大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及運(yùn)用實(shí)踐研究

梁家斌

摘 要： 視頻監(jiān)控系統(tǒng)是當(dāng)前城市的安全的重要系統(tǒng)，借助大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)可完成對城市道路交通、生產(chǎn)系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域的監(jiān)控工作，有助于相關(guān)行業(yè)管理水平提升，保障社會安全。大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際構(gòu)建中，涉及到圖像采集、視頻編碼、數(shù)據(jù)存儲等關(guān)鍵技術(shù)，其技術(shù)運(yùn)用效果直接關(guān)系到大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能。故此，文章展開對大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，分析具體關(guān)鍵技術(shù)及運(yùn)用實(shí)踐，旨在發(fā)揮大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能，積極推動智慧城市建設(shè)。

關(guān)鍵詞： 大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；視頻編碼；運(yùn)用實(shí)踐

視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)人物、物體識別、場景運(yùn)動檢測等功能，可在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域中起到重要作用，尤其是大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其應(yīng)用價(jià)值更為明顯。但是，在實(shí)際大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用中，其仍舊存在一些固有因素和技術(shù)發(fā)展因素限制，使其安全性和實(shí)用性受到影響?；诖耍疚膶Υ笮鸵曨l監(jiān)控系統(tǒng)展開研究，分析大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，研究關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用實(shí)踐，詳細(xì)內(nèi)容如下。

1大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究

1.1大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由眾多的視頻攝像頭、龐大的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其可在短時(shí)間內(nèi)獲取海量的視頻信息，為安全防護(hù)、設(shè)備管理、生活等提供基礎(chǔ)信息。國外對大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究相對較為成熟，具有較高的智能化水平。如：IBM Smart Surveillance System（S3系統(tǒng)），其選擇開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，便利的集成與擴(kuò)展系統(tǒng)，可滿足大型建筑的樓宇與住宅需求。如下圖1所示為具體IBM S3系統(tǒng)架構(gòu)。

盡管國內(nèi)在大型視頻監(jiān)控的研究相對較晚，但仍舊取得了巨大的成就，如：中國電信退推出的視頻監(jiān)控方案“全球眼”業(yè)務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)跨區(qū)域行業(yè)客戶的綜合視頻監(jiān)控需求。同時(shí)，國內(nèi)大型視頻監(jiān)控領(lǐng)域中也強(qiáng)化了對大型視頻監(jiān)控技術(shù)的研究，推動了大型視頻監(jiān)控的運(yùn)用。

1.2大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢

隨著對大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究的不斷深入，大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)也將獲得更為長足的發(fā)展。如下對大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢展開研究，詳細(xì)如下。

（1）數(shù)字化。將大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的音頻、視頻、控制信號等，轉(zhuǎn)化為數(shù)字狀態(tài)，這樣則轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以攝像機(jī)成像技術(shù)為中心結(jié)構(gòu)。并改變具體的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理等的方式，且無需進(jìn)行多次轉(zhuǎn)換。

（2）網(wǎng)絡(luò)化。大型的視頻監(jiān)控將能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多任務(wù)、多用戶和分布式操作的功能，打破布控區(qū)域和設(shè)備擴(kuò)展的地域、數(shù)量限制。且無線網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的提升，為大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控奠定了基礎(chǔ)。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化。國際上對大型視頻監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)也制定了GB/T28181 標(biāo)準(zhǔn)，不同地區(qū)存在不同的標(biāo)準(zhǔn)。隨著大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，其標(biāo)準(zhǔn)也將逐漸完成統(tǒng)一，有效完成信息共享、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>

（4）智能化。智能化可轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能，其可在“監(jiān)”的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)“控”，其功能將得到進(jìn)一步強(qiáng)化，為用戶提供更多高級的視頻功能，滿足用戶日益變化的監(jiān)控需求。

2大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及運(yùn)用實(shí)踐研究

在詳細(xì)研究大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，文章展開對具體大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐的研究，具體內(nèi)容如下。

2.1前端圖像數(shù)據(jù)采集技術(shù)

