智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)詳解與實(shí)踐之視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展過程

1、智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)詳解與實(shí)踐之視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展過程1.2視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展過程     視頻監(jiān)控技術(shù)按照主流設(shè)備發(fā)展過程，可以分為3個(gè)大的階段，即20世紀(jì)70年代開始的模擬視頻監(jiān)控階段、20世紀(jì)90年代開始的數(shù)字視頻階段及近幾年興起的智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控階段。模擬監(jiān)控階段的核心設(shè)備是視頻切換矩陣，數(shù)字視頻階段的核心設(shè)備是硬盤錄像機(jī)(DVR)，智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時(shí)代沒有核心硬件設(shè)備，系統(tǒng)變得開放而分散，設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(IPC)、視頻編碼器(DVS)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)及中央管理平臺(tái)(CMS)等。目前的實(shí)際應(yīng)用中，各種類型的產(chǎn)品和系統(tǒng)架構(gòu)均有一定比例，并均將

2、繼續(xù)存在一定時(shí)間，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)代表了視頻監(jiān)控技術(shù)未來的發(fā)展方向。     第一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)(即模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng))由模擬攝像機(jī)、多畫面分割器、視頻矩陣、模擬監(jiān)視器和磁帶錄像機(jī)(VCR)等構(gòu)成，攝像機(jī)的圖像經(jīng)過同軸電纜(或其他介質(zhì))傳輸，并由VCR進(jìn)行錄像存儲(chǔ)，由于VCR磁帶的存儲(chǔ)容量非常有限，因此VCR需要經(jīng)常地更換磁帶以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期存儲(chǔ)，自動(dòng)化程度很低，另外VCR的視頻檢索效率十分低下。     第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)(即數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng))產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代，以DVR為主要標(biāo)志性產(chǎn)品，模擬的視頻信

3、號(hào)由DVR實(shí)現(xiàn)數(shù)字化編碼壓縮并進(jìn)行存儲(chǔ)。DVR對(duì)VCR實(shí)現(xiàn)了全面取代，在視頻存儲(chǔ)、檢索、瀏覽等方面實(shí)現(xiàn)了飛躍，之后DVR在網(wǎng)絡(luò)功能上不斷強(qiáng)化。     第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)(即智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)IVS，Intelligent Video Surveillance)，開始于本世紀(jì)初，主要由網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、視頻編碼器、高清攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)、海量存儲(chǔ)系統(tǒng)及視頻內(nèi)容分析技術(shù)(Video Content Analysis，VCA)構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)程播放、存儲(chǔ)、視頻分發(fā)、遠(yuǎn)程控制、視頻內(nèi)容分析與自動(dòng)報(bào)警等多種功能。    &

4、#160;1.2.1模擬視頻監(jiān)控時(shí)代     第一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)也叫做閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱CCTV(Closed Circuit Television)，是完全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。此類技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，并逐步得到廣泛應(yīng)用，直到目前，模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍然因?yàn)槠溟L(zhǎng)期的應(yīng)用積累而具有廣大的市場(chǎng)占有率。   閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成包括視頻信號(hào)采集部分、信號(hào)傳輸部分、切換控制部分及顯示與錄像部分，視頻信號(hào)采集部分主要為攝像機(jī)(鏡頭)及相關(guān)配件；信號(hào)傳輸部分負(fù)責(zé)將攝像機(jī)的電信號(hào)傳輸?shù)骄仃囍鳈C(jī)或顯示與記錄設(shè)備，或反向?qū)⒕仃囍鳈C(jī)(控制

5、終端)的控制信號(hào)發(fā)送給解碼器以控制鏡頭或云臺(tái)動(dòng)作(統(tǒng)稱PTZ控制)控制等；切換控制部分是系統(tǒng)的核心，主要功能是進(jìn)行視頻圖像的切換及前端設(shè)備的控制；顯示及錄像部分主要為監(jiān)視器和長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)，用來顯示和記錄前端攝像機(jī)傳輸過來的視頻信號(hào)。     1.視頻采集設(shè)備     視頻采集設(shè)備主要包括攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、支架、解碼設(shè)備、電動(dòng)云臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)的主要功能是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。主要視頻采集設(shè)備列舉如下：     攝像機(jī)(Camer)     

6、;鏡頭(Lens)     防護(hù)罩(Housing)     支架(Bracket)     解碼器(Decoder)     視頻分配器(Video Distributor)     2.信號(hào)傳輸設(shè)備     信號(hào)傳輸設(shè)備主要包括信號(hào)收發(fā)器、信號(hào)放大器、銅纜、光纜等，其主要功能是實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的上行傳輸及控制信號(hào)的下行傳輸。主要信號(hào)傳輸設(shè)備列舉如下：

7、60;   各類線纜及連接器     信號(hào)收發(fā)器(Sender/Receiver)     信號(hào)放大器(Amplifier)     3.切換控制設(shè)備     切換控制設(shè)備主要包括矩陣控制器、控制鍵盤、控制碼發(fā)生器等，主要負(fù)責(zé)視頻信號(hào)的切換及前端設(shè)備的控制。主要切換控制設(shè)備列舉如下：     矩陣(Matrix)     控制碼

8、發(fā)生器     鍵盤(Keyboard)     人機(jī)界面(GUI)     4.顯示與記錄設(shè)備     顯示與記錄設(shè)備主要包括監(jiān)視器、畫面分割器、磁帶錄像機(jī)等，顯示與記錄設(shè)備把從現(xiàn)場(chǎng)傳來的電信號(hào)在監(jiān)視設(shè)備上進(jìn)行圖像顯示或記錄。顯示與記錄設(shè)備列舉如下：     多畫面處理器(Multiplexer)     多畫面分割器    

