一种高保密性的视频监控系统的制作方法

本发明涉及一种视频监控系统，具体涉及一种高保密性的视频监控系统。

背景技术：

视频监控作为安全防范系统的重要组成部分，随着现代计算机、网络、图像处理、传输技术的飞速发展，在历经模拟监控、数字监控后已经发展到今天的网络视频监控。视频监控系统实现了视频监控与会议的整合联动，能够灵活有效的对远程设备进行管理。视频监控具有直观、准确、及时和信息内容丰富等特点，通过对远程监控对象的录像、回放、联动报警、监控策略制定、应急指挥等应用，可达到监控与通讯的双重功能，从而全面满足交通、水利、油田、银行、电信等各个领域的远程监控与应急指挥需求。

目前，视频监控技术正向着网络化、高清化和普及化几个方面发展，人们关注的重点主要是如何对目标进行有效的监测。然而，在监控信息的安全性方面却关注的相对较少。信息安全技术在涉及政治、军事、经济及国家安全的关键领域有着至关重要作用。在视频监控方面，一旦应用于相关核心领域的视频监控资料出现泄漏将对国家造成不可弥补的损失。基于此，在视频监控技术中加入有效的信息保密技术显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高保密性的视频监控系统，该系统解决了现有视频监控技术易出现监控信息在传输过程中泄漏的问题，能够将监控系统采集的信息加载到保密通信系统产生的混沌载波上进行传输，从而有效的保证视频信息传输的安全性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高保密性的视频监控系统，该系统包括：若干防窃取视频信号通信单元和监控终端模块；其中，每个防窃取视频信号通信单元包括：视频信号采集加密模块、视频信号解码模块。

在所述的视频信号解码模块中，驱动激光器发射的光经双光反馈回路、光隔离器、光纤放大器、光纤耦合器fc2后，一路进入所述的视频信号采集加密模块，另一路经第二响应激光器进入平衡探测器，该第二响应激光器被注入经双光反馈回路输出的具有时延特征抑制的混沌信号，得到时延特征被进一步抑制的宽带混沌信号一，该宽带混沌信号一用于对加密的视频信号进行解密；其中，所述双光反馈回路具有：第一外腔反馈环和第二外腔反馈环，两个外腔反馈环的时延之差等于所述驱动激光器弛豫振荡时间的一半，经过该双光反馈回路输出时延特征抑制的混沌信号。

在所述的视频信号采集加密模块中，光信号经所述视频信号解码模块输入至视频信号采集加密模块的第一响应激光器，经第一延迟线后与网络摄像头采集的视频信号加载在一起以加密传输至所述视频信号解码模块的平衡探测器中；其中，所述第一响应激光器被注入经双光反馈回路输出的具有时延特征抑制的混沌信号，得到时延特征被进一步抑制的宽带混沌信号二，该宽带混沌信号二用于对视频信号进行加密。

所述第二响应激光器和第一响应激光器分别产生可实现混沌同步的、时延特征被抑制的宽带混沌信号一和宽带混沌信号二，通过对两个信号的延时、功率和偏振态的调节，所述平衡探测器可输出解码后的视频信号，将信号传输至所述的监控终端模块。

优选地，所述的双光反馈回路包括：环形器、光纤耦合器fc4、光纤耦合器fc3、第二延迟线、偏振控制器pc1、可调衰减器va1、偏振控制器pc2、可调衰减器va2、光纤耦合器fc5。

所述驱动激光器发射的光经环形器、光纤耦合器fc4、光纤耦合器fc3后，一部分经第二延迟线、偏振控制器pc1和可调衰减器va1传输至光纤耦合器fc5，经环形器后反馈回驱动激光器形成第一外腔反馈环；另一部分经偏振控制器pc2和可调衰减器va2传输至光纤耦合器fc5，经环形器后反馈回驱动激光器，形成第二外腔反馈环。

优选地，所述光纤耦合器fc4的分光比为2:8，所述光纤耦合器fc2、光纤耦合器fc5和光纤耦合器fc3的分光比均为5:5；经所述光纤耦合器fc4后，80％的部分光传输至所述的光纤耦合器fc3。

优选地，在所述的视频信号解码模块中，经所述环形器反馈回驱动激光器得到的时延特征抑制的混沌信号再经光隔离、光纤放大器、光纤耦合器fc2后，一部分进入偏振控制器pc3、可调衰减器va3后，传输至第一响应激光器；另一部分经偏振控制器pc4、可调衰减器va4传输至第二响应激光器。

