視頻監(jiān)控未來走向淺析

【摘 要】安防領(lǐng)域的視頻監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，智能監(jiān)控將來都將走向一個(gè)兩極分化的狀態(tài)，一極是通用性產(chǎn)品大量應(yīng)用，另一極是專用產(chǎn)品獨(dú)具特色，隨著各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，未來的監(jiān)控系統(tǒng)終端布置都將是無線并且具有隨意布控，遠(yuǎn)程遙控，高清夜視的基本配置。本文根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)整體應(yīng)用和市場現(xiàn)狀兩個(gè)方面的分析，得出結(jié)論，視頻監(jiān)控最終將向兩極化發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控；視頻監(jiān)控；安防；發(fā)展；智能化

1、概述

安全問題是當(dāng)今世界一大熱點(diǎn)話題，不同領(lǐng)域有著不同的特點(diǎn)。對于交通、家居、公共場所及關(guān)鍵區(qū)域的安全監(jiān)控技術(shù)成為城市安全等必須依賴的技術(shù)，特別是視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是整個(gè)安防系統(tǒng)中的大塊頭，應(yīng)用前景廣闊，從業(yè)人員眾多，知名企業(yè)林立。本文對國內(nèi)外當(dāng)前主流的應(yīng)用進(jìn)行了梳理，發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律。

這個(gè)規(guī)律就是越來越智能，但怎樣實(shí)現(xiàn)智能呢，本文根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)整體應(yīng)用和市場現(xiàn)狀兩個(gè)方面的分析，得出結(jié)論，視頻監(jiān)控最終將向兩極化發(fā)展：通用性強(qiáng)的，易于布置和獲取控制的是一極；專用或特殊用途的為一極。

2、視頻安防整體分析

視頻監(jiān)控系統(tǒng)屬于安全防范系統(tǒng)的一個(gè)分支，它與光學(xué)技術(shù)、傳感技術(shù)、芯片技術(shù)、編碼壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)、電氣技術(shù)等密切相關(guān)，任何相關(guān)行業(yè)的技術(shù)突破和革新都可能會(huì)給“視頻監(jiān)控系統(tǒng)”帶來新的思路、新的模式甚至是顛覆性的變革?！?】視頻監(jiān)控領(lǐng)域是一個(gè)隨時(shí)間變化非?？欤〖墦Q代也很頻繁的領(lǐng)域，沒有什么技術(shù)敢說自己占據(jù)該領(lǐng)域多少多少年，占據(jù)多少多少份額，有的只是某段時(shí)間、某個(gè)特殊應(yīng)用上作為主流應(yīng)用有其代表性產(chǎn)品。

從總的方面來說，未來必是智能視頻監(jiān)控的天下，最終實(shí)現(xiàn)我們理想中的“千里眼，順風(fēng)耳”。而且還能進(jìn)一步發(fā)展成：火眼金睛和策略分析。但是現(xiàn)在到底發(fā)展到什么程度了呢，能不能達(dá)到這樣的境界？下面我們來看一下實(shí)際的情況。

20世紀(jì)70年代左右視頻監(jiān)控開始出現(xiàn)，這是模擬監(jiān)控階段；90年代后開始數(shù)字時(shí)代；目前正處于第三個(gè)階段：智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控（IVS， Intelligent Video Surveillance）階段。其構(gòu)成包括：網(wǎng)絡(luò)攝像頭（機(jī)）、編解碼器、硬盤存儲(chǔ)、專家系統(tǒng)等。能夠?qū)崿F(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)程調(diào)用、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警和視頻分析等多種功能。目前智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成有：

（1）傳感部分

視頻監(jiān)控必須要有數(shù)據(jù)采集設(shè)備，攝像頭、錄像機(jī)等，無論哪種設(shè)備，其核心分兩種具體的光學(xué)成像器件：CCD、CMOS。基本上兩者都是利用感光二極管（photodiode）進(jìn)行光與電的轉(zhuǎn)換，將影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，而其主要差異則在數(shù)字信號傳送方式的不同?！?】CCD傳感器在靈敏度、分辨率、以及噪聲控制等方面均優(yōu)于CMOS傳感器，而CMOS傳感器則具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。CCD多應(yīng)用于高端成像市場，CMOS傳感器則多用于移動(dòng)、便攜產(chǎn)品市場。下表為當(dāng)前國內(nèi)某品牌的產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)，基本上CCD目前還占據(jù)著高端市場，但是隨著改進(jìn)其性能差距會(huì)越來越?。?/p>

