄移动目标的图像更加清晰，如图3-8所示。这两种方法都一定程度上提高了
在光照不足的环境下，对移动目标等动态图像捕捉的效果。
图3-8 逐行扫描的拍摄效果
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
3.1.6 百万像素（MEGA）网络监控摄像机
基于ExwavePRO CCD的超高灵敏度，索尼公司在2008年研发并推出了
三款拥有百万像素拍摄效果的网络监控摄像机。这些摄像机拍摄的图片分辨率
最大可以达到1280×960。由于其分辨率是传统监控摄像机最大分辨率的四
倍，因此其图像信息量也是传统摄像机拍摄图片信息量的四倍，如图3-9所
示。从图示中可以看到，当把图片细节位置放大时，使用百万像素摄像机拍摄
得到的图片的清晰度明显好于传统摄像机拍摄的图片。
图3-9 百万像素摄像机的拍摄效果
3.1.7 聚光筒功能（Light Funnel）
索尼公司出品的三款百万像素摄像机均具备了聚光筒功能。此功能尤其适
用于在光线条件差的环境下拍摄到更加清晰的图片。
简单的说，聚光筒功能的实现就是通过将四个像素点的光强聚合到一点的
方法（如图3-10所示）来提高CCD的灵敏度，从而获得低照度下更清晰的图
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
像效果，如图3-11所示。对比图示中使用的摄像机分别为索尼公司的SNC-
DM110与其它某品牌的同配置摄像机，环境光照强度为1lx。
图3-10 聚光筒功能的实现原理
图3-11 聚光筒功能的效果对比
3.2 宽动态（DynaView
TM
）技术
当监控画面中既包含了由于强光源（日光、灯具或反光等）照射而形成的
高亮度区域，又包括由于阴影、逆光等造成的阴暗区域时，摄像机输出的图像
会出现亮区因曝光过度成为白色，而暗区因曝光不足成为黑色的情况，从而严
重影响到图像的质量。
宽动态技术是在图像画面亮暗对比非常强烈的情况下，使摄像机清晰呈现
监控现场所有影像而运用的一种技术。宽动态技术能使摄像机在暗区获得明亮
图像的同时使亮区不受过饱和的影响。具备宽动态技术的摄像机能对监视区域
分别使用高速快门和低俗快门进行两次曝光，然后将生成的两幅图像组合叠加
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得到一副合成图像，从而能获得图像暗处细节的同时，图像的亮处又不至于过
度饱和。
宽动态技术的效果如图3-12所示。图1是使用普通快门拍摄的画面，其
亮区由于过度曝光而呈现白色，无法识别该区域内的有用信息。图2是使用高
速快门拍摄的画面，其暗区由于曝光不足而呈现黑色，仍然无法识别该区域的
有用信息。而采用宽动态技术的摄像机具备将使用不同快门速度拍摄的两幅图
片叠加而合成一副同时兼顾亮区与暗区效果的新图片，如图3所示。因此即使
是在光线明细对比强烈的环境下，使用宽动态技术仍然可以使用户得到相对清
楚的图像画面。
图3-12 宽动态技术效果举例
3.3 动态帧合成（Dynamic Frame Integration）技术
目前共有两种常见的CCD扫描模式，分别为隔行扫描和逐行扫描。就视
频安防行业来讲，隔行扫描的CCD具备更高的灵敏度，而逐行扫描的CCD拍
摄的图像具有更高的垂直分辨率，而这有助于减少画面中由于目标移动而造成
的影像模糊的发生。现在安防行业中使用隔行扫描技术的CCD居多，那么如
何保证隔行扫描的CCD也具有相对出色的动态图像质量呢？索尼公司使用动
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态帧合成技术来解决这一类的问题。
当网络监控摄像机使用隔行扫描CCD时，生成一帧画面的技术有两种：
帧模式和场模式，DFI技术就是基于这两种基本方法而对图像加以优化的。因
此，下面我们在介绍DFI技术之前，先对这两种技术加以简要的介绍。
3.3.1 帧模式
帧模式是将相邻的两场合并起来，而得到一帧图像的方法。使用这种方法
得到的图像具有较高的垂直分辨率，尤其适用于对静态物体的拍摄。然而对于
移动物体而言，由于摄像机将依次扫描这两个场，运动物体在第二个场中将移
动到不同于第一个场的位置，所以使用帧模式会由于物体的移动而产生画面模
糊，也称之为“拖尾”。如图3-13所示，当采用帧模式时，画面中静态物体的
部分会有很高的垂直分辨率，但是动态物体的部分，由于相邻两场扫描的时间
有先后之分，所以会造成移动物体的“拖尾”现象。
3.3.2 场模式
场模式仅保留扫描时获得的偶数场图像信息，而其对应的奇数场图像是通
过将偶数场的相邻两行的图像运用插值算法而生成的，由此获得一副“类”逐
行扫描的图像。
由于使用场模式生成的图像的奇数行是通过它相邻的两个偶数行运用插值
算法生成了，所以场模式能够有效地减少由于物体运动而造成的“拖尾”现象
的发生。然而它也有一些不足之处，例如，场模式中的奇数场的图像是通过合
成得出的，所以使用这种方法获得的图像垂直分辨率是帧模式的一半。同时对
于静态物体的拍摄，应用场模式生成的图像会生成锯齿边缘。如图3-13所
示，采用场模式可以有效降低拍摄时由于物体的移动而产生的模糊现象，而就
静态部分而言，由于奇数场是通过合成插值而得的，所以会出现锯齿边缘。
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3.3.3 动态帧合成（DFI）技术
DFI技术分别利用了帧模式和场模式的优势而生成一帧图像。它首先以两
个像素为基准计算一副图像中的动态部分，然后利用场模式对动态部分加以处
理，同时利用帧模式对静态部分加以处理。使用这种方法，既获得了较高的图
像垂直分辨率，又有效地减少了“拖尾”现象的发生，如图3-13所示。
应用DFI技术，索尼网络监控摄像机即使在低光照的情况下，也能获得清
晰、平滑的监控画面。
图3-13 动态帧合成（DFI）技术示意图
3.4 图像稳定技术（数字防抖）
在户外监控或移动监控时，由于环境因素的影响，不可避免地会造成摄像
机抖动，从而影响到监控画面的质量。应用图像稳定技术，可以有效降低由于
外界环境造成的图像抖动。下面将开始介绍图像稳定技术的实现原理。
图像稳定技术首先在图像最外围部分划分出5％的边界区域用于后期的画