优选地，所述第二响应激光器产生的时延特征被抑制的宽带混沌信号一经视频信号解码模块中的可调衰减器va5、偏振控制器pc5传输至所述的平衡探测器；所述第一响应激光器产生的时延特征被抑制的宽带混沌信号二经光纤耦合器fc1，以及视频信号解码模块中的可调衰减器va6和偏振控制器pc6传输至所述的平衡探测器。

优选地，所述第一响应激光器与第一激光器控制器电连接；所述第二响应激光器与第二激光器控制器电连接；所述驱动激光器与第三激光器控制器电连接。

优选地，所述光纤放大器为掺饵光纤放大器。

优选地，所述驱动激光器、第一响应激光器、第二响应激光器的工作波长均为1550nm。

优选地，所述监控终端模块可根据实际情况调整每个网络摄像头的角度和焦距。

优选地，所述的平衡探测器将解码后的视频信号经数据转换模块、路由器传输至所述的监控终端模块；所述数据转换模块将解码后的视频信号转换成符合rj45传输的视频信号。

本发明的高保密性的视频监控系统，解决了现有视频监控技术易出现监控信息在传输过程中泄漏的问题，具有以下优点：

(1)本发明的监控系统，能够将网络摄像头采集的视频信息加载到保密通信系统产生的混沌载波上进行传输，并通过一驱二的混沌同步技术，一个响应激光器获得时延特征进一步抑制的混沌载波信号，利用该混沌载波信号来实现视频信息的加密，另一个响应激光器获得时延特征进一步抑制的混沌载波信号，通过对视频信号解码模块和视频信号采集加密模块两路混沌信号的时延、功率和偏振态的调节，两路混沌信号可实现高质量的同步，经平衡探测器可输出解码后的视频信号，从而有效的保证视频信息传输的安全性；

(2)本发明的监控系统，在半导体激光器上引入两路光反馈(外腔反馈)，通过控制两个外腔的腔长及反馈强度，使两个外腔时延与驱动激光器的驰豫振荡频率的倒数满足一定的关系，使得激光器输出的时延特征可得到有效抑制；

(3)本发明的监控系统，利用双外腔反馈激光器获得的时延特征抑制的混沌信号注入到两个参数匹配的响应dfb激光器，两个响应激光器可以获得时延特征进一步被抑制、带宽加强的混沌信号，且两个混沌信号可实现高质量的混沌同步；

(4)本发明的监控系统，其驱动激光器、第一响应激光器、第二响应激光器的工作波长均为1550nm，可与现有光纤系统兼容，有利于这种保密的视频监控技术的推广应用。

附图说明

图1为本发明的高保密性的视频监控系统的结构示意图。

图2为本发明的高保密性的视频监控系统的具体传输图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高保密性的视频监控系统，如图1所示，为本发明的高保密性的视频监控系统的结构示意图，如图2所示，为本发明的高保密性的视频监控系统的具体传输图，该系统包括：多个防窃取视频信号通信单元和监控终端模块；其中，每个防窃取视频信号通信单元包括：视频信号采集加密模块、视频信号解码模块。该监控终端可以为电脑。

其中，视频信号解码模块包括：双光反馈回路、光隔离器oi19、光纤放大器18(掺饵光纤放大器edfa1)、光纤耦合器fc217、偏振控制器pc416、可调衰减器va415、第二响应激光器14(r-dfb2)、第二激光器控制器13、偏振控制器pc512、可调衰减器va511、可调衰减器va69、偏振控制器pc610、平衡探测器31、数据转换模块32、驱动激光器(d-dfb)30和第三激光器控制器29。

其中，视频信号采集加密模块包含：网络摄像头1、光纤收发器2、第一延迟线3、第一激光器控制器4、第一响应激光器5(r-dfb1)、可调衰减器va36、偏振控制器pc37、光纤耦合器fc18。

视频信号采集加密模块、视频信号解码模块与监控终端模块通过数据转换模块32、路由器33连接。

第三激光器控制器29与驱动激光器d-dfb30电连接，控制驱动激光器d-dfb30发出光信号，经双光反馈回路产生时延特征抑制的混沌信号，再经光隔离器oi19、光纤放大器18、光纤耦合器fc217后分为两路：

(1)一路传输至视频信号采集加密模块的偏振控制器pc37，继续经可调衰减器va36、第一响应激光器5(r-dfb1)输出时延特征进一步抑制的宽带混沌信号二，经第一延迟线3传输至光纤耦合器fc18，网络摄像头采集的视频信号经光纤收发器2传输至光纤耦合器fc18，与经第一延迟线3得到的时延特征抑制的混沌信号加载在一起实现视频信号加密，从而实现对系统传输的视频信息的加密，再经可调衰减器va69、偏振控制器pc610将加密信号传输至平衡探测器31；

