數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用

姚力 萬利

摘 要：視頻監(jiān)控技術(shù)作為我國科技時(shí)代的一種新型技術(shù)也在不斷的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，并且在每一個(gè)領(lǐng)域中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著該技術(shù)的不斷應(yīng)用，也在極大程度上促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是隨著我國對(duì)于視頻監(jiān)控的需求量不斷增加，因此傳統(tǒng)的人工監(jiān)控已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求，因此將智能化技術(shù)引入到視頻監(jiān)控中便具有了重要的意義。如今隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，很多領(lǐng)域到開始引入計(jì)算機(jī)技術(shù)加以應(yīng)用，數(shù)字監(jiān)控領(lǐng)域也不例外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的加入拓寬了其應(yīng)用的范圍，功能越來越強(qiáng)大。在數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候需要通過計(jì)算機(jī)技術(shù)開展全局的控制，進(jìn)而保證其發(fā)揮其有意的功能。本文在分析數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的條件下，分析計(jì)算機(jī)技術(shù)在預(yù)警系統(tǒng)內(nèi)部的深度應(yīng)用，寄希望于對(duì)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：數(shù)字監(jiān)控;計(jì)算機(jī)技術(shù);深度應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）09-0022-02

隨著視頻監(jiān)控的應(yīng)用愈加廣泛，由于所呈現(xiàn)的圖像信息種類多且較為復(fù)雜，進(jìn)而為監(jiān)控管理員的工作帶來一定的影響。隨著信息時(shí)代的不斷到來，對(duì)于視頻監(jiān)控技術(shù)的要求也就變得嚴(yán)格，因此在視頻監(jiān)控中引入智能化技術(shù)就變得至關(guān)重要，可以在一定程度上提高了信息采集的力度，并且能對(duì)所采集的信息進(jìn)行有效的分析，從而更好的為用戶提供有效的信息。如今隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，很多領(lǐng)域都應(yīng)用到了數(shù)字監(jiān)控技術(shù)，人們對(duì)于數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用的研究也在不斷的加深。隨著數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的越來越復(fù)雜，功能的擴(kuò)展需要應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)加以控制，為此本文將論述數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用。

1 視頻圖像的概念

視頻圖像是一種將客觀對(duì)象進(jìn)行客觀以及相似的描述，同時(shí)作為一種信息載體在人類社會(huì)活動(dòng)中的應(yīng)用也較為廣泛。圖像可以分為圖和像兩部分，首先對(duì)于圖來說，其主要就是物體的投射光以及反射光的分布，這是實(shí)際存在的。而像便是通過人們的視覺系統(tǒng)進(jìn)而將視覺信息進(jìn)行綜合以及統(tǒng)計(jì)，從而形成一定的印象以及認(rèn)識(shí)，這是通過人們的感覺所形成的。因此將二者進(jìn)行充分有效的結(jié)合，便形成了圖像。在進(jìn)行圖像處理的過程中，若單獨(dú)將圖像看作二維或三維中光色差變化的分布，這樣便是十分片面的。根據(jù)圖像的記錄方式可以將其分為模擬圖像和數(shù)字圖像兩種。對(duì)于模擬圖像來說，其主要是根據(jù)光或電等物理量的強(qiáng)弱變化，進(jìn)而將圖像的亮度信息進(jìn)行充分的記錄。對(duì)于數(shù)字圖像來說，其主要是通過利用像素組成相應(yīng)的二維矩陣，同時(shí)數(shù)字圖像也在實(shí)際中應(yīng)用的較為廣泛。

2 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的時(shí)間不長，但是發(fā)展速度極為快速。第一代的監(jiān)控系統(tǒng)基于攝像機(jī)、線纜與監(jiān)視器等幾個(gè)模塊。模擬CCTV具有一定的局限性，監(jiān)控能力有限只能開展本地的監(jiān)控，受到模擬視頻以及傳輸線纜長度的限制。

