視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)展望.doc

視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)展望 摘要：從本質(zhì)上來(lái)講，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心是視頻的采集系統(tǒng)，它通過(guò)高速AD轉(zhuǎn)換芯片，將模擬信號(hào)采集為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行全天候存儲(chǔ)、傳輸、顯示，以實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中必須考慮最重要的問(wèn)題是事后取證。在這些系統(tǒng)中，一般有成百上千個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，工作人員根本無(wú)力管理和監(jiān)視，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全天候錄像。為事后取證提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控系統(tǒng) 視頻采集技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)近幾來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬、計(jì)算機(jī)處理能力和存儲(chǔ)容量的快速提高，以及各種視頻信息處理技術(shù)的出現(xiàn)，全程數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)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(shù)演變歷程、視頻采集技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)三個(gè)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(hù)系統(tǒng)的組成部分，它是一種防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。作為一種傳統(tǒng)視頻技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用，視頻監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場(chǎng)合。 視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)具有悠久的歷史，在傳統(tǒng)上廣泛應(yīng)用于安防領(lǐng)域，是協(xié)助公共安全部門(mén)打擊犯罪、維持社會(huì)安定的重要手段。近年來(lái)，隨著寬帶的普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，圖像處理技術(shù)的提高，視頻監(jiān)控技術(shù)也有長(zhǎng)足的發(fā)展，視頻監(jiān)控應(yīng)用越來(lái)越廣泛地滲透到教育、政府、娛樂(lè)、醫(yī)療、酒店、運(yùn)動(dòng)等其他各種領(lǐng)域。 在國(guó)外，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)主要為個(gè)人用戶(hù)提供安全系統(tǒng)方案，基本定位在個(gè)人和住宅應(yīng)用方面。在國(guó)內(nèi)，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)主要集中在行業(yè)應(yīng)用，如公安、交通、金融、樓宇等領(lǐng)域，行業(yè)用戶(hù)已成為國(guó)內(nèi)視頻監(jiān)控市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。視頻監(jiān)控的基本業(yè)務(wù)功能是提供實(shí)時(shí)監(jiān)視的手段，并對(duì)被監(jiān)視的畫(huà)面進(jìn)行錄像存儲(chǔ)，以便事后回放。在此基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)監(jiān)控裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并能接收?qǐng)?bào)警信號(hào)，進(jìn)行報(bào)警觸發(fā)與聯(lián)動(dòng)。二、視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)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?jǐn)?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(luò)攝像機(jī)和視頻服務(wù)器）三個(gè)階段的發(fā)展演變。與之相對(duì)應(yīng)的，視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)歷了模擬監(jiān)控技術(shù)、數(shù)字監(jiān)控技術(shù)和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)三個(gè)不同的階段。（一）模擬視頻監(jiān)控（系統(tǒng)）技術(shù) 在20世紀(jì)90年代初以前，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV），稱(chēng)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(shè)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(yuǎn)，主要應(yīng)用于小范圍內(nèi)的監(jiān)控，監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看。 這一時(shí)期，視頻監(jiān)控技術(shù)主要以模擬設(shè)備為主。模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由監(jiān)控前端、傳輸設(shè)備、控制設(shè)備以及顯示設(shè)備幾個(gè)部分組成。監(jiān)控前端一般為模擬攝像機(jī)、云臺(tái)、聲光電報(bào)警設(shè)備和雨刷等。傳輸設(shè)備一般為傳輸視頻的同軸電纜，遠(yuǎn)距離傳輸可采用模擬光纖或者利用光端機(jī)進(jìn)行傳輸。控制設(shè)備主要是視頻切換矩陣，采用鍵盤(pán)進(jìn)行切換和控制，將需要監(jiān)控的圖像在指定的顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。顯示設(shè)備主要包括圖像的監(jiān)視器、報(bào)警指示設(shè)備等。（二）數(shù)字監(jiān)控技術(shù) 20世紀(jì)90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)和多媒體處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)被應(yīng)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(pán)錄像機(jī)DVR的成功開(kāi)發(fā)標(biāo)志著第二階段的重大變革。 在這一時(shí)期，以數(shù)字控制的視頻矩陣替代原來(lái)的模擬視頻矩陣，以數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)DVR替代原來(lái)的長(zhǎng)延時(shí)模擬錄像機(jī)，將原來(lái)的磁帶存儲(chǔ)模式轉(zhuǎn)變成數(shù)字存儲(chǔ)錄像，實(shí)現(xiàn)了將模擬視頻轉(zhuǎn)為數(shù)字錄像。DVR集合了錄像機(jī)、畫(huà)面分割器等功能，跨出數(shù)字監(jiān)控的第一步。在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了全數(shù)字的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以基于PC機(jī)或嵌入式設(shè)備構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)，并進(jìn)行多媒體管理。這類(lèi)系統(tǒng)是目前視頻監(jiān)控市場(chǎng)的主流。 在這類(lèi)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(jī)的圖像信號(hào)到達(dá)多媒體監(jiān)控終端后進(jìn)行數(shù)字處理與存儲(chǔ)，隨后通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)，將這些信息傳到一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控中心。 基于PC的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)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(chǔ)及視頻解壓縮功能，可以對(duì)監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行高清晰度的畫(huà)面顯示，使圖像回放時(shí)也能達(dá)到極高的清晰度。利用DVR，圖像可以保存在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)或磁帶上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)視頻文件的動(dòng)態(tài)快速檢索和查找。攝像機(jī)可動(dòng)態(tài)開(kāi)啟，并且報(bào)警前和報(bào)警后的文件都易于查找。 （三）網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)。 