視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢展望.doc

視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢展望 摘要：從本質上來講，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心是視頻的采集系統(tǒng)，它通過高速AD轉換芯片，將模擬信號采集為數(shù)字信號，進行全天候存儲、傳輸、顯示，以實現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中必須考慮最重要的問題是事后取證。在這些系統(tǒng)中，一般有成百上千個監(jiān)控點，工作人員根本無力管理和監(jiān)視，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)全天候錄像。為事后取證提供了依據(jù)。關鍵詞：視頻監(jiān)控系統(tǒng) 視頻采集技術 發(fā)展趨勢近幾來，隨著網(wǎng)絡帶寬、計算機處理能力和存儲容量的快速提高，以及各種視頻信息處理技術的出現(xiàn)，全程數(shù)字化、網(wǎng)絡化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢愈發(fā)明顯，原有的模擬監(jiān)控系統(tǒng)凸顯出不少的缺陷，現(xiàn)從視頻系統(tǒng)介紹、技術演變歷程、視頻采集技術發(fā)展趨勢三個方面探討視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展情況。 一、視頻監(jiān)控系統(tǒng)介紹 視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防護系統(tǒng)的組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。作為一種傳統(tǒng)視頻技術與現(xiàn)代通信技術相結合的應用，視頻監(jiān)控以其直觀、方便、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合。 視頻監(jiān)控業(yè)務具有悠久的歷史，在傳統(tǒng)上廣泛應用于安防領域，是協(xié)助公共安全部門打擊犯罪、維持社會安定的重要手段。近年來，隨著寬帶的普及，計算機技術的發(fā)展，圖像處理技術的提高，視頻監(jiān)控技術也有長足的發(fā)展，視頻監(jiān)控應用越來越廣泛地滲透到教育、政府、娛樂、醫(yī)療、酒店、運動等其他各種領域。 在國外，視頻監(jiān)控業(yè)務主要為個人用戶提供安全系統(tǒng)方案，基本定位在個人和住宅應用方面。在國內，視頻監(jiān)控業(yè)務主要集中在行業(yè)應用，如公安、交通、金融、樓宇等領域，行業(yè)用戶已成為國內視頻監(jiān)控市場的主要增長點。視頻監(jiān)控的基本業(yè)務功能是提供實時監(jiān)視的手段，并對被監(jiān)視的畫面進行錄像存儲，以便事后回放。在此基礎上，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以對監(jiān)控裝置進行遠程控制，并能接收報警信號，進行報警觸發(fā)與聯(lián)動。二、視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術演變歷程 隨著安防系統(tǒng)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了從第一代百分之百的模擬系統(tǒng)（VCR），到第二代部分數(shù)字化的系統(tǒng)（DVR），再到第三代完全數(shù)字化的系統(tǒng)（網(wǎng)絡攝像機和視頻服務器）三個階段的發(fā)展演變。與之相對應的，視頻監(jiān)控技術發(fā)展至今已經(jīng)歷了模擬監(jiān)控技術、數(shù)字監(jiān)控技術和遠程網(wǎng)絡視頻監(jiān)控技術三個不同的階段。（一）模擬視頻監(jiān)控（系統(tǒng)）技術 在20世紀90年代初以前，主要是以模擬設備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV），稱為第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)，以模擬視頻矩陣和磁帶式錄像設備VCR為核心。圖像信息采用視頻電纜，以模擬方式傳輸，一般傳輸距離不能太遠，主要應用于小范圍內的監(jiān)控，監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看。 