視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)綜述

視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)綜述

1視頻監(jiān)控系統(tǒng)的平臺隨著通信、計算機、多媒體等信息技術(shù)的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在功能上得到了顯著改善。從傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控時代開始，遠(yuǎn)程視頻視頻視頻視頻視頻視頻視頻視頻的視頻錄制時代和智能視頻視頻分析技術(shù)的視頻敘事時代已經(jīng)開始。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用也不斷擴大。現(xiàn)在大多數(shù)社會領(lǐng)域都使用頻率監(jiān)控系統(tǒng)。2顯示控制部分視頻監(jiān)控系統(tǒng)通用模型是由圖像采集、傳輸控制、顯示存儲三大部分組成。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的不同階段,視頻監(jiān)控系統(tǒng)所采用的設(shè)備也是不同的。3視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的一些重要步驟3.1早期的視頻監(jiān)控技術(shù)主要應(yīng)用于一些重要的場合,比如經(jīng)融機構(gòu)的銀行和證券交易場所高檔的別墅區(qū)和存放貴重物品的大型倉庫等,這些早期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在當(dāng)時的保安設(shè)施中發(fā)揮了可視化的作用,但是,這種早期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)雖然滿足人們“眼見為實”的要求3.2網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的特點隨著人們對視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求的不斷提升,視頻監(jiān)控技術(shù)開始沖早期的模擬視頻監(jiān)控技術(shù)邁向網(wǎng)絡(luò)數(shù)字技術(shù)發(fā)展,這主要是依靠計算機網(wǎng)絡(luò)的普及,以及計算機網(wǎng)絡(luò)對視頻信息處理能力的不斷提高,才使網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻技術(shù)得到了實質(zhì)性的發(fā)展,并大量的應(yīng)用于工程當(dāng)中。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻技術(shù),首先是將模擬的視頻信號進行數(shù)字化的處理,開始使用視頻采集卡,對模擬視頻信號進行視頻信號采集,然后借助計算機進行高速數(shù)據(jù)處理,并將視頻信號像是出來。這種方式有效的提高了視頻圖像的高分辨率和高清晰度,很大程度上提高了圖像的質(zhì)量,同時實現(xiàn)圖像的多畫面顯示。后期通過網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)實現(xiàn)了視頻信號的網(wǎng)絡(luò)傳輸,是的視頻信號再不收地理位置的限制。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控技術(shù)與早期的模擬視頻監(jiān)控技術(shù)相比,主要具有以下優(yōu)勢:第一,提高了圖像的質(zhì)量和監(jiān)控效率。由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控技術(shù)對視頻圖像進行了數(shù)字化的信號處理,所以對對其進行信號壓縮、分析、存儲和顯示,還可以對不清晰的視頻監(jiān)控圖像進行去噪、銳化等相關(guān)的數(shù)字信號處理,還可以通過度視頻監(jiān)控圖像進行大小的調(diào)整后,利用數(shù)字顯示器的高分辨率,更加清晰的觀看到視頻監(jiān)控的高質(zhì)量圖像。此外,還可以同時在一臺顯示器上觀看多路視頻圖像。同時可以通過視頻信號設(shè)置相關(guān)的規(guī)則,讓信號處理芯片對這些規(guī)則進行分析,就可以及時發(fā)現(xiàn)規(guī)則當(dāng)中的異常情況,并進行相關(guān)的提示,從而實現(xiàn)無人值守。第二,打破了監(jiān)控距離的限制。數(shù)字號抗干擾能力較強,受周圍電磁影響和傳輸線路信號衰減的影響小,利用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的加密傳輸,因而人們可以遠(yuǎn)在幾公里甚至幾千公里之外,甚至跨越地球之外進行實時的現(xiàn)場監(jiān)控。第三,便于視頻查找。在早期的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,視頻圖像智能通過錄像帶進行存儲,當(dāng)回看監(jiān)控錄像時需要花大量的時間,對錄像帶反復(fù)的查找才能找到關(guān)鍵時刻的現(xiàn)場視頻監(jiān)控記錄,而在網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控中,利用計算機建立的索引,只需要的在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi)就能輕松找到相應(yīng)的現(xiàn)場視頻監(jiān)控記錄。根據(jù)需要,還可打印它、在網(wǎng)上作E-mail發(fā)送,也可將其繼續(xù)保存在硬盤,者從硬盤中將其刪除。正是由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控以網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化為基礎(chǔ),以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心,是視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的一大進步。它具有早期模擬監(jiān)控?zé)o法比擬的優(yōu)點,所以網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控已經(jīng)取代了模擬監(jiān)控。