計算機(jī)軟硬件的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

◎劉吉慶

人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，5G 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)均得到了廣泛應(yīng)用，諸多智能技術(shù)得以升級，功能增加、性能增強(qiáng)、可應(yīng)用范圍擴(kuò)大。在此基礎(chǔ)上，本文從視頻監(jiān)控系統(tǒng)入手，簡單概述了這一系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展后，從計算機(jī)軟硬件兩個層面入手，深入分析如何更好進(jìn)行視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)深入到社會生活諸多方面，在多個領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用，但從目前來看，視頻監(jiān)控技術(shù)還可以得到進(jìn)一步升級，從而強(qiáng)化應(yīng)用效果和應(yīng)用質(zhì)量，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的便捷性。簡言之，就是要在現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步挖掘軟硬件設(shè)備的可發(fā)展性。

一、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用概述

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)全面落實的過程中，需要對視頻流的接入、視頻分析算法引擎、視頻搜索、視頻分析調(diào)度策略展開全面分析，從計算機(jī)軟硬件方面入手，深入分析視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用效果和具體的設(shè)計內(nèi)容，通過這種方式進(jìn)一步提高視頻識別準(zhǔn)確性，讓視頻監(jiān)控系統(tǒng)在主界面和客戶端的應(yīng)用效果更加突出，尤其是實時查看應(yīng)用效果。比如，某城市對現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，不斷完善計算機(jī)軟硬件設(shè)備，進(jìn)而實現(xiàn)了視頻動態(tài)巡邏系統(tǒng)。在這一動態(tài)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)輔助下，有關(guān)工作人員可以高質(zhì)量展開日常監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)城市各個角落存在的問題。最為關(guān)鍵的是，這一視頻監(jiān)控系統(tǒng)借助視頻識別技術(shù)在處理兒童走失、行走路線溯源、遠(yuǎn)程指揮等方面均發(fā)揮出了良好的效果，硬件設(shè)施的完善，也為技術(shù)本身功能提供了良好的平臺和條件。視頻識別技術(shù)的應(yīng)用范圍也非常廣泛，包括但不限于人臉識別、車牌識別、行人重識別、非法入侵檢測、人員聚集檢測、車流量檢測、逃犯追捕檢測等。目前諸多城市地區(qū)都在應(yīng)用這種視頻監(jiān)控技術(shù)，一些試點區(qū)域已經(jīng)形成完善的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測，在城市治安管理上發(fā)揮著至關(guān)重要作用，可以及時有效地識別、城市管理內(nèi)容。

二、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展概述

國內(nèi)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展相對緩慢，雖然近幾年來已經(jīng)開始逐步引進(jìn)云技術(shù)、AI 技術(shù)、5G 技術(shù)等新興手段，但整體發(fā)展情況不容樂觀。未來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)還要不斷升級性能、完善功能，以此實現(xiàn)高效、快捷的信息建設(shè)工作。信息化、智慧化建設(shè)工作不斷推進(jìn)，智慧城市、智慧交通、智慧建筑等概念也隨之提出，并且不斷落實。從智慧體系發(fā)展現(xiàn)狀來看，這種智慧化建設(shè)不僅體現(xiàn)在靜態(tài)數(shù)據(jù)上，還體現(xiàn)在動態(tài)圖像上，新時期，越來越多的企業(yè)、部門、城市借助攝像頭、記錄儀、傳感器等現(xiàn)代化信息設(shè)備，實現(xiàn)高質(zhì)量、動態(tài)化、實時性的管理工作。從實際應(yīng)用效果來看，這種全新的監(jiān)控模式，可以讓管理工作更加公開、透明，視頻監(jiān)控系統(tǒng)就是其中的關(guān)鍵。從交通管理方面來看，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)提高公路道路通行能力，切實改善交通運行條件。

不僅如此，這種視頻監(jiān)控應(yīng)用在不同領(lǐng)域中均能夠提高監(jiān)管效率和效果，尤其是城市天眼數(shù)量不斷增加的今天，高質(zhì)量的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的引入和落實，可以幫助相關(guān)管理人員科學(xué)、快速、高效地應(yīng)對突發(fā)事件管理。從視頻監(jiān)控系統(tǒng)過往的應(yīng)用經(jīng)驗來看，以道路交通管理為例，借助視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)路面障礙物、交通事故等諸多不同的方面，借助視頻設(shè)備可以更好地了解障礙物、交通事故等情況，并且上報監(jiān)測數(shù)據(jù)，讓路面得到及時地清理，確保路面通暢，避免出現(xiàn)更大損失。這種信息系統(tǒng)可以針對違章次數(shù)過多的車輛、駕駛員、運輸公司進(jìn)行處理，行為嚴(yán)重的會面臨吊銷駕駛證、停辦營業(yè)許可證、吊銷營業(yè)執(zhí)照等不同的處理。

