網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究

姚 力

（唐銀鋼鐵有限公司 河北 唐山 063000）

1 引言

智能網(wǎng)絡(luò)視頻具備網(wǎng)絡(luò)化和智能化的兩個(gè)重要特征，智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控就是通過(guò)有線或者無(wú)線IP網(wǎng)絡(luò)把視頻信息以數(shù)字化的形式來(lái)進(jìn)行傳輸，這種監(jiān)控還可以與很多其它類型的系統(tǒng)進(jìn)行完美的結(jié)合。然而真正的智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)還是沒(méi)有普及，僅僅是在一些重要的場(chǎng)合做出了一些應(yīng)用，比如各種大型的活動(dòng)，城市的安全監(jiān)控，工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控等場(chǎng)所，隨著市場(chǎng)的發(fā)展，智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)大規(guī)模的應(yīng)用應(yīng)該說(shuō)不會(huì)用多長(zhǎng)時(shí)間。

2 智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

典型智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成如下：

（1）硬件構(gòu)成

智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)大體上分為五個(gè)部分：前端部分、傳輸部分、存儲(chǔ)部分、顯示部分、控制部分。

①前端部分。對(duì)于前端部分第一代模擬視頻監(jiān)控和第二代的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)都是采用傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)，獲取的信號(hào)采用同軸電纜來(lái)進(jìn)行傳輸，第三代智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)（IPC）。網(wǎng)絡(luò)視頻攝像機(jī)的作用主要有兩點(diǎn)：圖像的采集和編碼。采集的數(shù)據(jù)直接可以完成H.264、M-MPEG等編碼。IPC輸出的碼流是基于實(shí)時(shí)流和存儲(chǔ)流分開(kāi)，視頻流到達(dá)交換機(jī)之后傳輸至解碼器，通過(guò)解碼器解碼之后傳輸至顯示設(shè)備等；存儲(chǔ)流則直接將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)比如NVR、磁盤陣列等。

②傳輸部分。傳輸部分采用的傳輸介質(zhì)主要分為有線和無(wú)線，有線的傳輸介質(zhì)主要是雙絞線、光纖等，無(wú)線的傳輸介質(zhì)有無(wú)線電、微波、射頻傳輸?shù)?。目前以太網(wǎng)是主要的局域網(wǎng)通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)和光纖是現(xiàn)在高清視頻監(jiān)控主要傳輸方式?；谏习偕锨返拇笮途W(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可采用EPON光纖網(wǎng)絡(luò)的方式接入互聯(lián)網(wǎng)。

③存儲(chǔ)部分。存儲(chǔ)部分一般采用分布式存儲(chǔ)與集中存儲(chǔ)相結(jié)合的存儲(chǔ)構(gòu)架，分布式存儲(chǔ)體現(xiàn)在各管理區(qū)域中心安裝網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，保存本區(qū)域的視頻圖像，主要采用三種存儲(chǔ)基礎(chǔ)構(gòu)架：直接附加存儲(chǔ)（Direct-Attached Storage，DAS）、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（Network-Attached Storage，NAS）、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，SAN）.DAS的特點(diǎn)是將存儲(chǔ)設(shè)備與服務(wù)器直接相連接；NAS架構(gòu)的特點(diǎn)是將存儲(chǔ)設(shè)備直接連入現(xiàn)有TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)中；SAN架構(gòu)將各種存儲(chǔ)設(shè)備集中起來(lái)形成一個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，以便于數(shù)據(jù)的集中管理。集中存儲(chǔ)體現(xiàn)在總監(jiān)控中心安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，保存總監(jiān)控中心視頻圖像和全網(wǎng)關(guān)鍵錄像的冗余數(shù)據(jù)，主要選用IP SAN等存儲(chǔ)設(shè)備。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，集群存儲(chǔ)系統(tǒng)、“云”存儲(chǔ)系統(tǒng)越來(lái)越成為存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展方向。

④顯示部分。顯示部分一般通過(guò)解碼器將實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)流解碼、采用顯示墻等形式將視頻顯示出來(lái)，同時(shí)通過(guò)操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于顯示墻相關(guān)參數(shù)設(shè)置。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的顯示設(shè)備中主要采用大屏幕拼接技術(shù)，其構(gòu)成主要有拼接顯示單元、多屏拼接控制器、大屏幕系統(tǒng)軟件、大屏幕拼接系統(tǒng)接口設(shè)備。主要的拼接系統(tǒng)有：投影拼接系統(tǒng)、DLP背投拼接系統(tǒng)、PDP拼接系統(tǒng)、LCD拼接系統(tǒng)。

⑤控制部分。以往的視頻監(jiān)控系統(tǒng)控制部分“重硬件輕軟件”，隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)在越來(lái)越重視軟件系統(tǒng)的應(yīng)用了。對(duì)于控制部分的體現(xiàn)尤為明顯。通過(guò)統(tǒng)一的視頻網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：簡(jiǎn)潔、開(kāi)放的全I(xiàn)P體系結(jié)構(gòu)；提供端到端的清晰流暢活動(dòng)圖像；可靠的系統(tǒng)存儲(chǔ)；集中式管理；安裝/組網(wǎng)方便。

（2）軟件系統(tǒng)構(gòu)成

從軟件系統(tǒng)的角度來(lái)看智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下幾類軟件來(lái)構(gòu)成：

第一類在系統(tǒng)管理平臺(tái)上主要安裝了視頻監(jiān)控管理軟件（Video Surveillance Manage Software，VMS），通過(guò)視頻監(jiān)控管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了以下功能： 實(shí)時(shí)視頻預(yù)覽功能；錄像檢索功能；設(shè)備管理功能；資料管理；地理信息服務(wù)；視頻檢測(cè)；智慧聲控；應(yīng)用分析；權(quán)限管理；OA輔助管理等功能。視頻編程的基本步驟是：

（1）打開(kāi)視頻設(shè)備；（2）讀取設(shè)備信息；（3）更改設(shè)備信息（如果有必要的話）；（4）進(jìn)行視頻采集（有兩種方法，這里采用read的方式）；（5）對(duì)采集的視頻進(jìn)行處理（使用servfox的代碼實(shí)現(xiàn)了jpeg壓縮與保存）；（6）關(guān)閉視頻設(shè)備。

第二類軟件是嵌入式操作系統(tǒng)軟件，例如在NVR中嵌入式了linux操作系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。由于嵌入式操作系統(tǒng)的可裁減性好、實(shí)時(shí)響應(yīng)快，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用效果很好。

第三類軟件是在視頻分析單元中尤其是在類似于DSP這樣的芯片中集成的與視頻分析相關(guān)的算法軟件，通過(guò)這些優(yōu)異的算法軟件從而實(shí)現(xiàn)了內(nèi)容分析、對(duì)象識(shí)別、分析對(duì)比等智能活動(dòng)?？梢哉f(shuō)在一定程度上，算法軟件的發(fā)展和提高反映了智能化的發(fā)展水平。

3 結(jié)語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)非常的明顯，隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展，智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控肯定要取代第二代半數(shù)字監(jiān)控技術(shù)，智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)不光在智能城市、機(jī)場(chǎng)、地鐵等重要場(chǎng)合會(huì)有用武之地，還會(huì)在智能小區(qū)、智能家居等民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槠渖婕巴ㄐ偶夹g(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、人工智能等方面，交叉性很強(qiáng)，對(duì)于初次接觸此領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講，還是有點(diǎn)摸不清數(shù)頭腦。而本文則是從硬件和軟件兩個(gè)視角詮釋了智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成，對(duì)于理清智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體構(gòu)架提供了一個(gè)值得參考的視角。

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