近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)無(wú)處不在?；诰W(wǎng)絡(luò)的IP監(jiān)控在2001年開(kāi)發(fā)出來(lái)，在2002年開(kāi)始快速發(fā)展，市場(chǎng)已從初期的萌芽狀態(tài)迅速增長(zhǎng)。網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)也使得視頻監(jiān)控從本地監(jiān)控向遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展，出現(xiàn)了以網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器為代表的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器解決了視頻流在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸問(wèn)題，從圖像采集開(kāi)始進(jìn)行數(shù)字化處理、傳輸，這樣使得傳輸線(xiàn)路的選擇更加多樣性，只要有網(wǎng)絡(luò)的地方，就提供了圖像傳輸?shù)目赡堋Ｕ麄€(gè)系統(tǒng)趨向平臺(tái)化、智能化。很多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)已開(kāi)始涉足此類(lèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，目前尚屬市場(chǎng)起步階段。 網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)可以直接用瀏覽器，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)看攝像機(jī)拍攝下來(lái)的實(shí)時(shí)圖像，授權(quán)用戶(hù)還可以遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)。 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)將傳統(tǒng)的模擬視頻、語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)了視音頻信號(hào)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、應(yīng)用的多媒體化以及管理的智能化。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)集成了數(shù)字處理、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、視音頻編解碼以及圖像處理和識(shí)別等多種先進(jìn)技術(shù)。 網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(jī)、云臺(tái)、聲光電報(bào)警設(shè)備和雨刷等設(shè)備構(gòu)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(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，并將數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，以便減少圖像信號(hào)傳輸時(shí)所占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。 網(wǎng)絡(luò)傳輸主要由網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備組成，如交換機(jī)、路由器等。監(jiān)控系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)圖像和報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)包，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由監(jiān)控控制平臺(tái)、電視墻及大屏幕系統(tǒng)組成。監(jiān)控控制平臺(tái)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(luò)解碼器、電視墻、大屏幕組成，它們從網(wǎng)絡(luò)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(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 在安防系統(tǒng)中，音視頻編解碼技術(shù)不僅解決海量數(shù)據(jù)的壓縮問(wèn)題，也是其后視頻信息傳輸、存儲(chǔ)、播放等環(huán)節(jié)的前提。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)安防視頻編碼技術(shù)的研究主要集沖在高效壓“縮、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性、支持智能分析這三個(gè)方面。這三個(gè)方面的研究重點(diǎn)不同，但是又互相聯(lián)系、互相制約和互相促進(jìn)。高效壓縮編碼技術(shù)的研究起源最早，網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性技術(shù)是在其研究成果上發(fā)展而來(lái)，而智能分析技術(shù)是將計(jì)算機(jī)視覺(jué)和視頻編解碼相結(jié)合產(chǎn)生的。反之，網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性技術(shù)和智能分析技術(shù)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(chǔ)上，在網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)方向基于IP的組播技術(shù)、PZP技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)、OoS保證技術(shù)的發(fā)展，帶來(lái)了視頻傳輸質(zhì)量和效率的有效提高；在高效壓縮存儲(chǔ)方向，多核處理器和DSP處理器的發(fā)展可以使用高運(yùn)算量來(lái)提高視頻壓縮的效率成為可能，虛擬化存儲(chǔ)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)又進(jìn)一步帶來(lái)了安防系統(tǒng)存儲(chǔ)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(lèi)技術(shù)的發(fā)展，使視頻內(nèi)容檢索、生物特征識(shí)別技術(shù)逐步成熟，推動(dòng)了監(jiān)控錄音、快照、錄像等信息在聯(lián)動(dòng)報(bào)警行為分析，智能輔助決策方向的應(yīng)用和發(fā)展。形成產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品升級(jí)。具體到前端的視頻采集技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下三點(diǎn)：（一）視頻質(zhì)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(wàn)象素的CCD已經(jīng)成為主流，2000萬(wàn)象素的CCD器件也研制成功，同時(shí)終端顯示的能力也相應(yīng)有了進(jìn)步， HDTV的視頻大小已經(jīng)達(dá)到 1280X 720P、1920 X 1080i。海量存儲(chǔ)設(shè)備的價(jià)格也比較合理；因此今后視頻監(jiān)控的圖像質(zhì)量主流將會(huì)逐步達(dá)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(shù)向數(shù)字化發(fā)展隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的進(jìn)步，DSP芯片運(yùn)算能力的提升，許多原來(lái)靂需要用調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)來(lái)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(shù)即可達(dá)到，而且具有更高的靈活性。如圖像增強(qiáng)和圖像復(fù)原，特別是采用一些以前用在軍工設(shè)備上的技術(shù)，如超分辨率、模糊圖像復(fù)原，可以有效的提升圖像的主管質(zhì)量，彌補(bǔ)已有監(jiān)控視頻采集設(shè)備的一些硬件性能上的弱點(diǎn)，提升產(chǎn)品價(jià)值。（三）壓縮方式向智能化發(fā)展實(shí)質(zhì)上，安防中視頻采集技術(shù)最根本的要求就是監(jiān)控?cái)z像頭能靜止、運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)于各種光線(xiàn)環(huán)境，有限帶寬情況下，保證監(jiān)控特別關(guān)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(lèi)因素，第一類(lèi)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(lèi)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(duì)第二類(lèi)清晰度有更為特殊的要求，首先監(jiān)控圖像必須有絕對(duì)清晰可辨的分辨率；其次為了理解特定的監(jiān)控圖像內(nèi)容如（人臉、車(chē)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(shí)現(xiàn)視頻編碼端與多種分辨率終端的互聯(lián)，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)空間多分辨率分層編碼，因此在傳輸存儲(chǔ)資源