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
面补偿（如图3-14所示），并且将整个图像划分为一个8×8块的矢量矩阵
（如图3-15所示）。利用摄像机自带的存储空间内存储的30帧图像，通过块
匹配算法（BMA）一帧一帧地比较每一个矢量矩阵块，从而获得8×8个块移
动矢量（如图3-16所示）。在比较的过程中，将那些由于监控现场中的物体或
人引起的块移动矢量忽略掉，只利用那些由于摄像机的抖动而造成的块移动矢
量来合成一个针对整幅画面的新移动矢量（如图3-17所示）。接下来，向新移
动矢量相反的方向来移动拍摄的画面，移动的大小为新移动矢量的大小（如图
3-18所示）。
图3-14 首先划分5％的边界区域用于后期的图像补偿
图3-15矢量矩阵 图3-16 块移动矢量
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图3-17 新合成的移动矢量
图3-18 监控画面的更新
当摄像机的震动频率接近2Hz左右时，上述图像稳定技术会自动发挥作
用，从而有效减轻由于摄像机的抖动造成的监控图像的晃动。
3.5 动态区域遮盖技术
在安防视频监控应用中，动态区域遮盖技术通过遮盖监控画面中的特定区
域来保护个人的隐私。在工程使用中，例如民宅的窗户或门口，以及24小时
自助银行ATM机的密码输入键盘等区域，都是不允许随意被监看到的，这时
针对快球型摄像机而言，就要使用动态区域覆盖技术将摄像机监控画面中的隐
私区域遮盖起来。
为了达到屏蔽隐私区域的目的，目前许多网络监控摄像机的厂商通过后端
管理软件来实现这项功能，或者是在录像回放时对监控画面加以处理，希望这
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
样可以达到遮盖住特定区域的目的，而却没有将这项技术融入监控摄像机本
身，这就引起了很大的争议。因为监控画面在传输过程中，如果遭到恶意窃
取，就会有泄露隐私的风险。而索尼网络监控摄像机不依赖于任何辅助软件就
可以实现这项遮盖隐私区域的功能。以下将要开始介绍动态区域遮盖技术的实
现原理。
首先选定一个待屏蔽的区域，然后摄像机会自动生成一个效果图用于代替
这个区域，并且此时摄像机的PTZ参数与被屏蔽的区域一起被保存在摄像机
自带的缓存中。当转动摄像机时，利用新的PTZ参数通过计算生成一个新的
区域继续遮盖住原先的隐私区域（如图3-19所示）。由于计算和反应的时间不
超过50ms，所以可以忽略PTZ的移动速度对被遮盖区域的影响。
图3-19 动态区域屏蔽技术示例
3.6 移动目标侦测技术
在网络监控摄像机中，另外一项十分常见的功能是移动目标侦测功能。通
过组合设置需要监控的事件触发条件，可以有效地替代传统监控中的人工分
析，从而实现全自动化的监控目标并且提高监控的效率，避免由于人为因素导
致的误报和漏报情况的发生。移动目标侦测功能的另外一种典型应用是可以大
大降低系统对于大容量存储空间的依赖。目前针对需要监控场景的不同，一方
面可以根据用户的需求，通过调整一些重要指标的设置（例如：图像编码方
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
式、图像分辨率、带宽等）有效地降低监控图像的存储占用情况；另一方面可
以通过利用报警触发的录像机制来取代全天候24小时的录像机制，从而可以
大大缓解无用信息对存储介质容量的消耗。相比之下，由于后者能够完整记录
报警事件的同时，还可以最大程度地保证图像的清晰度和流畅性，因此移动目
标侦测功能从出现至今就被广泛地应用。
下面我们将开始介绍索尼网络监控摄像机中使用的移动目标检测技术，以
及基于这种技术而研发的DEPA智能视频分析技术。
3.6.1 传统的移动目标检测技术
索尼第一代网络监控摄像机中实现的动态目标检测技术十分简单，由于它
只采用M-JPEG的编码方式，所以其实现移动目标检测的原理就是比较相邻两
帧的像素平均亮度变化值。如果以单个像素为基础的亮度变化超过了预先设定
的阀值，那么就可以判定在监控画面中有移动目标的出现，并产生相应的报警
触发信号。如图3-20所示。
图3-20 基于像素亮度变化情况的移动目标检测技术
基于MPEG4编码方式的移动目标检测方法利用了MPEG4编码方式自有
的特性（参见2.2.2节中对于P帧的介绍）。由于在每一个最大块中的移动矢量
都包含着块运动方向、速度大小等移动信息，所以通过这些块移动矢量的叠加
合成就得到了整幅图像的运动合成矢量的移动信息。如果运动合成矢量的移动
信息超过了预先设定的阀值，那么就可以判定在监控画面中有移动目标的出
现，并产生相应的报警触发信号。如图3-21所示。
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图3-21 基于运动合成矢量变化情况的移动目标检测技术
3.6.2 智能移动检测技术
正如前文所述，传统的移动目标检测技术是以相邻的两帧做比较，然而在
某些特定的环境中，仅仅通过连续两帧的变化情况来判断是否有移动目标的出
现，未免会造成误报的发生。而智能移动检测技术是将当前帧与过去连续15
帧加以比较，使得对于移动目标出现与否的判断更加精准。
通过这种对连续15帧进行比较的方法，智能移动检测技术一方面可以对
监控画面中的每个物体其实际运动状态加以区分，并且可以忽略掉那些处于反
复运动模式下的物体，只对那些运动状态改变的物体做出报警（例如智能移动
检测技术可以忽略掉摇摆的树叶以及水面的涟漪），从而减少错报的产生。另
一方面该技术还可以对摄像机的晃动和移动目标的出现加以区分，这也可以减
少错报的产生。智能移动检测技术还不受摄像机编码方式的影响，可以在M-
JPEG、MPEG4以及多重编码时正常工作。
3.6.3 智能目标检测技术
索尼网络监控摄像机通过使用智能目标检测技术，可以判断监视区域中是
否有可疑物品的出现，以及是否有贵重物体被移出监视区域。这项功能可以被
用来检测是否有可疑物体被放置在公共区域中、是否有交通事故的出现或者非
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
法停车的情况发生，同时也可以被用来看管贵重物品。
