高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

費洪亮

摘 要：隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控逐漸實現(xiàn)了數(shù)字化、智能化、高清化的發(fā)展，滿足了越來越多行業(yè)及用戶的發(fā)展需求。高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，更是引發(fā)了安防行業(yè)的一場技術(shù)革命，成為未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。本文基于高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)概念及應(yīng)用特點的闡述，詳細分析和探討了其關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：智能化;數(shù)字視頻;高清;視頻監(jiān)控系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù)

我國的視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展到目前，經(jīng)歷了從模擬監(jiān)控系統(tǒng)到數(shù)字視頻監(jiān)控的漫長演變過程。視頻監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展的背景下，國內(nèi)的安防市場異常活躍，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展擁有廣闊的發(fā)展市場和巨大的商機。近年來，隨著視頻監(jiān)控用戶的增多，人們對視頻監(jiān)控的圖像清晰度、信息存儲及處理速度等都有了較高的發(fā)展要求，高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)便應(yīng)運而生。

1.高清數(shù)字視頻監(jiān)控

“高清”即高分辨率，其最早來源于數(shù)字電視領(lǐng)域，指的是經(jīng)規(guī)范確定的高清晰度電視標準格式，又稱為“HDTV”。近年來，高清數(shù)字視頻監(jiān)控得以迅速發(fā)展，在建筑、交通、商業(yè)分析等多個行業(yè)得以應(yīng)用。在大數(shù)據(jù)及智能化發(fā)展背景下，高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)為適應(yīng)市場不斷創(chuàng)新，應(yīng)用功能也不斷得以完善。系統(tǒng)提供了大量視頻壓縮標準，用戶可靈活進行視頻格式的調(diào)整，實現(xiàn)帶寬及圖像質(zhì)量的優(yōu)化設(shè)置等等。

一般以廣電標準的720p、1080p以及1080i三種分辨率作為監(jiān)控領(lǐng)域的高清標準，而傳統(tǒng)的4CIF或FullD1都不能稱為高清。然而在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，由于其涉及多個技術(shù)層面，真正實現(xiàn)高清視頻并不容易。一般而言，采用百萬高清的CCD或CMOS攝像機就能達到視頻的高清標準，但監(jiān)控系統(tǒng)運行中還需要進行視頻編解碼、傳輸、回放、存儲及顯示等多個環(huán)節(jié)，期間視頻信息量倍增。因此，若要求每個環(huán)節(jié)都支持高清，僅僅依靠單純的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機并不能實現(xiàn)高清監(jiān)控問題的解決。于用戶而言，高清視頻監(jiān)控應(yīng)是一個上述環(huán)節(jié)均包含在內(nèi)，形成整體的“高清”，只有這樣，才能實現(xiàn)真正意義的高清數(shù)字視頻監(jiān)控（見圖1）。

2.高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

作為一個整體，高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)從數(shù)字視頻的圖像采集、傳輸處理到顯示應(yīng)用等環(huán)節(jié)應(yīng)具備系列的完整解決方案。

2.1高清前端采集技術(shù)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端信息采集是實現(xiàn)高清視頻效果的基礎(chǔ)，若不能保證前端視頻信息采集的高清，后端的效果也就難以保證。因此，首先要具備高清網(wǎng)絡(luò)攝像機。攝像機感光元件在很大程度上決定著圖像的清晰度，CCD雖在目前最為廣泛使用，但其存在較低的響應(yīng)速度，難以滿足高清監(jiān)控攝像機的掃描方式;采用CMOS敏感元件能較好地對高分辨度進行逐行掃描，但其也存在靈敏度、抗干擾、低照度等方面的不足。

另一方面，CCD技術(shù)不斷發(fā)展，實現(xiàn)了從1/4英寸到1/2甚至2/3英寸的發(fā)展，配合圖像處理芯片，也能輸出720p及1080i的分辨率輸出;同樣，CMOS由于成本低廉，便于集成，加之成像技術(shù)不斷進步，因而受到廣大客戶的喜愛，改種類型的監(jiān)控攝像機目前已達到1600×1200甚至更高的分辨率。再者，調(diào)焦操作在高清視頻中也很重要，保證前端采集信息的高清度，也需保證鏡頭的角度和進光度，并能通過適宜的焦距和光圈來配合成像。因此，要體現(xiàn)高清的視頻效果，也通常需要配合較高的變倍。