按不同標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)采集部分可分成很多種類，但是萬變不離其宗，最終都是為了用，能不能看清，看到自己想看的數(shù)據(jù)就是其最終分類依據(jù)。為此，我查閱國內(nèi)外多家公司的產(chǎn)品，對比應(yīng)用中的效果和參數(shù)，確定清晰度、分辨率、圖像層次、夜視能力等。目前這方面已經(jīng)不成問題了，可以拍到我們需要看的任何對象，也就具備了實(shí)現(xiàn)千里眼的基本條件。

但也有一個(gè)問題，下圖是一個(gè)不同鏡頭形成的視角范圍，也就是在實(shí)際應(yīng)用效果中不能即看全景又能看特寫，這就要用變焦鏡頭，而對于已經(jīng)錄制好的視頻則無法應(yīng)用變焦了，如果采用自動(dòng)變焦錄制則需要確定要錄什么對象，怎么錄，目前正式投入市場的產(chǎn)品，除了人工實(shí)現(xiàn)，還沒有很理想的全自動(dòng)智能錄像機(jī)把你想看的都錄到。

（2）數(shù)據(jù)處理部分

智能化的實(shí)現(xiàn)自然缺不了中央處理器及其相關(guān)外圍單元，以及相對應(yīng)的軟硬件系統(tǒng)。在該部分是目前各大廠商逐漸從重硬輕軟的過程走過來的，現(xiàn)在對于軟件系統(tǒng)的開發(fā)都付諸了巨大努力，所以也是各個(gè)部分中最豐富多彩的部分。但是他們都有一個(gè)共同的目的，就是提供舒適、方便的使用體驗(yàn)。這部分技術(shù)日新月異，發(fā)展非?？?，從某某大廠的產(chǎn)品可以看出已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)簡單智能化。

（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸部分

視頻編碼就是在盡可能保證視覺效果的前提下減少視頻數(shù)據(jù)量。只有經(jīng)過編碼壓縮的數(shù)字視頻信號才有利用價(jià)值和進(jìn)行詳細(xì)的分析，否則數(shù)據(jù)量大到無法存儲(chǔ)和傳輸。目前主要的視頻編解碼技術(shù)分為硬壓縮和軟壓縮，軟壓縮占用部分CPU資源進(jìn)行處理，效果和效率相對差些，硬壓縮則主要采用專用壓縮芯片。在芯片壓縮領(lǐng)域目前面臨的主要問題是分析技術(shù)前端化需要芯片的速度和效率更高。

TI所提供的平臺可以支持各種高清需求并支持多種高清視頻壓縮格式，而且具有更高的系統(tǒng)靈活性。比如量產(chǎn)的主流產(chǎn)品DM6467是一顆單片可實(shí)現(xiàn)H.264及其它視頻壓縮格式高清或更高的芯片。其600MHz時(shí)鐘版本就可支持H.264和1080P，1GHz時(shí)鐘版本支持core64位處理器和進(jìn)行智能視頻處理。除了TI，還有NXP、ADI、Techwell等國際大廠。

通過分析，這些芯片已經(jīng)完全能夠滿足人們能看清楚并且存儲(chǔ)容量也不大的要求。下面就要看傳輸了，目前網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控有的走有線，有的走無線，無論哪種，都受到網(wǎng)速的限制，另外經(jīng)過對大量視頻信號的測試，DCIF分辨率比Half D1、CIF和4CIF能更好解決清晰度和存儲(chǔ)量的問題，特別是在512Kbps碼率之間，能獲得穩(wěn)定的高質(zhì)量圖像，滿足用戶對較高圖像質(zhì)量的要求。在我們生活中，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率在300kbps，人類感覺就比較流暢。若進(jìn)一步提高編碼壓縮標(biāo)準(zhǔn)，可以將傳輸速率降低到200kbps。對移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)也是一樣的情況，也就是說網(wǎng)絡(luò)帶寬達(dá)到2Mbps就能讓監(jiān)控者對視頻信號的流暢程度感到滿意。另外，通過一定的技術(shù)處理完全可以實(shí)現(xiàn)在智能手機(jī)或者便攜式數(shù)字終端上實(shí)現(xiàn)1080p視頻存儲(chǔ)和播放，提高用戶的體驗(yàn)感覺。但目前3G網(wǎng)絡(luò)速度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，移動(dòng)終端以車速移動(dòng)時(shí)，其傳轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)速率為144kbps，室外靜止或步行時(shí)速率為384kbps，而室內(nèi)為2Mbps。【3】但在這樣的要求下，用戶可用速率并不是可以達(dá)到2Mbps，建筑物內(nèi)詳細(xì)的頻率規(guī)劃和組織與運(yùn)營商協(xié)作的緊密程度對室內(nèi)速率的影響也非常大。

