視頻監控系統技術探究

[提要]隨著計算機多媒體技術、視頻壓縮編碼技術、網絡通訊技術的飛速發展，視頻監控系統技術一直是人們關注的應用技術熱點之一，它以直觀、方便、信息內容豐富、監控手段先進而得到廣泛的應用。因此，本文就視頻監控系統的技術現狀、技術發展作深入的研究與探討。

[關鍵詞]計算機；網絡；視頻；監控技術

一、視頻監控系統的技術現狀

隨著計算機多媒體技術、視頻壓縮編碼技術、網絡通訊技術的發展，數字視頻監控系統也隨之迅速崛起。現今廣泛應用的有兩種數字視頻監控系統類型方式，一種是以數字錄像設備為核心的數字監控錄像系統，另一種是以嵌入式視頻服務器為核心的視頻監控系統。

(一)數字監控錄像系統方式。數字監控錄像系統方式通常又分為兩類：一類是基于Pc機組合的計算機多媒體工作方式；另一類是嵌入式數字監控錄像系統方式。

1 計算機多媒體方式的數字監控錄像系統。數字視頻壓縮編碼技術日益成熟，計算機的廣泛化，為基于PC機的多媒體監控創造了條件。這種新型視頻監控系統的迅速崛起，部分地取代了以視頻矩陣圖像分割器、錄像機為核心，輔以其它傳送器的模擬視頻監控模式，其技術特征主要表現在：(1)PC機的多媒體監控主機綜合了視頻矩陣、圖像分割器、錄像機等的眾多功能，使系統結構大為簡化。(2)由于采用計算機網絡技術，數字多媒體遠程網絡監控不受距離限制。(3)由于采用大容量磁盤陣列存盤器或光盤存儲器，可以節省大量的磁帶介質，同時有利于系統實現多媒體信息查詢。

但隨著基于PC機的視頻監控錄像系統的發展，在實際工程使用過程中，也暴露出一些不足，主要是系統工作的不穩定性。(1)Pc機：兼容PC機用于24小時不間斷工作時，其性能是不很穩定的，工控PC機相對兼容Pc機的穩定性有一個檔次上的提高，適用于較復雜的工作環境。(2)操作系統：基于PC機的視頻監控錄像系統其軟件的實現是在Windows、Unix、Linux等通用操作系統上的，同時系統文件、應用軟件和圖像文件都存儲在硬盤上，視頻處理必須高密度輸入大量數據，同時硬盤要進行多工工作，普通的硬盤邏輯已無法適應，以致極易產生系統的不穩定性，造成死機現象。(3)應用軟件：視頻監控系統的應用軟件能力上應支持多任務并發處理，如監視、錄像、回放、備份、報警、控制、遠程連接等的多工處理能力。(4)視頻采集卡：視頻監控錄像系統通常均為多路輸入系統，視頻采集卡可采用多卡方式，也可采用單卡方式。一般說，單卡方式集成度高，穩定性會優于多卡方式，很多采用一路一卡的方式很容易形成硬件沖突，其穩定性會有較大的影響。目前市場上也有部分為追求高幀數而設計采用多卡進行迭加的多路單卡設備，但其仍在計算機的總線上進行傳輸、處理，不可能會有質的飛躍。

2 嵌入式數字監控錄像系統。嵌入式系統是以應用為中心，軟硬件可裁減的，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積等綜合性嚴格要求的專用計算機系統，亦即為監控系統量體裁衣的專用計算機系統。

嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬件、嵌入式操作系統及應用軟件系統等組成，它是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”。

嵌入式操作系統是一種實時的，支持嵌入式系統應用的操作系統軟件，它是嵌入式系統極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界面、標準化瀏覽器等，嵌入式操作系統在系統實時高效性、硬件的相關依靠性、軟件固態化及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。

(二)嵌入式視頻服務器方式。嵌入式視頻服務器的主要原理是視頻服務器內置一個嵌入式Web服務器，采用嵌入式實時多任務操作系統。攝像機送來的視頻信號數字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內部總線送到內置的Web服務器，網絡用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務器上的攝像機圖像，授權用戶還可以控制攝像機、云臺、鏡頭的動作或對系統配置進行操作。