9、 監(jiān)視器(Monitor)     磁帶錄像機(jī)(VCR) 1.2.2數(shù)字視頻監(jiān)控時(shí)代     數(shù)字視頻監(jiān)控時(shí)代的標(biāo)志性產(chǎn)品是硬盤錄像機(jī)，簡(jiǎn)稱DVR(Digital Video Recorder)。硬盤錄像機(jī)起始于20世紀(jì)90年代，在本世紀(jì)初得到大規(guī)模應(yīng)用，硬盤錄像機(jī)的出現(xiàn)將磁帶錄像機(jī)(VCR)送上了末路。硬盤錄像機(jī)實(shí)質(zhì)是集音視頻編碼壓縮、網(wǎng)絡(luò)傳輸、視頻存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程控制、解碼顯示等各種功能于一體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其主要組成是視頻采集卡、編碼壓縮程序、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接口及軟件體系等。   

10、60; 早期的DVR主要是進(jìn)行數(shù)字化視頻存儲(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸、軟件應(yīng)用、虛擬矩陣等方面的功能并不十分完善，因此在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中，通常DVR與模擬矩陣配合使用，系統(tǒng)的控制和切換仍然由矩陣完成，而DVR僅僅代替了磁帶錄像機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻的數(shù)字化錄像。硬盤錄像機(jī)經(jīng)過不斷發(fā)展、升級(jí)，在網(wǎng)絡(luò)支持、虛擬矩陣、軟件應(yīng)用等功能上逐步得到加強(qiáng)，在一些項(xiàng)目中，可以以DVR為系統(tǒng)核心設(shè)備，以網(wǎng)絡(luò)為支撐，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的虛擬矩陣切換、存儲(chǔ)、控制、管理等功能，在此情況下模擬矩陣不再是必需的。     1.硬盤錄像機(jī)的主要功能     

11、與傳統(tǒng)的模擬錄像機(jī)相比，硬盤錄像機(jī)的優(yōu)越性表現(xiàn)在很多方面。比如錄像時(shí)間長(zhǎng)，最大錄像時(shí)間取決于連接的存儲(chǔ)設(shè)備的容量；支持的視音頻通道數(shù)量多，可進(jìn)行幾路、十幾路、甚至幾十路同時(shí)錄像；錄像質(zhì)量不會(huì)隨時(shí)間的推移而變差；功能更為豐富，強(qiáng)大的應(yīng)用軟件支持；聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng)，多臺(tái)硬盤錄像機(jī)聯(lián)網(wǎng)可以構(gòu)成大規(guī)模系統(tǒng)。     2.PC式與嵌入式     DVR分為PC式及嵌入式兩個(gè)產(chǎn)品形態(tài)，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，并都有廣泛的實(shí)際應(yīng)用。PC式DVR一般采用工業(yè)主板加視頻采集卡的架構(gòu)，軟件建立在Windows(或者Linux)操作系統(tǒng)上；嵌入式DV

12、R基于嵌入式處理器和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)沒有PC式那么復(fù)雜和功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)比較單一，產(chǎn)品性能比較穩(wěn)定。     3.編碼壓縮算法     DVR的關(guān)鍵技術(shù)是編碼壓縮算法，目前主流的算法是MPEG-4，此編碼算法基于視頻對(duì)象進(jìn)行編碼，考慮到幀內(nèi)冗余及幀間冗余，可以在有限的碼流下實(shí)現(xiàn)良好的視頻圖像質(zhì)量，是目前大多數(shù)廠家采取的壓縮算法。H.264是近幾年興起并得到大力推廣的算法，可以看成是對(duì)MPEG-4算法的升級(jí)和優(yōu)化，能夠進(jìn)一步節(jié)省碼流并提供更好的圖像質(zhì)量。DVR應(yīng)用中存在的主要視頻編碼方式如下：  &#

13、160;  MJPEG     MPEG-2     MPEG-4     H.264 1.2.3智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時(shí)代     智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)在近幾年得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(IPC)、視頻編碼器(DVS)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)、視頻內(nèi)容分析(VCA)單元，中央管理平臺(tái)(CMS)、解碼設(shè)備(Decoder)、存儲(chǔ)設(shè)備等。智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用完全分布式的架構(gòu)，系統(tǒng)架設(shè)在

14、網(wǎng)絡(luò)上，不受地域空間的限制，利用智能管理軟件可以實(shí)現(xiàn)視頻資源的管理、整合、配置、傳輸、調(diào)用、存儲(chǔ)、報(bào)警、集成等。     1.視頻采集編碼設(shè)備     視頻采集編碼設(shè)備主要有模擬攝像機(jī)、視頻編碼器、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、高清攝像機(jī)等，主要完成視音頻信號(hào)的采集、數(shù)字化、編碼壓縮及網(wǎng)絡(luò)傳輸。     2.中央管理平臺(tái)(CMS)     CMS是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控應(yīng)用中有關(guān)軟件的通稱，其構(gòu)成形式多種多樣，主要功能是資源的管理、媒體的分發(fā)、存儲(chǔ)管理、告警服務(wù)、

15、用戶服務(wù)等功能。     3.網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)     NVR的主要功能是完成視頻的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)與回放，與DVR的顯著區(qū)別是：NVR不直接與模擬視頻信號(hào)連接，其存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)的是前端設(shè)備已經(jīng)完成編碼的視頻流，因此，NVR必須配合網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或視頻編碼器才能構(gòu)成完整的系統(tǒng)。     4.解碼顯示設(shè)備     解碼顯示設(shè)備主要將網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的數(shù)字視頻信號(hào)還原成模擬信號(hào)進(jìn)行輸出顯示。     5.視頻內(nèi)容分析(VCA)     視頻內(nèi)容分析技術(shù)(Video Content Analysis，VCA)來源