前端圖像數(shù)據(jù)采集是用于完成對數(shù)據(jù)信息采集的基礎(chǔ)，其主要借助監(jiān)控?cái)z像機(jī)的圖像傳感器完成。當(dāng)前，傳感器主要分為CMOS與CCD兩大類，其中CMOS光電傳感器具有較高的及成都，其內(nèi)部各個(gè)元器件的距離相對較近，但也存在電磁干擾的情況，容易受到干擾，導(dǎo)噪聲產(chǎn)生，從而影響圖像采集的質(zhì)量。CCD電荷耦合器則具有耗電量大的問題。這些問題均對大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清技術(shù)發(fā)展造成影響，需要進(jìn)一步的研究與實(shí)踐。

2.2網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)是確保大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)信息可以得到有效的傳遞。其中具體網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)中包括傳輸網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、IP組播技術(shù)等內(nèi)容。詳細(xì)分析為：

（1）傳輸網(wǎng)絡(luò)。視頻圖像傳輸質(zhì)量直接受到傳輸網(wǎng)絡(luò)的干擾，為確保監(jiān)控效果，需保障傳輸網(wǎng)絡(luò)具有高帶寬、高傳輸速度。具體方案中， UDP協(xié)議的效率較高，然而UDP也存在一定缺陷。故此，需進(jìn)一步對傳輸方案進(jìn)行研究分析，保障傳輸網(wǎng)絡(luò)的效率的、帶寬和穩(wěn)定。

（2）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。大型監(jiān)控系統(tǒng)對視頻信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求較高，但對可靠性要求相對較低，所以TCP協(xié)議則與大型監(jiān)控系統(tǒng)適應(yīng)性相對較差。如此，大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，選擇HTTP/TCP來傳輸控制協(xié)議，運(yùn)用RTP/UDP完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。RTP與UDP的配合使用，可以最小的開銷與有效的反饋，實(shí)現(xiàn)傳輸效率的最優(yōu)化，滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

（3）IP組播技術(shù)。IP組播技術(shù)能完成對網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)的控制，降低資源無功損耗，可適應(yīng)大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)。若要實(shí)現(xiàn)傳輸控制指令與實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)，則可選擇TCP協(xié)議與UDP協(xié)議。如果單純完成視頻流數(shù)據(jù)的通信，則可借助基于UDP協(xié)議的IP組播技術(shù)完成，保障通信效率與質(zhì)量。

2.3人臉特征提取技術(shù)

大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)借助人臉識別可完成身份驗(yàn)證、出入境控制、安全防范控制等。在具體的人臉特征提取技術(shù)運(yùn)用時(shí)，大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端圖像數(shù)據(jù)采集后，生成人臉圖像文件，經(jīng)過處理生成人臉數(shù)據(jù)庫。前端攝像機(jī)獲取監(jiān)控場景視頻，于視頻流中選擇人臉檢測算法可獲取人臉圖像，得到其相對的位置、時(shí)間等信息。最后，將當(dāng)前圖像與人臉數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比。如下圖2所示為具體人臉識別流程。

如下公式（1）所示，為最小平均方程的誤差。其可用于獲取圖像的最佳逼近以估計(jì)光照不變成分。并運(yùn)用公式（2）所示的軟閾值方式，展開對圖像的降噪處理，從而綜合提升人臉識別的準(zhǔn)確性與可靠性。

（1）

（2）

2.4視頻大數(shù)據(jù)存儲及內(nèi)容智能分析

大型視頻監(jiān)控必然會產(chǎn)生大量的監(jiān)控信息，故此，需展開有效的監(jiān)控信息管理與處理工作。借助云存儲技術(shù)，實(shí)現(xiàn)視頻大數(shù)據(jù)存儲，在增加存儲容量的同時(shí)，可降低大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)成本。

智能視頻監(jiān)控技術(shù)，發(fā)展轉(zhuǎn)變了以往依賴于監(jiān)控人員分析與視頻監(jiān)控畫面的局限，運(yùn)用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，完成對視頻圖像內(nèi)容的智能分析，用于完成對關(guān)鍵信息的獲取，為事件記錄和報(bào)警提供基礎(chǔ)。此外，智能分析還具備車輛識別、智能跟蹤等功能，為大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的綜合利用奠定基礎(chǔ)，全面發(fā)揮大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

3結(jié)束語

研究分析大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及其運(yùn)用，本文先分析大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，再研究具體前端圖像數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸和人臉特征提取等技術(shù)，分析其運(yùn)用。從而為大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)，發(fā)揮大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能性與安全性，滿足諸多領(lǐng)域應(yīng)用需求。

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