由于把視頻壓縮和Web功能集中到一個體積很小的設備內，可以直接連人局域網，達到即插即看，省掉多種復雜的電纜，安裝方便(僅需設置一個IP地址)，用戶也無需安裝任何硬件設備，僅用瀏覽器即可觀看。嵌入式視頻服務器監控系統技術有如下特點：

1 布控區域廣闊。嵌入式視頻Web服務器監控系統的Web服務器直接連入網絡，沒有線纜長度和信號衰減的限制，同時網絡是沒有距離概念的，徹底拋棄了地域的概念，擴展了布控區域。

2 系統具有幾乎無限的無縫擴展能力。所有設備都以IP地址進行標識，增加設備只是意味著IP地址的擴充。

3 可組成非常復雜的監控網絡。采用基于嵌入式Web服務器為核心的監控系統，在組網方式上與傳統的模擬監控和基于PC平臺的監控方式有極大的不同。由于Web服務器輸出已完成模擬到數字的轉換并壓縮，采用統一的協議在網絡上傳輸，支持跨網關、跨路由器的遠程視頻傳輸。

4 性能穩定可靠，無需專人管理。嵌入式Web服務器實際上基于嵌入式電腦技術，采用嵌入式實時多任務操作系統，又由于視頻壓縮和Web功能集中到一個體積很小的設備內，直接連入局域網或廣域網，即插即看，系統的實時性、穩定性、可靠性大大提高，也無需專人管理，非常適合于無人值守的環境。

5 當監控中心需要同時觀看較多攝像機圖像時，對網絡帶寬要求較高。

6 不適合在集中式監控系統中使用。

二、視頻監控系統的技術發展

前端一體化、視頻數字化、監控網絡化、系統集成化是現代視頻監控系統公認的發展方向，而數字化是網絡化的前提，網絡化又是系統集成化的基礎，所以，視頻監控技術發展的三個最大特點就是數字化、網絡化和智能化。

(一)數字化。視頻監控系統的數字化首先應該是系統中信息流(包括視頻、音頻、控制等)從模擬狀態轉為數字狀態，這將徹底打破“經典閉路電視系統是以攝像機成像技術為中心”的結構，從根本上改變視頻監控系統在信息采集、數據處理、傳輸、系統控制等的方式和結構形式。信息流的數字化、編碼壓縮、開放式的協議，使視頻監控系統與安防系統中其它各子系統間實現無縫連接，并在統一的操作平臺上實現管理和控制，這也是系統集成化的含義。

(二)網絡化。視頻監控系統的網絡化將意味著系統的結構將由集總式向集散式系統過渡。集散式系統采用多層分級的結構形式，具有微內核技術的實時多任務、多用戶、分布式操作系統以實現搶先任務調度算法的快速響應。組成集散式監控系統的硬件和軟件采用標準化、模塊化和系列化的設計，系統設備的配置具有通用性強、開放性好、系統組態靈活、控制功能完善、數據處理方便、人機界面友好以及系統安裝、調試和維修簡單化，系統運行互為熱備份，容鍺可靠等優點。

(三)智能化。視頻監控系統的智能化是指“自動的分析和抽取視頻源中的關鍵信息”。智能視頻技術借助計算機強大的數據處理功能，對視頻畫面中的海量數據進行高速分析，過濾掉用戶不關心的信息，僅僅為監控者提供有用的關鍵信息。

智能視頻監控能夠識別不同的物體，發現監控畫面中的異常情況，并能夠以最快和最佳的方式提供有用信息，從而更加有效地服務于社會。

三、總結

綜上所述，隨著計算機多媒體技術、視頻壓縮編碼技術、網絡通訊技術的發展，智能化、數字化、網絡化視頻監控系統技術必將得到人們更加深入的研究與開發，以滿足和適應社會的各種需求。

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[責任編輯：李麗娜]