2.2高清傳輸技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)、光釬、視頻基帶、寬頻共纜等等是現(xiàn)階段常用的監(jiān)控系統(tǒng)傳輸技術(shù)，且各技術(shù)分別具有不同的自身特點和應(yīng)用層面。監(jiān)控系統(tǒng)在進行傳輸方式的選擇時，常需要根據(jù)不同的監(jiān)控要求及傳輸距離，進行傳輸方式的選擇。就高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)而言，面對高清應(yīng)用的超大數(shù)據(jù)量，滿足高速長距離傳輸，采用光纖傳輸方式無疑是最佳的選擇。光釬傳輸通過對控制信號向光信號的轉(zhuǎn)換，具有較快的傳播速度，成為音視頻及控制信號長距離傳輸?shù)氖走x。再者，高清意味著更高的帶寬，而H.264編碼的1080p高清畫面約需要10M的帶寬，普通的互聯(lián)網(wǎng)難以承載，因此光纖就顯示出一定的應(yīng)用優(yōu)勢。

2.3高清存儲技術(shù)

隨著視頻監(jiān)控應(yīng)用規(guī)模的日漸廣泛，如何更好地實現(xiàn)視頻信息的存儲和保存成為相關(guān)領(lǐng)域研究的焦點。當前較為常用的存儲方式主要包括DAS、NAS、SAN等三種。相比而言，直連式存儲（DAS）架構(gòu)較為簡單，但對服務(wù)器性能要求較高，其并未實現(xiàn)存儲和轉(zhuǎn)發(fā)的分離，擴容較困難，難以應(yīng)用于大容量的業(yè)務(wù)平臺。網(wǎng)絡(luò)接入存儲（NAS）的應(yīng)用主要以文件共享為主，難以有效實現(xiàn)文件的管理和查詢，且多會出現(xiàn)數(shù)據(jù)難以調(diào)用的情況，因此不適合應(yīng)用于監(jiān)控領(lǐng)域。存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）又可分為FC SAN和IP SAN兩種，其中FC SAN建設(shè)成本較高，多用于高帶寬、低延時的IT系統(tǒng)，在視頻監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用不多;相對而言，IP SAN在視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲中較為常用，尤其是大容量廣域網(wǎng)的監(jiān)控存儲領(lǐng)域。

2.4高清顯示技術(shù)

為保證顯示效果，高清視頻監(jiān)控對顯示設(shè)備也具有較高的要求。一般的液晶屏和顯示器難以支持高清視頻監(jiān)控的分辨率標準。高清視頻監(jiān)控所用的顯示設(shè)備不僅要支持較高的視頻輸出分辨率標準，還應(yīng)對所用現(xiàn)實設(shè)備的顯卡性能、配套服務(wù)器接口類型等因素進行綜合考慮。

2.5高清與智能的融合技術(shù)

視頻監(jiān)控分辨率的提高并不能代表高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的全部特色。同樣，高清系統(tǒng)中融合了智能化技術(shù)，能帶來原有標清系統(tǒng)無法實現(xiàn)的效果，如對智能人臉識別術(shù)、智能車牌識別等，這也是相關(guān)領(lǐng)域的一場技術(shù)變革。實現(xiàn)高清與智能技術(shù)的融合應(yīng)用，兩者相輔相成，帶來視頻監(jiān)控應(yīng)用模式的變革。

3.結(jié)束語

綜上所述，從某種程度上講，高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)以現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)為依托，以智能化、高清化的視頻采集、傳輸、存儲及引用為特色，引領(lǐng)著安防行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。隨著科技發(fā)展的日新月異，也必將會有更多的新技術(shù)在視頻監(jiān)控中得以應(yīng)用，進而帶動高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)逐步完善，以更好地為用戶服務(wù)。

參考文獻：

[1]劉麗芬.淺談視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化改造[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15（36）：112-113.

[2]孫建國.視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展分析[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2018（19）：86-87.

[3]石建盛.甘肅高速公路高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計及其實現(xiàn)[J].甘肅科技，2017，33（11）：83-85.

[4]程茂強.高清視頻監(jiān)控存儲淺析[J].中國交通信息化，2017（02）：119-120+122.

[5]馮濤.視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清標清對比與發(fā)展[J].中國交通信息化，2015（07）：111-116.