第二代的視頻監(jiān)控為模擬-數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，采用的為一半數(shù)字與一半模擬的方案，信息傳輸仍舊采用線纜，通過DVR支持錄像與回訪。其存在的不足為，“模擬-數(shù)字”方案仍舊需要每個(gè)攝像機(jī)安裝單獨(dú)的線纜，導(dǎo)致布線較為復(fù)雜。同時(shí)因?yàn)殇浵駴]有保護(hù)，容易丟失。

第三代的全數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸與儲(chǔ)存、播放為核心，同報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等完美的結(jié)合。其是基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將監(jiān)控模式拓展為分散與集中的模式，無限的拓展了監(jiān)控的范圍。在硬件層面應(yīng)用A/D、D/A轉(zhuǎn)換視頻服務(wù)器，或內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將圖像的處理放在監(jiān)控點(diǎn)，通過無處不在的互聯(lián)網(wǎng)，得到全范圍的即插即用，因?yàn)闉檎嬲饬x上的全數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)。

3 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)想

3.1 總體發(fā)展分析

如今的智能化數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化綜合管理的目的，利用搭建的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)不僅僅具有模擬系統(tǒng)的全部功能，比如本地錄像、本地回傳播放等，還可以在無人值守的情況下，對(duì)于敏感區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。在出現(xiàn)疫情的情況后，可以通過電話、局域網(wǎng)以及Web網(wǎng)頁等向遠(yuǎn)端的電話、手機(jī)以及電腦等發(fā)送報(bào)警的信息。因?yàn)楸O(jiān)控點(diǎn)以及控制中心采用的為網(wǎng)絡(luò)的連接模式，可以開展多點(diǎn)的控制實(shí)時(shí)視頻點(diǎn)播等功能。

3.2 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與功能分析

網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般是基于Windows或者是Linux平臺(tái)，一般含有的結(jié)構(gòu)為：數(shù)字視頻硬盤錄像、數(shù)字視頻控制以及數(shù)字視頻服務(wù)器等三個(gè)模塊。

對(duì)于數(shù)字視頻硬盤錄像，將攝像頭獲得現(xiàn)場實(shí)際情況經(jīng)過光纜傳遞到視頻服務(wù)器，經(jīng)過視頻服務(wù)器模塊的壓縮編碼處理之后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字視頻信號(hào)，最后儲(chǔ)存到硬盤的錄像機(jī)內(nèi)部。含有的功能為硬盤錄像機(jī)的回顯、錄制以及查詢等相關(guān)操作。

其二為數(shù)字視頻的控制模塊，其含有的功能為通過多種傳輸媒體，比如可以通過電話線、ATM以及ISDN等同遠(yuǎn)程的監(jiān)控服務(wù)器搭建起通信連接。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)有，在設(shè)備圖表控制模塊，用戶只需要在地圖上敲擊相關(guān)的設(shè)備圖標(biāo)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于相關(guān)設(shè)備的調(diào)用與控制。如調(diào)節(jié)攝像機(jī)的圖像、打開或關(guān)閉控制門、燈光的控制以及電話撥號(hào)控制等。還可以同聲音、熱敏以及煙敏等傳感器配合成較為復(fù)雜的保安防范系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化的多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)、圖標(biāo)的狀態(tài)顯示以及對(duì)話框的信息提示等模式，可以為用戶提供多種的報(bào)警處理方法，使得用戶可以隨時(shí)的觸發(fā)報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)對(duì)于報(bào)警信息的處理。

系統(tǒng)內(nèi)部含存在較為強(qiáng)大的報(bào)警聯(lián)動(dòng)處理能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以報(bào)警響應(yīng)為核心的集中式聯(lián)動(dòng)控制圖像的切換以及其他設(shè)備的加入應(yīng)用。在發(fā)生報(bào)警事件的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)化的多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)依據(jù)報(bào)警的級(jí)別以及自身的處理權(quán)限等，分層次的在網(wǎng)絡(luò)上顯示處理的提示信息，幫助人們做出科學(xué)的決斷。