除此之外，在建筑工程、社區(qū)管理等方面都具有類似的效果，隨著信息化建設(shè)工作不斷落實，監(jiān)控中心也會得到良好的建設(shè)發(fā)展。

另外，攝像頭等攝像設(shè)備不斷優(yōu)化，推出了多種不同的攝像設(shè)備，讓視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以得到更為廣泛的應(yīng)用，動態(tài)化地收集信息，并且對接路網(wǎng)監(jiān)測、天網(wǎng)工程，讓監(jiān)控監(jiān)測工作得到全面系統(tǒng)地落實，強(qiáng)化應(yīng)急響應(yīng)能力，打造出綜合性的治理系統(tǒng)。比如：某地區(qū)在不同公路上安裝了相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備，采用圖像采集、視頻采集等多個方式進(jìn)行采集監(jiān)控，讓監(jiān)督取證工作更加順利地進(jìn)行。這種監(jiān)控設(shè)備可以對公路上所有的貨運車輛進(jìn)行管理實現(xiàn)全方位的信息采集，配合GIS等管理技術(shù)，可以從源頭處落實治理工作。

除此之外，目前很多地區(qū)都在落實相應(yīng)的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督，除了治安監(jiān)控之外，在車輛卡口、警務(wù)終端、高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、Wi-Fi 探針等方面也可以落實這種視頻監(jiān)控系統(tǒng)。智慧城市是城市發(fā)展過程中最為關(guān)鍵的一個階段，強(qiáng)調(diào)構(gòu)建出一個智能、集約、節(jié)能、綠色的城市空間。智慧城市建立在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，圍繞人工智能系統(tǒng)打造出相應(yīng)的城市體系。視頻監(jiān)控技術(shù)作為智慧城市發(fā)展中的重要組成部分，目前在多個領(lǐng)域行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，隨著國家城市化建設(shè)不斷加深，視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用頻率逐漸提高，相應(yīng)的問題也隨之而言，在建筑領(lǐng)域、勘探工作等對是視頻監(jiān)控技術(shù)要求較高的行業(yè)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)還需要得到進(jìn)一步優(yōu)化，面對分布廣泛的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，急需要對相應(yīng)的軟硬件設(shè)備進(jìn)行完善，以此提高工作效率，讓系統(tǒng)特性得到保證，實現(xiàn)高質(zhì)量的監(jiān)控工作。視頻監(jiān)控技術(shù)是現(xiàn)階段的重點內(nèi)容，也是智慧城市建設(shè)中的重要戰(zhàn)略任務(wù)，在現(xiàn)有的監(jiān)控安防基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，融入信息化、智能化技術(shù)，在降低成本的同時，優(yōu)化功能?，F(xiàn)行的視頻監(jiān)控模式依然需要和專門的工作人員進(jìn)行配合，因此在預(yù)防、預(yù)警方面作用較差，大部分情況下都是在事后取證時發(fā)揮作用。

三、視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計分析

視頻監(jiān)控技術(shù)是智慧化、智能化發(fā)展過程中的重點內(nèi)容，在建筑工程、交通管控、社會管制等多方面得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在人工技術(shù)、深度學(xué)習(xí)技術(shù)等方面持續(xù)發(fā)展的背景下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到了進(jìn)一步升級。在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計分析，可以讓其運行效能、運行質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。

1.視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計。

從計算機(jī)軟件角度來講，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用到了云存儲技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、服務(wù)器技術(shù)，實現(xiàn)圖像控制、大數(shù)據(jù)研判、綜合查詢等多方面功能。視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件主要分為中央數(shù)據(jù)管控部分和客戶端工作兩個部分，實現(xiàn)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)共享。軟件的主要功能包括但不限于數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)配置、監(jiān)視功能、告警功能、控制功能、數(shù)據(jù)存儲功能、網(wǎng)管功能。

（1）云存儲和大數(shù)據(jù)技術(shù)。

在監(jiān)控系統(tǒng)前端采集到相應(yīng)的視頻后，直接上傳至云平臺，系統(tǒng)根據(jù)具體的信息對視頻進(jìn)行標(biāo)注，并且為后續(xù)系統(tǒng)提供參考。云存儲服務(wù)器需要得到合理應(yīng)用，除了常規(guī)的信息分類和信息標(biāo)準(zhǔn)之外，還要根據(jù)實際需求實現(xiàn)實時性的視頻流轉(zhuǎn)發(fā)授權(quán)。大數(shù)據(jù)技術(shù)是視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的核心關(guān)鍵，也是視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展效果的核心關(guān)鍵，如：圖片的二次識別、深度挖掘、數(shù)據(jù)整合等。以交通大數(shù)據(jù)技術(shù)為例，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可以對車輛品牌、型號、車牌號實現(xiàn)綜合性處理，并且可以實現(xiàn)一鍵查詢功能。比如：某視頻監(jiān)控系統(tǒng)引入了High GUI 庫完成視頻圖像的讀寫處理。在云存儲技術(shù)中應(yīng)用了圖像壓縮算法，可以更好處理圖像，以此減少數(shù)據(jù)占用空間，在保證視頻質(zhì)量的基礎(chǔ)上壓縮視頻。為了確保云存儲技術(shù)在任何時候都可以得到有效應(yīng)用，動態(tài)化設(shè)計了MPEG 圖像壓縮法和JPEG 圖像壓縮法，配合Web 服務(wù)器和Soeket編程，讓視頻在采集完成后第一時間上傳到云端。