所以，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下網(wǎng)速需要進(jìn)一步提升。對于有線的RJ45接口以太網(wǎng)最大也只有10M，要想在不影響流暢性要求的同時(shí)傳送數(shù)十路視頻信號還是非常困難的。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步這一點(diǎn)會(huì)逐步解決。目前比較現(xiàn)實(shí)的解決辦法是增加布線成本，多布幾路網(wǎng)線來實(shí)現(xiàn)。

3、通用產(chǎn)品發(fā)展趨勢

根據(jù)以上逐層分析，最終通用型產(chǎn)品必將是可以方便攜帶，隨時(shí)布控，并能夠利用現(xiàn)有的智能手機(jī)、便攜平板、筆記本等遠(yuǎn)程監(jiān)控，隨著當(dāng)前4G，5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展這很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)。PELCO在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)地位非常重要，PELCO新推出SarixIP高清攝像機(jī)，數(shù)字視頻監(jiān)控平臺是Endura系統(tǒng)；GE在歐洲與北美洲安防監(jiān)控市場取得了巨大的成功，包括諸如地鐵、機(jī)場大型項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用；霍尼韋爾的MAX1000矩陣在中國平安城市有大量的應(yīng)用，得益于其級聯(lián)與管理能力；博世BOSCH在數(shù)字視頻領(lǐng)域，BOSCH旗下有從編碼器、IPC、NVR、CMS、IVS及存儲(chǔ)整體解決方案。

4、專用產(chǎn)品發(fā)展趨勢

根據(jù)分析中的特殊應(yīng)用場合，必然會(huì)有專業(yè)的公司針對該部分市場開發(fā)專用產(chǎn)品，更夠更好的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

考場監(jiān)控，交通監(jiān)控，門禁阿監(jiān)控，電力能源，照明監(jiān)控，以及應(yīng)用在軍事、制導(dǎo)和銀行、醫(yī)院等特殊場合的產(chǎn)品。

比較典型的應(yīng)用時(shí)當(dāng)今英國倫敦的智能交通，在該系統(tǒng)中有一個(gè)專門管理中心城區(qū)停車和擁堵的專用系統(tǒng)，是一個(gè)收取一定數(shù)量的擁堵費(fèi)用智能的系統(tǒng)。倫敦城市面積很大，但核心區(qū)域范圍并不大，但是倫敦控制交通流量和減少擁堵的最重要的區(qū)域。這一切要靠車輛牌照識別和紅外測距等綜合傳感器針對該地區(qū)進(jìn)行密集布置，最終形成一個(gè)精確的監(jiān)控網(wǎng)。

5、結(jié)論

雖然當(dāng)今智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢各有論點(diǎn)，但是對于其開放性、智能化、高清化、普及化、無線化都有一定的共識，所以按照這樣的特點(diǎn)發(fā)展下去，必然形成兩極分化。本文通過對主流網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控組成的逐個(gè)分析得出這一結(jié)論。一方面所有的監(jiān)控必將形成比較通用的數(shù)據(jù)格式和終端設(shè)備，利用網(wǎng)絡(luò)這一巨大橋梁實(shí)現(xiàn)資源整個(gè)利用，向著完全通用的方向發(fā)展；另一方面對于特殊應(yīng)用場合只能由研發(fā)團(tuán)隊(duì)量身定做只限特定場合應(yīng)用的系統(tǒng)和產(chǎn)品。