這一時期，視頻監(jiān)控技術主要以模擬設備為主。模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由監(jiān)控前端、傳輸設備、控制設備以及顯示設備幾個部分組成。監(jiān)控前端一般為模擬攝像機、云臺、聲光電報警設備和雨刷等。傳輸設備一般為傳輸視頻的同軸電纜，遠距離傳輸可采用模擬光纖或者利用光端機進行傳輸。控制設備主要是視頻切換矩陣，采用鍵盤進行切換和控制，將需要監(jiān)控的圖像在指定的顯示設備進行顯示。顯示設備主要包括圖像的監(jiān)視器、報警指示設備等。（二）數(shù)字監(jiān)控技術 20世紀90年代中期，隨著計算機和多媒體處理技術的發(fā)展，數(shù)字視頻壓縮編碼技術被應用到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，基于PC的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)由此產(chǎn)生，數(shù)字硬盤錄像機DVR的成功開發(fā)標志著第二階段的重大變革。 在這一時期，以數(shù)字控制的視頻矩陣替代原來的模擬視頻矩陣，以數(shù)字硬盤錄像機DVR替代原來的長延時模擬錄像機，將原來的磁帶存儲模式轉變成數(shù)字存儲錄像，實現(xiàn)了將模擬視頻轉為數(shù)字錄像。DVR集合了錄像機、畫面分割器等功能，跨出數(shù)字監(jiān)控的第一步。在此基礎上產(chǎn)生了全數(shù)字的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以基于PC機或嵌入式設備構成監(jiān)控系統(tǒng)，并進行多媒體管理。這類系統(tǒng)是目前視頻監(jiān)控市場的主流。 在這類監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻采集和視頻傳輸仍以模擬方式為主，模擬攝像機的圖像信號到達多媒體監(jiān)控終端后進行數(shù)字處理與存儲，隨后通過通信網(wǎng)絡，將這些信息傳到一個或多個監(jiān)控中心。 基于PC的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)通過增加視頻處理卡以增加圖像的輸入路數(shù)，采用數(shù)字化存儲及視頻解壓縮功能，可以對監(jiān)控區(qū)域進行高清晰度的畫面顯示，使圖像回放時也能達到極高的清晰度。利用DVR，圖像可以保存在計算機硬盤或磁帶上，實現(xiàn)了對視頻文件的動態(tài)快速檢索和查找。攝像機可動態(tài)開啟，并且報警前和報警后的文件都易于查找。 （三）網(wǎng)絡視頻監(jiān)控技術。 近年來，隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)無處不在?；诰W(wǎng)絡的IP監(jiān)控在2001年開發(fā)出來，在2002年開始快速發(fā)展，市場已從初期的萌芽狀態(tài)迅速增長。網(wǎng)絡的出現(xiàn)也使得視頻監(jiān)控從本地監(jiān)控向遠程監(jiān)控發(fā)展，出現(xiàn)了以網(wǎng)絡攝像機、網(wǎng)絡視頻服務器為代表的遠程網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡視頻服務器解決了視頻流在網(wǎng)絡上的傳輸問題，從圖像采集開始進行數(shù)字化處理、傳輸，這樣使得傳輸線路的選擇更加多樣性，只要有網(wǎng)絡的地方，就提供了圖像傳輸?shù)目赡堋Ｕ麄€系統(tǒng)趨向平臺化、智能化。很多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)已開始涉足此類視頻監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，目前尚屬市場起步階段。 網(wǎng)絡用戶可以直接用瀏覽器，通過IP網(wǎng)絡來看攝像機拍攝下來的實時圖像，授權用戶還可以遠程控制攝像機。 遠程網(wǎng)絡視頻監(jiān)控技術將傳統(tǒng)的模擬視頻、語音信號轉換為數(shù)字信號，通過計算機網(wǎng)絡進行傳輸，實現(xiàn)了視音頻信號的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、應用的多媒體化以及管理的智能化。網(wǎng)絡監(jiān)控技術集成了數(shù)字處理、網(wǎng)絡、計算機、視音頻編解碼以及圖像處理和識別等多種先進技術。 