3.3 數(shù)字式視頻服務(wù)器的應(yīng)用

數(shù)字式視頻服務(wù)器是通過企業(yè)級(jí)的Internet作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于本地或者是遠(yuǎn)程的監(jiān)控站點(diǎn)數(shù)字傳輸，數(shù)字式視頻服務(wù)器可以設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如下所示：在遠(yuǎn)端的受監(jiān)控場地，具有若干個(gè)攝像機(jī)、相關(guān)的檢測設(shè)備以及報(bào)警探頭、數(shù)字傳輸設(shè)備等，通過自身具有的傳輸線路，將信息匯聚到多媒體的監(jiān)控終端上，多媒體監(jiān)控終端可以為一臺(tái)PC機(jī)，也可以為專用的工業(yè)機(jī)箱構(gòu)成的多媒體監(jiān)控設(shè)備。除了含有處理信息以及完成本地所要求的相關(guān)功能外，系統(tǒng)通過視頻壓縮卡與通信接口卡，利用通信網(wǎng)絡(luò)將這些信息傳遞到一個(gè)或多個(gè)客戶的終端。尤其是這個(gè)功能，為數(shù)字視頻服務(wù)器需要重點(diǎn)解決的難題。

4 視頻監(jiān)控智能識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)研究

4.1 數(shù)字視頻壓縮技術(shù)

隨著視頻監(jiān)控的不斷應(yīng)用，將智能化技術(shù)應(yīng)用到視頻監(jiān)控當(dāng)中便具有了重要的意義，因此視頻監(jiān)控智能識(shí)別的技術(shù)也在極大程度上引起了國家和社會(huì)的高度重視，針對(duì)智能識(shí)別視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說，首先應(yīng)用的技術(shù)便是數(shù)字視頻壓縮技術(shù)。眾所周知，傳統(tǒng)的數(shù)字視頻內(nèi)部所包含的數(shù)據(jù)量十分巨大，因此數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的開展便具有了一定的意義。根據(jù)相應(yīng)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行技術(shù)的開展，從而不斷提高網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的效率。

4.2 數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的應(yīng)用與開展對(duì)于局域網(wǎng)以及廣域網(wǎng)有著嚴(yán)格的要求，要求將其內(nèi)部的可靠性傳輸、數(shù)據(jù)包定序以及低延遲傳輸?shù)葐栴}進(jìn)行更好的解決。同時(shí)，為了更好的提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率還要將IP組播技術(shù)以及QOS控制技術(shù)合理的應(yīng)用其中，在降低網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力的同時(shí)，為網(wǎng)絡(luò)傳輸效率提供了保障。同時(shí)視頻監(jiān)控的質(zhì)量也與視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量有著直接的關(guān)系，換句話來說，只有不斷提高網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，才能為視頻監(jiān)控的質(zhì)量提供保障。同時(shí)通過數(shù)字視頻壓縮技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮之后，仍然存在一定量的數(shù)據(jù)信息，并且數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶拵б彩钟邢蓿虼司W(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)以及IP組播技術(shù)等便成為了數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸中的關(guān)鍵性技術(shù)。最后在網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的應(yīng)用過程中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的要求也就越來越嚴(yán)格，因此只有選擇合適的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，才能為數(shù)字視頻的傳輸?shù)馁|(zhì)量提供了有效性的保障。

4.3 視頻存儲(chǔ)和檢索技術(shù)

視頻存儲(chǔ)和檢索技術(shù)也是智能識(shí)別監(jiān)控系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)。對(duì)于視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說，其中的一個(gè)重要特點(diǎn)便是存儲(chǔ)大量的視頻記錄，通過這些視頻記錄的存儲(chǔ)與保留，進(jìn)而方便工作人員的日后查看以及使用。同時(shí)，在視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過程中，若僅僅依靠手動(dòng)檢索與查詢，那將是十分困難的。因此便需要通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，將檢所查詢的策略更好的實(shí)現(xiàn)，從而為用戶呈現(xiàn)出完成的視頻數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)視頻存儲(chǔ)都是通過小數(shù)據(jù)交叉進(jìn)而不斷對(duì)數(shù)據(jù)交易量的實(shí)現(xiàn)，其中每秒輸入或者輸出的數(shù)據(jù)量是其中的關(guān)鍵。然而對(duì)于這種存儲(chǔ)模式來說，雖然可以實(shí)現(xiàn)視頻存儲(chǔ)的效果，但是會(huì)對(duì)視頻數(shù)據(jù)的高效傳輸帶來影響。其次傳輸流量、訪問速度以及成本等都是視頻存儲(chǔ)服務(wù)器中重要的性能，也應(yīng)值得不斷考慮與研究。現(xiàn)如今對(duì)于視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式主要是文件存儲(chǔ)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)系統(tǒng)兩種，其中文件存儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用較為廣泛。

