淺談視頻監控的發展及問題

文丨康 艷

（福建省計量科學研究院，福州350003）

隨著國內外經濟和社會的高速發展,視續監控技術得于普及應用。站在構建大治安格局，推動城市信息化建設，保障和促進“科學發展示范市”建設的戰略高度，用發展的眼光認識視頻監控系統的意義，是推進系統建設和應用不斷走向深入的前提和基礎。視頻監控是安全防范系統的重要組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統。視頻監控以其直觀、準確、及時和信息內容豐富而廣泛應用于許多場合。安防視頻監控趨勢必然是：數字化、高清化、網絡化、智能化。現筆者就后三個特點進行分析。

1 高清化

視頻監控輸出圖像給人最直接的感官感覺肯定是清晰度和流暢度。影響視頻圖像高清的瓶頸：首先在采集環節，高靈敏度的光傳感器是第一關；其次在處理環節，圖像處理電路的處理能力是第二關；再次在傳輸環節，眾多的攝像終端、高清的圖像質量對傳輸帶寬提出了考驗是第三關；最后在存儲環節，高清的圖像存儲對存儲器的容量的考驗算是第四關。

相較于CCD，高清的CMOS圖像傳感器是未來發展方向：CMOS傳感器更容易制造、成本也遠低于CCD產品；CMOS傳感器可輕松實現較高的集成度；CMOS傳感器采用主動式圖像采集方式，這種做法雖然導致嚴重的噪聲，但也令CMOS傳感器擁有超低功耗的優點。

圖像處理電路對高清的瓶頸最先被突破：決定圖像處理電路的關鍵元器件在于處理器芯片，目前無論是TI生產的DSP還是華為海思設計的ASIC，隨著微電子工藝摩爾定律高速發展，電路面積指數式縮小，其處理能力卻呈指數式增強。因此，電路的處理能力是目前最不影響視頻監控高清應用的障礙，相反大量的高清晰視頻監控的應用反而刺激處理器成本走入下降通道。

高清無法繞過的光傳輸。光纖傳輸具有獨特優勢：傳輸距離遠、傳輸容量大、不受電磁波干擾、工作穩定性高、保密性強、不受環境影響以及傳輸實時且質量好等特性，所以光纖傳輸是解決幾十或者幾百公里視頻監控的最佳方式。

高清視頻需要海量存儲能力，機械式硬盤壓力大：相對于光傳感器、處理電路和光端機，硬盤存儲是高清化的最大瓶頸，主要原因有：1）光傳感器和處理器電路是基于CMOS的集成電路，因為CMOS工藝的高速發展、CMOS高集成性，性能提升的速度很快且性能的提升卻不一定意味著成本的上升；2）光端機因為技術成熟、技術門檻低、生產企業、競爭激烈導致其對產業鏈的話語權不大；3）HDD硬盤是機械式的，沒法取得電子類產品的摩爾定律式發展速度；而當前的SSD硬盤又處于初級階段，先不論成本，就容量也沒法適應長時間視頻存儲的需求。

結論：1）視頻圖像高清的瓶頸：①采集環節-高靈敏度光傳感器；②處理環節-圖像處理電路能力；③傳輸環節-傳輸帶寬能力；④存儲能力-存儲容量。2）就對高清的瓶頸程度而言，存儲器>光傳感器>傳輸帶寬>圖像處理電路，相對于 CCD高清的 CMOS 圖像傳感器更是未來發展方向。①CMOS 更易制造、成本也遠低于 CCD；②CMOS 傳感器可實現高集成度；③CMOS 傳感器擁有超低功耗。 3）雖然 CCD是日本人的天下，CMOS則是美國主導，但光傳感器門檻逐漸降低，國內廠商已經逐漸具備該方面能力，未來產業鏈重心在中國。4）由于微電子技術的發展，圖像處理電路對高清應用的限制最小，大量的高清晰視頻監控的應用反而刺激處理器成本走下降通道。 5）光端機技術成熟、進入門檻低，未來將陷入價格競爭，樹立品牌和上下游拓展是光端機廠商生存之道。6）硬盤存儲是視頻高清化的最大瓶頸，機械式硬盤發展速度無法超越摩爾定律。

2 網絡化

IT和電子實現了網絡化，而源IT和電子的視頻監控行業也必將朝著網絡化方向發展，網絡化催生了視頻監控行業的綜合服務功能，導致視頻監控行業服務的多樣性和有效性，因而網絡化對視頻監控行業舉足輕重。

2.1 網絡化趨勢下的設備變化 網絡化首先攝像機的IP化：基于internet protocol的網絡攝像機，同普通攝像頭或者網眼的主要區別是ipcam（IP攝像機）實際上是一臺視頻服務器和攝像頭的集成。ipcam只要插上以太網線和電源就能通過網絡發布視頻信息。IPCAM的核心是壓縮和傳輸，由于圖像壓縮需要的運算量很大，一般都是用硬件壓縮或者DSP進行圖像處理，所以IPCAM的芯片都是專用的。TI系列的芯片圖像效果較好，但是開發難度大，所以在國內應用的主要是海康威視、大華科技、西安美凱電子等廠家，而大多數廠家大量是用hi3510的芯片比較多，iMx27在國內也開始慢慢興起。

2.2 攝像機終端有線為主、無線補充無線視頻監控的優勢：綜合成本低，性能更穩定。組網靈活，可擴展性好，即插即用。維護費用低。同時也存在一定的劣勢限制其使用性能。

2.3 網絡化存儲先集中后分布 存儲的網絡化改造會出現在視頻監控網絡化高級階段，存儲經歷三個階段：分布式終端存儲->集中式總控端存儲->分布式云端存儲。存儲網絡化本質上依靠的是網絡技術，為此傳統的通信設備廠商才有能力介入，但是就切入的時間點而言，會在分布式云端存儲階段出現。

3 智能化

智能化分析技術的發展將使監控系統的功能從事后追查為主轉為以預防為主，有效地提高監控系統本身的功能和效率。智能視頻監控系統還能為用戶帶來更大收益：1）24x7 全天候可靠監控；2）大大提高報警精確度；3）大大提高響應速度；4）對事件和畫面經過了智能分析和過濾，僅保留和記錄了有用的信息，使得對事件的分析更為有效和直接。

智能視頻監控系統在應用方面功能強大：1）警戒及入侵檢測；2）物品被盜或轉移檢測；3）遺留遺棄物品檢測；4）流量統計；5）擁擠檢測；6）PTZ 跟蹤；7）煙火檢測；8）人體行為分析；9）人臉識別；10）車輛識別。

4 結束語

雖然現在視頻監控技術己比較成熟并得到了廣泛的應用，但受各種因索影響，高清智能監控目前還處于初步應用的階段，今后需在高清視頻監控標準的制定、降低成本、能分析技術等方面加快發展速度。