智能目标检测技术的实现原理如下：首先摄像机会捕捉一幅图像作为基础
图像，并且将这幅基础图像存储在摄像机自带的缓存中（如图3-22中图1所
示）。然后摄像机将后续捕捉的图像与基础图像加以比较，如果通过比较发现
有变化区域的出现，那么就将其标记为“嫌疑区域”（如图3-22中图2、图3
所示）。其后继续按此方式处理。通过一段时间（此时间可以通过用户自行设
定）的等待，摄像机会对每一个报警嫌疑区域加以处理，如果该区域持续被标
记为嫌疑区域，那么就将其判定为报警目标，并且产生报警信号（如图3-22
中图4所示）。否则，取消该区域的嫌疑标记。同时摄像机会以一定频率来更
新基础图像，以减少误报和漏报情况的发生。
图3-22 智能目标检测技术实现原理图示
3.6.4 DEPA智能视频分析技术
目前传统的智能视频分析主要由有两种解决方案，一种是基于软件的解决
方案，即全部的智能视频分析都依靠软件系统来完成。由于进行视频分析需要
比较高的帧率，所以有巨大的视频图像需要进行传输，这对网络的要求很高。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
同时后端软件系统需要完成所有的视频分析功能，这对系统硬件的要求是非常
高的，需要购买价格昂贵的高端服务器。即使这样，每一台服务器能够处理的
智能事件数量和摄像机数量也非常有限。另外一种是基于硬件的解决方案，即
智能视频分析由专门的硬件设备来完成。前端的模拟视频信号传到专门的智能
分析设备，由该设备来进行模数转换和智能视频分析，处理完成后的数字视频
信号和报警信息再传到后端进行录像和报警响应。这种方案的核心是要求智能
分析的硬件设备有比较高的性能。这种硬件处理设备一般价格比较昂贵，而且
只固化了一种或几种事件分析功能，不易升级扩展，缺乏灵活性。
DEPA智能视频分析技术是集成了智能移动检测技术和智能目标检测技术
的移动目标分析技术，它将传统的处理任务分到两个独立的部分完成。前端的
智能网络监控摄像机首先把监控目标与环境干扰区分开，然后提取移动或固定
的目标，把目标信息打包并作为分开的数据流发送至后端。后端的智能监控管
理软件接收并记录从摄像机发送过来的目标数据，然后筛选与预设条件相符的
目标或事件，并且产生报警和关联录像。DEPA智能分析技术的分布式结构把
传统的分析任务分散到前端摄像机和后端软件两部分，使得整个系统在具有高
效的视频分析能力的同时，其前、后端都没有繁重的处理任务。
3.7 PoE供电技术
PoE（Power over Ethernet）技术是指不改变现有的以太网布线基础架构而
为一些基于IP的网络终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络监控
摄像机等）在传输数据信号的同时，还为其提供直流供电的技术，也通常被简
称为以太网供电（如图3-23所示）。在网络监控系统中使用PoE供电技术，网
络监控摄像机无需使用额外的电源，同时可以把摄像机通过UPS集中进行供
电和管理，这样一方面可以节省安装成本，另一方面还可以对前端设备进行远
程复位等管理和操作。
IEEE 802.3af标准是基于以太网供电系统PoE的新标准，它在IEEE 802.3
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
的基础上增加了通过网线直接供电的相关标准，是对现有以太网标准的扩展，
也是第一个关于电源分配的国际标准。IEEE 802. 3af标准明确规定了远程系统
中的电力检测和控制事项，并对路由器、交换机和集线器通过以太网电缆向IP
电话、安全系统以及无线LAN接入点等设备供电的方式进行了规定。
一个典型的以太网供电系统是在配线柜里保留以太网交换机设备，用一个
带有PoE供电功能的交换机给局域网的双绞线提供电源。在双绞线的末端，该
电源用来驱动IP电话、网络监控摄像机、无线接入点或其他设备。通常情况
下，为了避免由于断电造成的损失，通常会选用一个UPS。
图3-23 PoE供电技术的示意图
3.7.1 PoE标准供电系统的主要供电特性参数
1、电压在44～57V之间，标称值为48V；
2、允许最大电流为550mA，最大启动电流为500mA；
3、典型工作电流为10～350mA，超载检测电流为350～500mA；
4、在空载条件下,最大需要电流为5mA；
5、为PD设备提供3.84W～12.95W五个等级的电功率请求，最大不超过
13W。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
3.7.2 PoE以太网交换机为网络监控摄像机供电的工作过程
1、支持PoE供电的交换机在端口输出很小的电压，用于检测其对应的线
缆终端是否已经连接到一个支持IEEE 802.3af标准的网络摄像机。
2、当检测到摄像机后，PoE供电交换机会为该摄像机按照其具体类型进
行分类，并且评估该机型所需的功率损耗。
3、在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内，交换机开始从低电压
向摄像机供电，直至提供48V的直流电源。
4、为摄像机提供稳定可靠的48V直流电压和最大不越过13W的功率消
耗。
5、当网络监控摄像机从网络上断开时，交换机就会快速地（一般在
300ms～400ms之内）停止为其供电，并重复进行第1步检测过程以检测线缆
的终端是否连接新的摄像机。
3.8 FTP服务
用户联网的一个好处是可以实现信息共享的服务，而实现信息共享的最常
用的协议就是FTP协议。用户可以通过一个支持FTP协议的客户端程序，连
接到在远程主机上的FTP服务器程序。用户通过客户端程序向服务器程序发出
命令，服务器程序响应并执行用户所发出的命令，并将执行的结果返回到客户
主机。
索尼网络监控摄像机利用其自带的存储空间为用户提供FTP的存储和访问
服务。在使用中，它既可以作为服务器被其它设备访问，也可以作为客户端访
问其它设备。在使用摄像机的FTP服务器功能时，用户可以找到存储在摄像机
自带的内存空间或扩展存储空间中的音、视频文件，并且可以将这些文件下载
到本地磁盘。也可以使用摄像机的FTP客户端功能在摄像机产生报警信号时，
可以将其捕获的音、视频文件发送给预先指定的FTP服务器。
当使用摄像机的FTP服务器进行文件的存储时，文件在FTP服务器中是