3.3智能視頻監(jiān)控技術(shù)隨著視頻監(jiān)控技術(shù)不斷的將計算機視覺技術(shù)和人工智能理論的逐步引入及其應(yīng)用的推廣,視頻監(jiān)控系統(tǒng)被逐漸被引向利用視頻圖像的信號傳導(dǎo)向智能化發(fā)展的技術(shù)方向,使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅是用一個個的攝像機代替人眼,而是能夠通過計算機視覺技術(shù)處理能夠代替人腦分析,進而代替人、協(xié)助人,分析監(jiān)控場景中出現(xiàn)的相關(guān)規(guī)則,并完成相應(yīng)的規(guī)則控制任務(wù),使視頻監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)出人的智能思維智慧,形成智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng),這就是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的主要優(yōu)勢。4視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)高清的原因高清即高分辨率,在監(jiān)控領(lǐng)域一直將720P、1080I、1080P三種標(biāo)準(zhǔn)定義為真正的高清視頻。但是在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)高清并不是一件簡單的事,因為它涉及到視頻監(jiān)控系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。只有當(dāng)前端圖像采集、信號傳輸、海量存儲、高清顯示和綜合管理平臺等環(huán)節(jié)都達到高清標(biāo)準(zhǔn)以上時,才能在真正意義上達到高清。其中前端圖像采集和信號編碼、傳輸技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)。4.1高清的鏡頭高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清圖像采集技術(shù),普遍運用了分辨率為1600×1200的CMOS作為感光元器件,鏡頭要求有足夠的進光量和角度,同時還要方便調(diào)焦和光圈,因為高清的視頻依賴于一個調(diào)焦的操作,否者很難達到高清的效果。4.2混合編碼的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)視頻編解碼技術(shù)發(fā)展了許多年,是一個成熟的技術(shù),目前國內(nèi)外有多種標(biāo)準(zhǔn),但是能夠真正應(yīng)用到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的主要有MPEG-4、H.264、AVS,前兩種視頻編碼技術(shù)在相當(dāng)長一段時間內(nèi)出于國際先進水平,應(yīng)用于許多細(xì)品監(jiān)控系統(tǒng)工程項目中。第三種AVS視頻編碼技術(shù)是由我國獨立自主研發(fā)的的視頻編碼技術(shù),我國擁有自主權(quán),在技術(shù)上也達到了國際水平。AVS和MPEG全部都應(yīng)用了混合編碼的框架,這其中包括變換量化、熵編碼、幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測等技術(shù)模塊。但是不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對當(dāng)中具體的技術(shù)模塊都進行了一定的改進。由于考慮到視頻的傳出和存儲的問題,目前,主要使用的視頻編解碼技術(shù)是H.265。H.265標(biāo)準(zhǔn)相對于H.264標(biāo)準(zhǔn)最大的特點就是擁有更高的壓縮率。這從H.265標(biāo)準(zhǔn)的命名方式就可以輕松看出,H.265又名HEVC(HighEfficiencyVideoCoding,高效率視頻編碼),最大程度的降低影片所需的傳輸流量,以降低儲存空間與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)某杀?就是H.265標(biāo)準(zhǔn)最主要的用途。H.265標(biāo)準(zhǔn)正是通過不斷的優(yōu)化,才使得H.265標(biāo)準(zhǔn)的視頻編碼壓縮技術(shù),只需要原來H.264標(biāo)準(zhǔn)一般的流量和一遍存儲空間,就能下載和觀看相同的的畫面及質(zhì)量的電影文件,通過對視頻信號的完美壓縮方案,使得原本緊張的網(wǎng)絡(luò)帶寬變得相對寬松。比如H.264標(biāo)準(zhǔn)下載1080P視頻需要10M的帶寬,而H.265僅僅需要2M的帶寬就可以了,所需的存儲空間也不言而喻了。因此,目前H.265標(biāo)準(zhǔn)將被越來越多的視頻設(shè)備供應(yīng)商所采用。4.3視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸TCP/IP協(xié)議設(shè)計的目的是在計算機網(wǎng)絡(luò)中提供非實時的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),由于TCP/IP協(xié)議采用是是重傳機制和網(wǎng)絡(luò)擁塞控制機制,這必將會引起網(wǎng)絡(luò)的傳輸延時并且還將會耗用大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬。因此TCP/IP協(xié)議并不適合時時傳輸大量的視頻數(shù)據(jù)。然而UDP協(xié)議所采用的傳輸協(xié)議是無連接的,不需要在丟失數(shù)據(jù)報或傳輸出錯的情況下再次請求服務(wù)器重發(fā),所以UDP協(xié)議傳輸有緊湊快速的優(yōu)勢,能夠滿足視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的時時傳輸要求,對數(shù)據(jù)錯誤率和丟失率又能在一定的范圍有一定的容錯率,因此UDP協(xié)議是視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟欢x。由于UDP協(xié)議存在有不可靠性傳輸?shù)娜秉c,在事跡的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸中必須解決怎么處理連接和怎么保證可靠性的問題。所以在大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,一般都采用了UDP協(xié)議配合RTP協(xié)議和RTCP協(xié)議[3]的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。RTP依靠RTCP提供可靠的傳送機制、流量或擁塞控制及QOS保證二者同時存在并協(xié)同工作的控制協(xié)議