4.4 監(jiān)控場景運(yùn)動(dòng)檢測技術(shù)

根據(jù)視頻監(jiān)控的場景不同，可以看出視頻監(jiān)控的焦點(diǎn)便是場景中的各種異常行為的出現(xiàn)與發(fā)生。這些行為的表現(xiàn)模式多數(shù)是以運(yùn)動(dòng)形式所呈現(xiàn)出來。因此監(jiān)控場景的運(yùn)動(dòng)檢測技術(shù)便是將場景中運(yùn)動(dòng)的行為利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)測，通過檢測可以及時(shí)的產(chǎn)生相應(yīng)的檢測報(bào)告，對(duì)于一些危險(xiǎn)的監(jiān)控信息進(jìn)行及時(shí)的報(bào)警，進(jìn)而不斷提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率。對(duì)于監(jiān)控場景的運(yùn)動(dòng)檢測技術(shù)的方法來說主要包括以下背景減除法、幀差法以及光流法等。

4.5 監(jiān)控場景物體識(shí)別與跟蹤技術(shù)

物體識(shí)別與跟蹤技術(shù)是現(xiàn)階段智能監(jiān)控系統(tǒng)中的重要技術(shù)，主要是通過通過人工智能技術(shù)，進(jìn)而將視頻監(jiān)控中的影像進(jìn)行自動(dòng)捕捉、識(shí)別以及追蹤等功能，同時(shí)也能對(duì)監(jiān)控視頻中的人進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，并對(duì)其進(jìn)行鎖定以及跟蹤，從而在很多領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。對(duì)于視頻跟蹤技術(shù)的方法來說主要有點(diǎn)跟蹤、核跟蹤以及輪廓跟蹤等。其中點(diǎn)跟蹤將所跟蹤的對(duì)象用點(diǎn)表示出來，常用的數(shù)學(xué)模型有卡爾曼濾波和粒子濾。其次，核跟蹤便是將跟蹤的對(duì)象用一個(gè)幾何區(qū)域所表示出來，跟蹤常通過計(jì)算對(duì)象的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行。最后，輪廓跟蹤為跟蹤對(duì)象提供了精確的形狀描述。這種方法可分為形狀匹配和輪廓進(jìn)化。

5 數(shù)字視頻監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的數(shù)字視頻監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)成為了很多監(jiān)控系統(tǒng)的必備功能模塊。這一報(bào)警系統(tǒng)主要以計(jì)算機(jī)主機(jī)利用通訊接口和前端的視頻監(jiān)控設(shè)備相結(jié)合，在接收視頻音頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)功能時(shí)對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警處理。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用大幅的提升了系統(tǒng)的可靠性，也降低了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。同時(shí)利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)可以更為有效的提升整個(gè)數(shù)字視頻監(jiān)控的報(bào)警功能，同時(shí)也大大提升了數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。一般計(jì)算機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為前端、通信端口，數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)幾部分，通信設(shè)備主要是數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸設(shè)備，通過數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)把前端攝像機(jī)采集的視頻信號(hào)傳送給監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，進(jìn)而可以采集得到報(bào)警的信號(hào)。

6 結(jié)語

數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，涉及很多的高新技術(shù)綜合，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以為數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)提供較為強(qiáng)有力的支撐，因此，為適應(yīng)數(shù)字化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻信號(hào)的數(shù)字化是必然的趨勢(shì)。

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