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
以树状的文件夹形式存在。如图3-24所示。当采用报警录像并使用预报警与
后报警功能时，如果使用MPEG4的编码方式，在FTP服务器中的文件后缀保
存为*.m4f；如果使用Motion JPEG的编码方式，在FTP服务器中的文件后缀
保存为*.jpf；如果不打开预报警和后报警功能，在FTP服务器中的文件后缀保
存为*.jpg。
图3-24 FTP服务器中的文件结构树
3.9 动态域名解析（DDNS）服务
在通过网络访问前端监控摄像机时，通常情况下我们都需要通过一个固定
的IP地址来访问摄像机，然而购买一个固定IP地址的费用相对高昂，基于
此，索尼网络监控摄像机中集成了DDNS的服务，从而为用户提供一种全新的
解决方案。它可以捕获摄像机每次联入网络时变化的IP地址，然后将其与某
个域名相对应，从而可以实现通过域名远程访问监控摄像机。
DDNS（Dynamic Domain Name Server）动态域名解析服务是将摄像机的
动态IP地址映射到一个固定的域名解析服务器上。当摄像机每次连接网络的
时候客户端程序就会通过信息传递把该主机的动态IP地址传送给位于服务商
主机上的服务器程序，服务器程序负责提供DNS服务并实现动态域名解析。
DDNS的服务流程很简单，如图3-25所示。首先在局域网内部的任一网
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
络监控摄像机上运行DDNS客户端，客户端会将IP地址的更新信息发送给远
端的DDNS服务器（例如索尼公司的DDNS服务网站：
和），接下来相关的设备注册服务器和DNS服务
器上的信息也将被更新，并开始提供更新之后的动态域名解析服务。当有用户
需要远程访问摄像机时，通过相关的DNS服务器提供的域名解析服务就可以
完成动态域名解析服务，从而可以直接定位到网络监控摄像机所在的局域网网
关出口处的公网IP地址，最后再通过端口映射（如图3-26所示），就可以找到
所要访问的摄像机了。
图3-25 DDNS服务流程图
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
图3-26 DDNS服务中的端口映射
3.10 反篡改技术
索尼网络监控摄像机可以提供反篡改技术。这是一种基于公共密钥基础结
构（PKI）的数字签名技术。每部摄像机都会被创建一个数字证书，并对该摄
像机拍摄的所有图像应用元数据的形式进行数字签名。在后端平台管理软件
上，将解码后的数字签名与接收到的图像的元数据进行校对，从而保证一部摄
像机制作的图像仅对该摄像机来说是唯一的。（就可考证的资料而言，目前只
能确定MJPEG的编码方式实现了反篡改功能，至于MPEG4与H.264两种编
码方式是否也实现了该功能则有待于获取进一步的信息。）
接下来，本节将重点讲述反篡改技术的实现过程和原理。
3.10.1 基本术语
1、证书。一种数字证书，其格式遵循X.509版本3。X.509是安全认证系
统的核心，提供了通信实体鉴别机制，并规定了实体鉴别过程中广泛适用的证
书语法和数据接口，所以X.509也被称之为证书。
2、证书发行链条。一系列数字证书之间的逻辑关系。以下将主要涉及到
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
摄像机的数字证书与子CA证书之间的关系，以及子CA证书和根CA证书之
间的关系。
3、反篡改基准数据。这是由索尼网络监控摄像机产生的一组数据，用来
证明原视频数据的有效性和真实性。
4、验证算法。在软件平台上运行的一组验证算法，它可以证实来自于前
端摄像机的原始数据未被非法修改。
3.10.2 反篡改技术的实现基础
一套可实现反篡改功能的索尼网络监控系统通常至少包含有三个组成部
分：索尼网络监控摄像机，操作管理软件和索尼的认证授权（以下简称为
CA），如图3-27所示。
图3-27 索尼网络监控摄像机的反篡改技术实现原理图
1、支持反篡改技术的索尼网络监控摄像机具有如下特点：
z 内置安全芯片。摄像机内部置有一块安全芯片用于生成一对公钥和私
钥。其中私钥被用来生成数字签名，而公钥将在摄像机获得请求时被
发送给客户端。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
z 编码生成MJPEG视频流。摄像机以可选的固定帧率持续地生成
MJPEG视频流。视频流中除了包含有图像数据外，还包含记录着每一
帧编码时间和序列号等信息的时间戳。
z 对每个JPEG图像帧加密。支持反篡改技术的索尼网络监控摄像机可
以应用SHA-1散列算法对每个JPEG图像帧进行加密。得到的散列值
以XML对象的形式表现，并以时间戳和序列号等参数作为其相关属
性。
z 对散列值进行数字签名。应用索尼网络监控摄像机的私钥对XML对
象数据进行数字签名，经过一系列的“打包”之后，生成包含有反篡
改基准数据的元数据。
2、支持反篡改技术的操作管理软件具有如下特点：
z 接受并存储MJPEG视频流和元数据。
z 获取各种电子证书。使用HTTP应答命令的方式获取来自于监控摄像
机的包含有公钥信息的数字证书，同时获取子CA证书和根CA证书。
（其中子CA证书和根CA证书被用来验证网络监控摄像机数字证书
的真伪）
z 验证数字签名的真伪。支持反篡改技术的操作管理软件使用监控摄像
机的数字证书来验证接收到的元数据是否真实可信。一旦元数据被证
实真实可信，接下来将用其验证相关的JPEG图像帧的真实性。
3、索尼网络监控摄像机认证授权具有如下特点：
z 通过摄像机的数字证书生成索尼网络监控摄像机的公钥。
z 最高级别的CA（被称为根CA）发行了子CA。这里的根CA是完全
可信赖的，它由索尼公司负责担保。
z 通过如图3-28所示的证书发行链条，保证了生成的公钥信息是安全可
靠的。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
图3-28 索尼网络监控摄像机电子证书发行链条
在介绍了实现反篡改功能的三个重要组成部分之后，我们来描述一下反篡
改功能的实现过程。如图3-29、3-30所示。