(2)另一路传输至偏振控制器pc416、可调衰减器va415、第二响应激光器14(r-dfb2)输出时延特征进一步抑制的宽带混沌信号一，经可调衰减器va511、偏振控制器pc512传输至平衡探测器31。

上述通过第一延迟线3、可调衰减器va69、偏振控制器pc610、可调衰减器va511、偏振控制器pc512分别控制调节视频信号解码模块和视频信号采集加密模块中两路混沌信号(宽带混沌信号二和宽带混沌信号一)的时延、功率和偏振态，两路混沌信号可实现高质量的同步，并经平衡探测器31后输出解码后的视频信号，从平衡探测器31输出的解码后的信号经数据转换模块32后转换成符合rj45传输的视频信号，将信号传输至监控终端模块34，从而实现对预定目标的监控。此外，电脑终端根据实际的需要可调整摄像头的角度和镜头的焦距。

上述双光反馈回路包括：环形器20、光纤耦合器fc421、光纤耦合器fc322、第二延迟线23、偏振控制器pc124、可调衰减器va125、偏振控制器pc226、可调衰减器va227、光纤耦合器fc528。光信号经环形器20、光纤耦合器fc421后分为两部分：

(1)一部分传输至光纤耦合器fc322后分为两路，一路经第二延迟线23、偏振控制器pc124、可调衰减器va125传输至光纤耦合器fc528，最后经环形器20反馈回驱动激光器30，形成第一外腔反馈环；

(2)另一部分经偏振控制器pc226、可调衰减器va227传输至光纤耦合器fc528，最后经环形器20反馈回驱动激光器30，形成第二外腔反馈环。

上述第二延迟线23用于将两个外腔反馈环延时之差调节到约等于驱动激光器30驰豫振荡时间的一半。

具体地，由驱动激光器(d-dfb)发出的光经环形器oc(光纤环形器)20后进入到一个分光比为2:8的光纤耦合器fc421中，然后80％的部分经分光比为5:5的光纤耦合器fc322，其中一个部分再经光纤延迟线23、偏振控制器pc124、可调衰减器va125、分光比为5:5的光纤耦合器fc528和环形器oc20后反馈回激光器构成第一外腔反馈环；从光纤耦合器fc322输出的另外一部光经偏振控制器pc226、可调衰减器va227、分光比为5:5的光纤耦合器fc528和环形器oc20后反馈回激光器构成第二外腔反馈环。

具体地，光纤耦合器fc217的分光比为5:5。

具体地，本发明的激光器可采用商业化dfb，能有效降低系统的成本。

本发明的高保密性的视频监控系统的工作原理是基于混沌信号的保密传输，而目前基于光反馈半导体激光器产生的混沌信号大多具有明显的时延特征，容易被第三方实现系统重构，这将会导致巨大的安全漏洞。此外，受半导体激光器驰豫振荡的影响，光反馈半导体激光器产生的混沌信号的能量在频域上主要集中在驰豫振荡频率附近，造成频谱不平坦、低频抑制严重、带宽窄，这会严重限制混沌光通信的传输速率。本发明的高保密性的视频监控系统，采用时延特征被有效抑制的混沌信号，其工作原理具体如下：

首先，利用激光器控制器控制驱动激光器30的工作电流和温度，然后通过第二延迟线23将两个外腔反馈环延时之差调节到约等于驱动激光器30驰豫振荡时间的一半；

随后，通过可调衰减器va125和可调衰减器va227调节两个反馈环中的反馈强度，使驱动激光器30分别在两个外腔反馈环下输出混沌信号；

最后，驱动激光器30在两个特定的外腔反馈环下可输出时延特征抑制的混沌信号，将这个混沌信号注入到两个响应激光器(第一响应激光器5和第二响应激光器14)中，两个响应激光器可输出时延特征进一步被抑制的宽带混沌信号，且利用这种对称的混沌同步系统可以使两个响应激光器输出的混沌信号实现高质量的混沌同步，将摄像头采集的视频信号加载到第一响应激光器输出的宽带混沌信号二中可实现视频信息的加密，在视频信号解码端，将加密后的视频信号与由第二响应激光器产生的宽带混沌信号一输入到平衡探测器，利用两路信号的高质量混沌同步可实现视频信息的解码，从而实现视频信息的保密传输。

此外，多个防窃取的视频信号通信单元通过监控终端模块的路由器后进入电脑终端，可实现对多个既定目标的实时监控，从而为高保密性的视频监控网络的组网提供可能。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。