網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)前端、數(shù)字化處理器、網(wǎng)絡傳輸、監(jiān)控控制系統(tǒng)組成。監(jiān)控前端和模擬系統(tǒng)一樣由攝像機、云臺、聲光電報警設備和雨刷等設備構成。數(shù)字化處理器的主要功能是將監(jiān)控前端采集的模擬圖像信號進行數(shù)字化處理，并將數(shù)字圖像信號進行壓縮處理，以便減少圖像信號傳輸時所占用的網(wǎng)絡帶寬。 網(wǎng)絡傳輸主要由網(wǎng)絡傳輸設備組成，如交換機、路由器等。監(jiān)控系統(tǒng)將現(xiàn)場圖像和報警信號轉換成IP數(shù)據(jù)包，利用網(wǎng)絡傳輸給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由監(jiān)控控制平臺、電視墻及大屏幕系統(tǒng)組成。監(jiān)控控制平臺可以使用監(jiān)控系統(tǒng)的各種功能。電視墻及大屏幕系統(tǒng)由網(wǎng)絡解碼器、電視墻、大屏幕組成，它們從網(wǎng)絡接收監(jiān)控圖像，解碼后輸出到電視墻或者大屏幕上。三、視頻采集技術的發(fā)展趨勢 在安防系統(tǒng)中，音視頻編解碼技術不僅解決海量數(shù)據(jù)的壓縮問題，也是其后視頻信息傳輸、存儲、播放等環(huán)節(jié)的前提。目前，國內外對安防視頻編碼技術的研究主要集沖在高效壓“縮、網(wǎng)絡適應性、支持智能分析這三個方面。這三個方面的研究重點不同，但是又互相聯(lián)系、互相制約和互相促進。高效壓縮編碼技術的研究起源最早，網(wǎng)絡適應性技術是在其研究成果上發(fā)展而來，而智能分析技術是將計算機視覺和視頻編解碼相結合產(chǎn)生的。反之，網(wǎng)絡適應性技術和智能分析技術的需求和成果又為高效壓縮編碼提供了新的思路。在此基礎上，在網(wǎng)絡適應方向基于IP的組播技術、PZP技術、網(wǎng)格技術、OoS保證技術的發(fā)展，帶來了視頻傳輸質量和效率的有效提高；在高效壓縮存儲方向，多核處理器和DSP處理器的發(fā)展可以使用高運算量來提高視頻壓縮的效率成為可能，虛擬化存儲技術、網(wǎng)絡存儲技術又進一步帶來了安防系統(tǒng)存儲容量的大幅度提高；在智能分析方向信息挖掘、圖像理解、模式分類技術的發(fā)展，使視頻內容檢索、生物特征識別技術逐步成熟，推動了監(jiān)控錄音、快照、錄像等信息在聯(lián)動報警行為分析，智能輔助決策方向的應用和發(fā)展。形成產(chǎn)業(yè)技術進步、產(chǎn)品升級。具體到前端的視頻采集技術的發(fā)展趨勢主要有以下三點：（一）視頻質量向高清晰度發(fā)展數(shù)字圖像采集的性能有了很大的提高，隨著CCD制造工藝的提高。800萬象素的CCD已經(jīng)成為主流，2000萬象素的CCD器件也研制成功，同時終端顯示的能力也相應有了進步， HDTV的視頻大小已經(jīng)達到 1280X 720P、1920 X 1080i。海量存儲設備的價格也比較合理；因此今后視頻監(jiān)控的圖像質量主流將會逐步達到高清晰電視的水平，這將有效地提升城市視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)中圖像的清晰度。（二）處理技術向數(shù)字化發(fā)展隨著數(shù)字圖像處理技術的進步，DSP芯片運算能力的提升，許多原來靂需要用調整光學系統(tǒng)來提高視頻采集效果的情況。目前采用數(shù)字圖像處理的技術即可達到，而且具有更高的靈活性。如圖像增強和圖像復原，特別是采用一些以前用在軍工設備上的技術，如超分辨率、模糊圖像復原，可以有效的提升圖像的主管質量，彌補已有監(jiān)控視頻采集設備的一些硬件性能上的弱點，提升產(chǎn)品價值。（三）壓縮方式向智能化發(fā)展實質上，安防中視頻采集技術最根本的要求就是監(jiān)控攝像頭能靜止、運動、旋轉于各種光線環(huán)境，有限帶寬情況下，保證監(jiān)控特別關注的區(qū)域的清晰度。其中決定視頻壓縮的圖像清晰度主要有兩類因素，第一類是在同樣的空間分辨率情況下，由于編解碼算法不同而產(chǎn)生的不同清晰度；第二類是原始空間采樣值不同而造成的清晰度不同。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中對第二類清晰度有更為特殊的要求，首先監(jiān)控圖像必須有絕對清晰可辨的分辨率；其次為了理解特定的監(jiān)控圖像內容如（人臉、車牌）等，這些區(qū)域的壓縮分辨率必須高于圖像的其他部分；最后，為了實現(xiàn)視頻編碼端與多種分辨率終端的互聯(lián)，應當實現(xiàn)空間多分辨率分層編碼，因此在傳輸存儲資源