图3-29 索尼网络监控摄像机反篡改功能的实现过程1
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图3-30 索尼网络监控摄像机反篡改功能的实现过程2
3.10.3 反篡改基准数据的生成过程
图3-31和图3-32描述了反篡改基准数据的生成过程。
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图3-31 反篡改基准数据的生成过程1
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图3-32 反篡改基准数据的生成过程2
3.10.4 视频图像反篡改验证过程
图3-33和图3-34描述了反篡改验证过程。。
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图3-33 反篡改验证过程1
图3-34 反篡改验证过程2
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3.11 其他相关技术
3.11.1 电子邮件通知功能
在网络监控摄像机检测到报警发生时，可以通过电子邮件的方式将报警信
息发送给管理员。在使用此项功能之前，需要预先设定一台可被使用的邮件服
务器。在网络中，不同的邮件服务器之间使用SMTP协议进行通信交互。
如图3-35所示，因特网邮件系统由三类主要部件构成：用户代理、邮件
服务器和SMTP协议（简单邮件传送协议）。其中用户代理负责把邮件内容发
送给邮件服务器，再由该邮件服务器把这个消息排入外出消息队列中；邮件服
务器是电子邮件系统的核心。每个用户都有一个位于某个邮件服务器上的邮
箱；简单邮件传送协议（SMTP）使用TCP提供的可靠的数据传输服务把邮件
消息从发信人的邮件服务器传送到收信人的邮件服务器中。最后，收信人的用
户代理使用POP3协议将邮件从邮件服务器下载到收信人的用户代理。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
图3-35 因特网电子邮件系统原理图
3.11.2 字符叠加功能
通过索尼网络监控摄像机提供的CGI命令，可以将自定义的文字叠加在监
控图像上。这里需要指出的是，第一代和第二代索尼网络监控摄像机不能叠加
任何信息；第三代摄像机只能叠加数字ID，其范围是0～9999，而不能叠加字
符；第四代摄像机在此基础上最多可以叠加20个英文字符，但是不能叠加中
文字符。
3.11.3 无线网络功能
部分索尼网络监控摄像机的机身自带无线网卡插槽，可以配合索尼公司的
SNCA-CFW1无线网卡和SNCA-AN1无线网卡天线来实现数字信号的无线传
输。它可以使得摄像机不受网络限制，在无线网络覆盖的任何范围内，尽管没
有网线也可以将摄像机连接入局域网。在无遮挡的应用环境中，有效范围在
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
300米左右。在有遮挡的应用环境中，有效范围在100米左右。
3.12 本章小结
本章在前一章基础上继续深入地研究和剖析索尼网络监控产品独特的产品
优势和技术内涵，并且着重介绍了包括CCD技术、宽动态技术、动态帧合成
技术、图像稳定技术、动态区域屏蔽技术和移动目标检测技术在内的各种技术
原理和实现过程，以及产品所包含的典型且常用的功能特点和优势，力争使用
户熟悉并理解这些新技术和新功能，以及他们在实际工程中所发挥出的作用。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
第4章 索尼网络监控产品软件集成开发包
除了前述的众多新技术和新功能，为了满足不同行业不同用户的差异化需
求，索尼网络监控摄像机还自带有功能强大的软件开发包。用户通过在应用软
件中对各种函数的调用，可以从功能上进一步扩展摄像机的应用环境。本章将
着重对索尼网络监控摄像机的SDK和CGI两种开发包加以描述，包括每种开
发包能实现的所有功能特点，力争可以为用户完整地展现开发包中提供的各种
编程函数接口。
4.1 索尼网络监控摄像机SDK
SDK（Software Development Kit）是指软件开发工具包，它是辅助开发某
一类软件所需要的相关文档、范例和工具的集合。索尼网络监控摄像机SDK
是一个应用在客户端软件上管理和操作索尼网络监控摄像机的软件开发工具
包。
索尼网络监控摄像机SDK的总体结构如图4-1所示。在最新版的SDK
（Version 3.1）中，包含了众多函数库。每种函数库中的函数均有两种封装形
式，分别是DLL和LIB。
注：考虑到让读者能够感受到SDK中各个函数库名称的原汁原味，笔者
在下文的描述中将保留各函数库的英文专有名称，至于其对应的中文译名则留
给各位读者见仁见智。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
图4-1 索尼网络监控摄像机SDK的内容结构图
4.1.1 DLL和LIB
首先介绍一下DLL和LIB两种函数链接库的区别。简单地讲，DLL是动
态链接库，它是一个编译好的程序，在其它程序需要调用时，可以直接调用其
中的函数。它不参加工程的编译，即在主程序执行编译的时候，DLL中封装的
各种函数不被与主程序一起编译成为可执行文件（例如常见的*.exe文件），因
此在运行可执行文件时，需要同时具备可执行文件和DLL文件，软件才可以
正常执行。而LIB是一种静态链接库，它只是一个未经过编译的程序集，它只
是把一些相应的函数总结在一起。调用LIB的主程序在执行编译时，LIB会与
主程序一起被编译成可执行文件，因此在运行该可执行文件时，不需要再额外
提供LIB文件，软件即可运行。
从使用上讲，一方面由于调用DLL的主程序在编译时，DLL并没有一起
编译，因此其编译好的可执行文件相对较小；另一方面，由于DLL文件只在
功能实现上与调用它的可执行文件有关联，而在形式上是独立的，因此只需要
对DLL文件中的内容升级，就可以实现软件功能的升级，而不用重新对主程
序编译一遍（实际上在大的软件工程中，把主程序编译成可执行文件的过程非
