視頻監(jiān)控系統(tǒng)及智能視頻監(jiān)控技術(shù)研究

黎翠轉(zhuǎn)

（佛山市南海區(qū)金盾電子工程有限公司，廣東 佛山528200）

0 引言

當(dāng)今社會(huì)，網(wǎng)絡(luò)信息化進(jìn)程加快，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用到社會(huì)生活的各個(gè)方面。方便快捷、直觀豐富的視頻監(jiān)控技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。同時(shí)，傳統(tǒng)的安保監(jiān)控已不能滿足當(dāng)代社會(huì)的需求，它正朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)信息化和智能化的方向發(fā)展。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著時(shí)代的進(jìn)步，視頻監(jiān)控技術(shù)覆蓋了社會(huì)生活的方方面面。它的應(yīng)用大致可以分為2類(lèi)，即使用領(lǐng)域和使用功能。在使用領(lǐng)域方面，各種行業(yè)幾乎都會(huì)應(yīng)用視頻監(jiān)控技術(shù)，舉例來(lái)說(shuō)，小區(qū)物業(yè)的管理、辦公室的安全監(jiān)控、停車(chē)場(chǎng)的安全監(jiān)控；電廠、變電站的無(wú)人監(jiān)控；電子信息管理中各種控制機(jī)房的遠(yuǎn)程監(jiān)控；高速路收費(fèi)站對(duì)來(lái)往車(chē)輛的監(jiān)控，道路上對(duì)車(chē)流量和違章車(chē)輛的監(jiān)控；公路、橋梁、鐵路、機(jī)場(chǎng)的管理監(jiān)控；公安破案、監(jiān)獄管理和軍事基地的安全防范；文件室、檔案室、金融機(jī)構(gòu)的監(jiān)管和警報(bào)。在使用功能方面，視頻監(jiān)控技術(shù)被應(yīng)用于工廠生產(chǎn)線監(jiān)控、公共場(chǎng)所監(jiān)管、醫(yī)療衛(wèi)生監(jiān)護(hù)和遠(yuǎn)程教育等，這是利用了視頻監(jiān)控的安全防范、信息捕獲和管理指揮功能。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

在視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，它經(jīng)歷過(guò)和正在經(jīng)歷以下過(guò)程：本地模擬圖像監(jiān)控—PC端多媒體監(jiān)控—嵌入式視頻服務(wù)器監(jiān)控—智能視頻監(jiān)控。

（1）以矩陣為核心的傳統(tǒng)模擬圖像監(jiān)控系統(tǒng)是第一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像機(jī)、專(zhuān)用視頻電纜、切換矩陣、監(jiān)視器、模擬錄像設(shè)備及盒式錄像帶等構(gòu)成了系統(tǒng)。但此系統(tǒng)有范圍小、距離短的監(jiān)控局限。

（2）以硬盤(pán)錄像機(jī)為代表的半數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)是第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)的明顯特征在于它能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的功能，讓用戶(hù)在瀏覽和管理方面獲得更加人性化的技術(shù)支持。第二代技術(shù)解決了不少模擬矩陣技術(shù)的難題，它是第一代技術(shù)的拓展。

（3）以前端網(wǎng)絡(luò)視頻為代表的全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻的工作流程是前端圖像采集—轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)—通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸—利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)監(jiān)控進(jìn)行瀏覽、控制與存儲(chǔ)。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

一般情況下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)由4個(gè)部分組成，即監(jiān)控前端、傳導(dǎo)系統(tǒng)、監(jiān)控中心和接收終端。

（1）視頻監(jiān)控的最前沿就是監(jiān)控前端，它是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的眼睛，可以放置在一個(gè)被監(jiān)控空間的某一部分，它的監(jiān)控范圍可以覆蓋整個(gè)空間的各個(gè)角落。從系統(tǒng)方面來(lái)看，監(jiān)控器是系統(tǒng)的信號(hào)源，被監(jiān)控的空間可以通過(guò)監(jiān)控器轉(zhuǎn)換成畫(huà)面信號(hào)，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳導(dǎo)或者進(jìn)行壓縮后再傳導(dǎo)。

（2）監(jiān)控視頻的畫(huà)面、音頻、控制指揮以傳導(dǎo)部分作為通路。這個(gè)通路的作用是為監(jiān)控器和指揮控制中心架起一座橋梁。

（3）監(jiān)控中心就是整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)的處理端，它的作用是增大和支配監(jiān)控視頻的信號(hào)。

（4）接收終端通常利用專(zhuān)業(yè)設(shè)備將畫(huà)面信號(hào)在顯示屏上成像并對(duì)畫(huà)面信號(hào)進(jìn)行保存。

4 智能視頻監(jiān)控技術(shù)

4.1 監(jiān)控視頻壓縮技術(shù)