（2）服務(wù)器技術(shù)。

服務(wù)器技術(shù)是軟件設(shè)計的關(guān)鍵，主要涉及流媒體服務(wù)器、轉(zhuǎn)碼服務(wù)器、日志審計服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等方面內(nèi)容。流媒體服務(wù)器是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，需要根據(jù)視頻圖像管理服務(wù)器的調(diào)度情況將其傳輸?shù)较鄳?yīng)的端口，如：監(jiān)控客戶端、電視墻、數(shù)據(jù)管理模塊。轉(zhuǎn)碼服務(wù)器是軟件系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的存在，需要將不符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的媒體編碼格式，讓一些非標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備也可以和視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)互通，擴(kuò)大視頻監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)范圍。日志審計服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器也是基礎(chǔ)的軟件系統(tǒng)，前者負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)記錄，如：不同視頻存儲的時間，視頻監(jiān)控系統(tǒng)所執(zhí)行的操作等內(nèi)容，后者則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫讀取服務(wù)，為大數(shù)據(jù)技術(shù)的落實提供基礎(chǔ)，讓信息查詢、調(diào)取功能得到更好落實。以某視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例，在其中選擇了Web 服務(wù)器，借助HTTP 協(xié)議實現(xiàn)了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)交互工作，根據(jù)操作指令完成相應(yīng)的工作，不僅性能優(yōu)越、成本也相對較低，符合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運行需求。另外，借助CGI 程序可以為后續(xù)的模塊化設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)，相應(yīng)的視頻存儲等工作也會得到順利完成。

（3）綜合化技術(shù)。

在軟件系統(tǒng)中，還需要將上述部分進(jìn)行聯(lián)動處理，以此實現(xiàn)功能的綜合性應(yīng)用，讓軟件設(shè)備更好地和硬件設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動，進(jìn)而實現(xiàn)核心管理功能處理。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的管理應(yīng)用可以更好地落實信息處理效果，強(qiáng)化運維效果、應(yīng)急管理質(zhì)量，讓這一系統(tǒng)得到科學(xué)合理應(yīng)用。主程序界面和客戶端模塊在設(shè)計過程中采用了嵌入式技術(shù)，借助Qt 主界面程序和Android 客戶端確保用戶的操作體驗。值得一提的是，這一綜合管理系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)視頻圖像的在線瀏覽，還能夠讓攝像頭得到多角度旋轉(zhuǎn)，繼而實現(xiàn)360°無死角地監(jiān)控瀏覽，從實際應(yīng)用效果上看，畫面流暢清晰。在主界面程序中，選擇了全局指針變量qApp 實現(xiàn)了對象的快速訪問。

（4）信號采集和攝像頭驅(qū)動。

除了上述幾個方面之外，攝像頭驅(qū)動和信號采集工作也不容忽視，尤其是攝像頭驅(qū)動，直接關(guān)系到視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用效果和應(yīng)用效果。需要注意的是，攝像頭驅(qū)動需要綜合考慮不同功能情況的具體需求，對驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行修改，確保驅(qū)動可以支持不同類型的攝像頭，讓攝像頭穩(wěn)定工作。信號采集需要根據(jù)攝像頭驅(qū)動展開相應(yīng)的參數(shù)，以此提高操作效果，強(qiáng)化視頻監(jiān)控質(zhì)量。比如：某視頻監(jiān)控系統(tǒng)中選擇了Linux 平臺下的通用驅(qū)動，但在具體設(shè)計過程中對內(nèi)核源代碼進(jìn)行了系統(tǒng)的修改，確保驅(qū)動可以正常運行。在后續(xù)應(yīng)用過程中，如果出現(xiàn)驅(qū)動和攝像頭不匹配的情況，則對驅(qū)動模塊模式進(jìn)行調(diào)整修改，并且借助insmod 命令重新加載，以此確保驅(qū)動效果。信號采集工作需要得到上層應(yīng)用的函數(shù)支持，才能夠更好地進(jìn)行操作使用，從目前來看，如果需要采用usb 攝像頭，那么可以使用V4L2 接口。這一接口可以實現(xiàn)直接數(shù)據(jù)讀取、內(nèi)存映射兩種視頻數(shù)據(jù)采集方式，存儲效率大幅度提高。