常繁琐而耗时），并且也可以减轻软件测试人员在软件测试过程中的工作量。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
但是由于在使用软件时，必须预先获得DLL文件，并将其存放在指定的路径
下，所以也给使用上带来了一定程度的不便。
就LIB文件而言，由于在主程序编译的过程中就已经把LIB一起编译进
去，所以在软件运行时，不需要再准备LIB文件了。但在一般情况下，LIB相
对较大，所以编译的时间也会增加，并且经过编译得到的软件规模也会较大，
这也给软件的后期测试和使用带来不便。
4.1.2 SNC Stream Library
SNC Stream Library中的函数可以实现请求和接收解码前、后的视频流和
音频流的功能，并且可以实现对历史记录的解码和显示的功能。其开发环境是
Microsoft Visual Studio 2005，使用C++语言进行开发的，主要应用在Windows
Server 2003/XP/Vista操作系统上，并且只支持32位Intel的CPU处理器。该
函数库最多可同时实现对36路摄像机的相关功能操作。
通过调用SNC Stream Library中的各种函数，可以实现以下各种典型的功
能：
1、获取摄像机的视频流和音频流。调用该函数库中的函数可以获取解码
前、后来自指定摄像机或者存储器的视频流和音频流，如图4-2所示。
图4-2 获取音、视频流的数据流图
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
2、回放历史音频记录和视频记录。使用该功能可以在用户指定的窗口中
同步接收音、视频流并解码播放。在视频记录的回放过程中，为了节省占用过
多的CPU资源，在播放经过MPEG4或H.264编码的视频图像时，只能显示记
录中的I帧。
3、获取数据流的传输方式。SNC Stream Library中的函数可以处理来自于
摄像机通过网络传输的实时数据流，也可以处理保存在存储卡中的历史数据。
4、获取数据流的状态信息。该功能可以返回当前数据流的三种状态信息。
（1）新出现的未解码原始数据流状态信息。当该状态信息被标记为已完成
时，表示该数据流可随时被请求访问。（2）新出现的已解码数据流状态信息。
当该状态信息被标记为已完成时，表示该数据流已被解码，并可随时被请求访
问。（3）其它状态信息。当停止调用该函数库中的函数内容，或者出现网络错
误等未知错误时，会返回相关的状态信息。
5、控制数据流的帧率。在最新版本的SDK中，可设置的帧率范围为0～
60。在实际使用中，如果将帧率设置为0，则表示该数据流的帧率是由其它相
关功能组件来控制，而不是通过该函数库中的函数来控制的。如果帧率设置为
其它值，则表示该数据流的帧率是由此函数库中的相关函数来控制。
6、控制历史记录的回放。该函数库不仅可以提供历史记录的回放功能，
还可以提供回放开始、暂停、快进、慢进以及循环播放等功能。
4.1.3 SNC Audio Upload Library
SNC Audio Upload Library中的函数可以实现将预先录制好的音频上传至
索尼网络监控摄像机自带的存储空间中。其开发环境是Microsoft Visual Studio
2005，使用C++语言进行开发，主要应用在Windows Server 2003/XP/Vista操
作系统上，并且只支持32位Intel的CPU处理器。该函数库最多可同时实现
对16路摄像机的相关功能操作，其支持的音频编码方式包括G.711（64kbps）
和G.726（40/32/24/16kbps）。
通过调用SNC Audio Upload Library中的各种函数，可以实现以下各种典
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
型的功能：
1、音频上载功能。该函数库中的函数可以将来自于音频输入设备（例如
麦克风或拾音器等）的声音编码并上传至具有音频播放功能的索尼网络监控摄
像机。它可以按照G.711和G.726两种标准对声音进行编码，并且还可以控制
音频输入设备的音量大小。
2、选择音频输入设备的功能。该函数库支持用户获取来自于PC上所有声
音输入设备的音频源，并且选择一路音频输入。同时它还能对输入的声音进行
满足G.711或者G.726两种编码方式的压缩编码，并且控制输入音频音量的大
小。此外还可以将经过这两种编码方式编码的音频文件上载到摄像机自带的存
储空间中。
3、vof文件的控制管理功能。vof文件主要用于索尼网络监控摄像机的声
音报警功能。SNC Audio Upload Library可以提供多个接口用于执行vof文件，
这些接口主要有三个方面的作用：
（1）保存vof文件。该功能可以暂存已被记录为vof文件的音频数据；
（2）打开vof文件。该功能可以打开已存的vof文件，并且读出数据用于
回放或者上载等。
（3）上载vof文件。该功能可以将已被打开的vof文件或者已被暂存的
vof文件上载到摄像机中。
4、可同时支持多个摄像机。该函数库可以支持同时将音频数据上载到最
多16个摄像机中。
4.1.4 SNC Version Up Library
通过选择待升级的摄像机，以及其对应的固件，SNC Version Up Library中
的函数可以很容易地为每个摄像机进行固件升级。同时它还支持同时为多个摄
像机升级。其开发环境是Microsoft Visual Studio 2005，使用C++语言进行开
发，主要应用在Windows Server 2003/XP/Vista操作系统上。该函数库最多可
同时实现对4路摄像机的相关功能操作。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
通过调用SNC Version Up Library中的各种函数，可以实现以下各种典型
的功能：
1、摄像机固件版本更新功能。使用SNC Version Up Library中的函数可以
获得摄像机目前固件版本的状态信息以及更新过程中的状态信息等。用户只需
要确认摄像机的IP地址，并为每个摄像机设置对应的固件即可。
2、同时为多个摄像机升级。该函数库最多支持同时为4个摄像机升级其
固件，而无需考虑摄像机的型号是否相同。因此即使系统中有许多摄像机，也
可以实现快速的升级。