一般情況下，監(jiān)控視頻原文件的數(shù)據(jù)量非常大，在儲(chǔ)存服務(wù)器上會(huì)占據(jù)很大的空間。整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅要對(duì)監(jiān)控視頻進(jìn)行保存和檢索，還會(huì)把監(jiān)控視頻放在通路中進(jìn)行傳導(dǎo)，如果不對(duì)數(shù)據(jù)量這么大的原文件進(jìn)行壓縮，不管是保存、搜索還是傳導(dǎo)都是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)在我們擁有了新一代的視頻壓縮技術(shù)——JVT視頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它是由ISO/IEC MPEG和ITU－T VCEG一同組建的聯(lián)合視頻工作組，這個(gè)工作組著重研究新一代數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的制定。JVT標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下方面：（1）壓縮高效性，與H.263＋和 MPEG4 SP相比，降低50%比特率；（2）在延時(shí)約束方面有很強(qiáng)的韌性；（3）具有容錯(cuò)能力；（4）有可伸縮的復(fù)雜編/解碼；（5）對(duì)于視頻可以解碼全部細(xì)節(jié)，不存在不匹配；（6）高質(zhì)量應(yīng)用。

4.2 監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)技術(shù)

監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)技術(shù)尚有需要解決的問(wèn)題，這些問(wèn)題存在于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中，主要包括以下方面：安全可靠的傳導(dǎo)、低延遲傳導(dǎo)、數(shù)據(jù)包排序、音視頻同步、即時(shí)解碼等。除此之外，想要緩解多客戶(hù)端存在的網(wǎng)絡(luò)壓力，還要利用QOS控制技術(shù)和IP組播技術(shù)，這樣才能保證在傳導(dǎo)過(guò)程中的高效快捷。在監(jiān)控過(guò)程中，監(jiān)控視頻的傳導(dǎo)質(zhì)量嚴(yán)重影響監(jiān)控質(zhì)量。所以，監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)技術(shù)在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中特別重要。

4.3 監(jiān)控視頻保存和搜索技術(shù)

保存大量的監(jiān)控視頻是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要功能，這樣才能方便查閱使用，當(dāng)然這樣的功能需要一個(gè)完整的監(jiān)控視頻儲(chǔ)存服務(wù)器來(lái)支持。除此之外，為了方便用戶(hù)對(duì)監(jiān)控視頻的需求，系統(tǒng)需要有一項(xiàng)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成視頻查詢(xún)搜索的功能，并將查詢(xún)結(jié)果展現(xiàn)給用戶(hù)。

4.4 空間運(yùn)動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

在監(jiān)控某個(gè)空間的異常行為時(shí)，由于被監(jiān)控空間的基本面貌已經(jīng)被監(jiān)控系統(tǒng)記憶，所以系統(tǒng)的監(jiān)控焦點(diǎn)便是那些未被記憶的異常行為，而這些行為一般表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)?？臻g運(yùn)動(dòng)檢測(cè)技術(shù)可通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)被監(jiān)控空間里運(yùn)動(dòng)的人或物體進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并即時(shí)發(fā)出正確的報(bào)警信號(hào)，從而使監(jiān)控工作的效率大大提高。此技術(shù)是目前視頻監(jiān)控研究的熱門(mén)內(nèi)容。

4.5 空間中物體的識(shí)別與跟蹤技術(shù)

在傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控基礎(chǔ)上嵌入人工智能的自動(dòng)畫(huà)面捕獲鑒別和跟蹤功能是智能視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的方向，它可以自動(dòng)識(shí)別被監(jiān)控空間的一切物體，并且進(jìn)行鎖定與跟蹤。近幾年，已針對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了很多深入的研究和探索，其中，方便、快捷、安全、高效以及人臉識(shí)別等特點(diǎn)是最為重要和最有潛力的技術(shù)層面。

5 智能視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展前景

如今，雖然對(duì)于智能視頻監(jiān)控領(lǐng)域的探索已經(jīng)有一些成就，但還非常不完善，其中存在的問(wèn)題仍需進(jìn)行更深層次的研究。就本文而言，有以下方面需要去研究與實(shí)現(xiàn)：

（1）在對(duì)空間物體的運(yùn)動(dòng)測(cè)算方面，其算法還有待發(fā)展，只有這樣才能更加有效地對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行監(jiān)控。

（2）視頻監(jiān)控技術(shù)不能只局限于定位的空間，在未來(lái)，移動(dòng)視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)該是發(fā)展的一個(gè)方向，這樣才能使監(jiān)控變得更加方便、快捷和高效。

（3）與 MPEG－4相比，H.264碼流更低，與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)性更好，可以將此作為視頻壓縮的一個(gè)方向進(jìn)行研究。

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