2.視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計也不容忽視，是確保視頻監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，高質(zhì)量的硬件設(shè)備，能夠讓系統(tǒng)的使用壽命得到延長，同時從根本上保證視頻監(jiān)控質(zhì)量，目前硬件設(shè)備主要包括核心板、電路設(shè)計、Wi-Fii 連接這幾個方面，需要對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實時查看。在應(yīng)用建設(shè)實際中還需要明確平臺框架，硬件設(shè)施還包括了展示墻中的計算機(jī)終端、手機(jī)APP、電視墻等多方面內(nèi)容，讓圖像、數(shù)據(jù)得到有效傳輸?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中包括了四個部分，分別為：感知采集層、技術(shù)支撐層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層，以此實現(xiàn)現(xiàn)場信息采集、信息傳輸、信息處理監(jiān)控三大功能。

（1）基礎(chǔ)硬件設(shè)備。

攝像頭、硬盤錄像機(jī)等是視頻監(jiān)控設(shè)備中的核心關(guān)鍵，根據(jù)不同設(shè)備的使用情況，落實針對性的電路設(shè)計。現(xiàn)場監(jiān)控器的設(shè)計非常關(guān)鍵，是提高系統(tǒng)監(jiān)控效果的關(guān)鍵，根據(jù)具體監(jiān)控需求，選擇不同型號的攝像頭、硬盤錄像機(jī)。

（2）Wi-Fii 硬件設(shè)備。

人工智能網(wǎng)絡(luò)模式下，對Wi-Fi 硬件設(shè)備的要求較高，尤其是在5G 技術(shù)下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，對通訊系統(tǒng)提出了更高的要求，高質(zhì)量的Wi-Fi 硬件設(shè)備落實可以讓通訊效果得到提高，確保視頻得到穩(wěn)定傳輸不會出現(xiàn)丟包等問題。一些地區(qū)綜合自身的經(jīng)濟(jì)實力，選擇了TL-WN321G5 無線網(wǎng)卡，在條件允許的范圍內(nèi)滿足了基礎(chǔ)需求，覆蓋范圍可以達(dá)到300m。另外，現(xiàn)場ZigBee 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是視頻監(jiān)控技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵，借助其低速率、近距離、低能耗的特點，實現(xiàn)高效率的信息處理，構(gòu)建出一個基于ZigBee 技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，系統(tǒng)的邏輯性和穩(wěn)定性都得到了保證。而且在這樣的情況下，任何一個路由器路徑出現(xiàn)，都可以借助其他的路由器進(jìn)行信息傳輸，并且對視頻監(jiān)控路徑進(jìn)行標(biāo)記，信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性得到了根本上的保證。

（3）核心板硬件設(shè)計。

在實際開發(fā)設(shè)計中核心板作為主處理器，必須要進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，為人機(jī)交互、數(shù)據(jù)運算處理工作奠定良好的基礎(chǔ)。底板是硬件系統(tǒng)中關(guān)鍵部分，其中涵蓋了電源電路、設(shè)備電路、LCD 電路等大量的硬件電路。以某視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例，綜合采用了高頻電路、數(shù)字電路這兩種方式，更好地解決傳統(tǒng)底板中存在的問題，不僅如此將電源粗導(dǎo)線、芯片背置濾波電容等技術(shù)引入其中，提高抗干擾技術(shù)。核心板中采用了S3C2440 核心板，借助ARM920T 內(nèi)核，完成人機(jī)交互、數(shù)據(jù)運算處理，從經(jīng)濟(jì)性等多角度出發(fā)，也能夠滿足運行需求，為視頻監(jiān)控技術(shù)奠定良好的基礎(chǔ)。智能視頻監(jiān)控核心板屬于硬件設(shè)計，可以進(jìn)一步實現(xiàn)現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)的高效傳輸。同時配合B/S 結(jié)構(gòu)上位機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速反饋處理，保證網(wǎng)絡(luò)大面積覆蓋的同時，完善其中的功能，且這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)步驟較為簡單，維護(hù)方便，所需要的成本較低。

四、總結(jié)

綜上所述，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，影像技術(shù)水平不斷提高，在各行業(yè)中均得到了廣泛的應(yīng)用，目前較為常見的影像技術(shù)主要包括計算機(jī)技術(shù)、數(shù)碼拍照技術(shù)、數(shù)字化信息傳輸技術(shù)和數(shù)字化圖像處理技術(shù)等。在此基礎(chǔ)上，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，能夠進(jìn)一步提高視頻監(jiān)控技術(shù)效果，切實強(qiáng)化監(jiān)控系統(tǒng)的具體功能。