4.1.5 SNC CGI Wrapper Library
SNC CGI Wrapper Library中的函数可以实现CGI命令的发送功能。它使
用统一的对外接口，从而可以忽略掉不同型号的摄像机之间CGI命令的不同。
针对不同的摄像机而言，相同的代码可以实现相同的控制管理功能，从而实现
了CGI命令的透明化。其开发环境是Microsoft Visual Studio 2005，使用C++
语言进行开发，主要应用在Windows Server 2003/XP/Vista操作系统上。该函
数库最多可同时实现对36路摄像机的相关功能操作。
一般情况下，使用CGI命令来对摄像机的参数设置，软件开发工程师通常
需要进行如下三个步骤：
1、查询摄像机对应的CGI开发文档，以获取发送控制命令时所必须的参
数路径、参数名、参数值的定义和使用方法等相关信息；
2、根据CGI开发文档中的相关信息，程序员自行编写一段HTTP请求命
令；
3、把按照规定编写好的HTTP请求命令发送给前端摄像机。
以上三个步骤对于一个高效的软件开发工程而言，无疑是一种沉重的负
担。更进一步说，不同的摄像机所对应的CGI开发文档是不同的，所以在程序
中如果应用相同的命令去控制不同的摄像机会导致意想不到的结果。例如：为
了设置摄像机的快门速度，在程序中如果编写“Shutter=5”，如果控制SNC-
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
RX550N摄像机，则它的快门速度将被设置为1/30s；如果控制SNC-RX550P
摄像机，则它的快门速度将被设置为1/25s；如果控制SNC-CS50N/P摄像机，
则它的快门速度将被设置为1/2000s；
SNC CGI Wrapper Library是使用C++语言实现的，对于每一个针对摄像机
的操作参数，它都预留了一个相对应的API函数接口。通过调用这些函数，开
发人员可以无需考虑复杂的CGI/HTTP命令而直接使用统一的函数来实现指定
的功能。对于那些被预定义了许多复杂参数的CGI命令而言，SNC CGI
Wrapper Library使用了统一的功能函数将其实现，这最直接的好处就是使软件
开发人员在编写软件时只需要使用统一的接口函数就可以实现对不同的摄像机
进行控制，而无需考虑不同型号的摄像机其各自的参数设置规范。例如，如果
希望把摄像机的快门速度设置为1/500s，在编写程序时只需要以“{1,500}”作
为参数值直接设置即可，而不用根据CGI开发文档中规定的不同参数设置规则
分别设置不同的摄像机。
4.1.6 SNC Joystick Library
SNC Joystick Library中的函数可以控制前端摄像机的PTZ操作，以及设置
预置位等功能。其开发环境是Microsoft Visual Studio 2005，使用C++语言进行
开发，主要应用在Windows Server 2003/XP/Vista操作系统上，并且只支持32
位Intel的CPU处理器。该函数库最多可同时实现对36路摄像机的相关功能
操作。该函数库可控制的网络监控摄像机只包括如下几款产品型号：SNC-
RZ50P/RX530P/RX550P/RX570P/CM120/DM110/DM160。
通过调用SNC Joystick Library中的各种函数，可以实现以下各种典型的功
能：
1、控制功能。使用该函数库最多可以同时控制36台索尼网络监控摄像
机。
2、操纵键盘按键功能的分配。使用该函数库可以设置操纵键盘上各个控
制按钮对应的功能。例如设置摄像机参数，或者选择摄像机等等。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
3、获取控制设备的状态信息。使用该函数库可以获取控制设备的设备
名、设备数量等信息。
注：如果使用控制设备控制SNC-CM120/DM110/DM160时，需要预先在
摄像机的设置菜单中将“SolidPTZ”的值设置为“ON”。
4.1.7 SNC Core Library
SNC Core Library中的函数主要提供用于摄像机与网络之间的接口，使得
软件开发人员在编写程序的时候，无需考虑摄像机与网络之间数据交换的过
程。该函数库的开发环境是Microsoft Visual Studio 2005，使用C++语言进行开
发，主要应用在Windows Server 2003/XP/Vista操作系统上，该函数库最多可
同时实现对128路摄像机的相关功能操作。
相对而言，SNC Core Library是SDK中最重要的一类函数库，因为它在管
理摄像机与软件平台之间的数据交互方面起到了重要的作用。通常情况下，摄
像机的数据交换包括把相应的IP地址、端口号、代理服务器信息和登陆权限
等信息发送给摄像机，提供应用软件与摄像机之间的数据交互环境，使得软件
开发人员在编写程序的时候，无需再考虑软件与摄像机之间数据交换等方面的
问题。
SNC Core Library的原理图如图4-3所示。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
图4-3 SNC Core Library的原理图
4.1.8 SNC Automatic Discovery Library
SNC Automatic Discovery Library中的函数可以使软件自动发现在同一局域
网中的网络监控摄像机，可以实现与其建立连接，使其重启等功能。该函数库
也支持使用多网卡的服务器。其开发环境是Microsoft Visual Studio 2005，使用
C++语言进行开发，主要应用在Windows Server 2003/XP/Vista操作系统上。
通过调用SNC Automatic Discovery Library中的各种函数，可以实现以下
各种典型的功能：
1、自动发现前端摄像机的功能。该功能的实现过程如下：首先通过PC在
有线网络中以广播的形式发送一个请求数据包，然后所有摄像机均发送一个应
答包（应答包中只包含摄像机本身的信息）。该过程使用的是传输层中的UDP
协议。
该函数库提供两种搜索机制。一种是每次发送请求包，只搜索一次网络；
另一种是保持以一定的频率实时发送请求包，以保证对有限网络的实时检测。
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这里同步搜索是一种模块化的过程，搜索的结果不会马上返回，它提供了一种
回复的功能帮助用户来处理出现的异常情况。而非同步搜索是一种非模块化的
过程，其搜索的结果马上就可以返回，同时它还可以捕捉到摄像机出现的异常
信息，摄像机位置的变化信息以及变化之前的位置信息。这些异常信息会有相
应的处理模块来处理。
2、设置和获取网络信息的功能。该函数库中的相关函数可以修改或获取
摄像机的网络信息，例如IP地址、子网掩码、默认网关、DHCP功能启用、
自动DNS或者DNS地址设置等等，它也可以重启前端网络监控摄像机。
4.2 索尼网络监控摄像机CGI命令介绍
CGI的全称是通用网关接口，它是外部程序和网络服务器之间的标准编程
接口，而且必须运行在网络服务器上。绝大多数的CGI程序被用来处理来自于
外部程序的请求信息，并在服务器产生相应的处理，或将相应的信息反馈给浏
览器。典型的用户请求处理步骤如下：
（1）通过Internet把用户请求发送到服务器；
（2）服务器接收用户请求并交给CGI程序处理；
（3）CGI程序把处理结果传送给服务器；
（4）服务器把处理结果送回到用户。
每一款索尼网络监控摄像机都自带有一个CGI命令手册，使用手册中的命
令可以实现CGI应用程序与摄像机之间信息的交换处理。由于每一款摄像机的
功能不同，所以其对应的CGI命令手册也不尽相同。本文为了描述方便起见，
以SNC-RX570P机型为例来描述其手册中的CGI命令的分类以及实现的功
能。具体到每一款摄像机，请查询其对应的CGI命令手册。
就SNC-RX570P而言，根据实现功能的不同，把所有的CGI命令分成了9
类，以下9个小节将分别对它们加以介绍。
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
4.2.1 Motion video request commands
使用该命令可以获得四种应答方式。
1、/image——获取目前摄像机中所设置的当前编码方式的视频码流。
2、/mpeg4——获取MPEG4的码流。
3、/h264——获取H.264的码流。
4、/mjpeg——获取MJPEG的码流。
对于需要获取MPEG4或者H.264的码流而言，摄像机可以发送三种比特
流：HTTP比特流、RTP比特流（单播）、RTP比特流（多播）。而对于需要获
取MJPEG的码流而言，摄像机只支持HTTP比特流。
此外，当请求的码流与摄像机当前设置的编码码流不同时，会出现“400
error”的报错信息。
4.2.2 Audio data request commands
对于获取音频码流，索尼网络监控摄像机SNC-RX570P可以发送三种比特
流：HTTP比特流、RTP比特流（单播）、RTP比特流（多播）。
4.2.3 Audio output request command
使用此类命令可以将已被编码的音频数据上载到摄像机自带的缓存空间
中，音频可以通过线性输出设备播放。需要注意的是，使用此类命令之前，需
要预先输入被授权的用户名和密码。
4.2.4 Still image request commands
该命令主要用于在JPEG文件中截取一张静态图片。此命令会返回一张最
新的JPEG静态图像。该图像的大小、图像质量、色阶设置、曝光设置等信息
与摄像机内部预设的设置完全一致。如果摄像机被设置为H.264的编码方式，
则在拍摄静态图像时，H.264的码流会暂时中断。
4.2.5 Setting commands of camera
该命令主要用于针对摄像机进行各项参数的设置。需要注意的是，由于有
些参数隶属于同一个CGI程序，因此如果一次传输多个不同参数时，需要在不
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索尼网络监控摄像机技术指导手册 Version 1.0
同参数之间加入“&”以做分隔。
4.2.6 Inquiry commands of camera parameters
该命令主要用于获取摄像机当前状态。查询结果返回的格式可以在“标准
格式”和“JS格式”（注：JS是Javascript程序脚本语言的简写）中任意选
择。
4.2.7 Visca comnad via CGI
在SNC-RX570P内部有一个接受PT控制的模块。该模块可通过由CGI提
供的visca命令来直接控制。
4.2.8 Control commands for Pan/Tilt/Zoom/Focus
该命令主要用于控制摄像机的Pan/Tilt/Zoom/Focus操作。在介绍该功能之
前，请先回忆一下我们在控制索尼网络快球摄像机的PTZF时，经常使用的两
种方法。一种是最常见的调整PTZF的方法；另一种是在监控画面上，按住
Cirl键的同时用鼠标左键在监视画面上划出一个矩阵区域，然后该区域会自动
的进行PTZF参数的调整。对应地，CGI命令分别就这两种控制方法提供了不
同的控制命令，此处被描述为“Relative”参数和“AreaZoom”参数。
4.2.9 Configuration command for motion detection or unattended
detection
该命令主要用于对摄像机移动侦测功能的设置。此外，还包括所有预设位
的通用配置信息；每个预设位的配置信息；被检测的目标信息；检测结果的信
息；移动侦测功能的配置信息等内容。
4.3 本章小节
本章主要介绍了索尼网络监控摄像机所提供的SDK和CGI命令的相关内
容。这些内容将主要被应用于对产品的二次开发或通用软件平台中。考虑到索
尼网络监控摄像机的软件集成开发包中包含了众多的功能函数和CGI命令，笔
者在这里从可实现功能的角度简要列举了SDK和CGI的众多功能。至于详细
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的每个函数的用法以及不同摄像机其CGI命令的使用和参数设置的情况，还需
要根据实际需要查询相关的参考文档，以获得更加详细的使用信息。
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