劉偉琪

摘要：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)及信息化技術(shù)不斷發(fā)展，為很多行業(yè)帶來了新的動力，安防行業(yè)也不例外。視頻監(jiān)控技術(shù)在安防行業(yè)中扮演了重要的角色。正是在上述技術(shù)的支持下，使得視頻監(jiān)控愈來愈成熟。加之圖像壓縮解碼及流媒體技術(shù)的逐步演變、處理器能力的大幅度提升，使網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控得以實現(xiàn)。與傳統(tǒng)視頻監(jiān)控相比，網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)具有更高的靈活性、可擴展性，并具有更低的成本，所以倍受推崇?；诖?，文章對網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進行了綜合性闡述，詳細分析了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)當中的核心技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)視頻；監(jiān)控；發(fā)展

1網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)概述

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)的主要用途是用來實時監(jiān)控，主要是通過網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由3個部分構(gòu)成，分別為前端監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控中心及即監(jiān)控工作站。前端監(jiān)控設(shè)備是監(jiān)控過程中的基礎(chǔ)設(shè)備，包括攝像頭、麥克風、網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器等；監(jiān)控中心則包括服務(wù)器軟件、監(jiān)控墻及流媒體服務(wù)器等；監(jiān)控工作站多以客戶端形式存在。用戶安裝客戶端后便可獲取合法權(quán)限登錄并使用系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)具體工作流程如下：先由前端設(shè)備攝入圖像或聲音，如攝像頭可采集圖像信息，麥克風可采集聲音信號。然后，在視頻服務(wù)器的作用下對信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并通過壓縮技術(shù)對這些信息進行數(shù)字化處理。信號處理完成后將處理后的視頻在網(wǎng)上發(fā)布。最后，由中央控制室將整個監(jiān)控系統(tǒng)接入局域網(wǎng)當中，以實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的管理及錄像。此外，還可利用解碼器將視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示器上，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻實時監(jiān)控。

2網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控核心技術(shù)分析

2.1成像技術(shù)

在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，成像技術(shù)占據(jù)了核心地位。以往網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控主要是通過電視頻錄制及攝像照相技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)控。如今數(shù)字視頻采集技術(shù)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的主流，并朝著高清、日夜兩用方向不斷完善。除了傳統(tǒng)光學成像技術(shù)外，近年來，紅外熱成像技術(shù)也愈來愈受到推崇，在部分場景下，該技術(shù)較普通成像技術(shù)具有極大的優(yōu)勢。自然界中，任何物體都會輻射出不同波長的紅外線。通過相關(guān)設(shè)備對監(jiān)控目標與背景之間的紅外波長進行測定，并通過光電轉(zhuǎn)換、信號處理等手段，獲得紅外圖像。在防火監(jiān)控中，紅外成像技術(shù)具有明顯優(yōu)勢。很多火災(zāi)往往是由不明顯的隱火所造成的，采取普通監(jiān)控方法，可能無法監(jiān)測到這些隱性火災(zāi)苗頭，但采用紅外熱成像儀可迅速捕捉到這些隱火，從而提早預(yù)防。另外，紅外熱成像技術(shù)可在夜間及惡劣氣候條件下有效監(jiān)控目標。例如，北京和普威視光電技術(shù)有限公司研發(fā)的HP-TC系列變焦遠距離熱成像攝像機產(chǎn)品便具有良好的性能。該產(chǎn)品是基于最新的非制冷紅外技術(shù)和連續(xù)變焦紅外光學技術(shù)開發(fā)的遠距離熱成像攝像機。采用高靈敏度640x480分辨率的非制冷型焦平面成像探測器，先進數(shù)字電路和圖像處理算法可提供細膩平滑的圖像。特殊設(shè)計的2～5倍光學連續(xù)變焦的紅外鏡頭，可實現(xiàn)1～10km作用距離，兼顧搜索與觀察雙重應(yīng)用需求。

2.2硬件芯片技術(shù)

傳統(tǒng)監(jiān)控攝像機的圖像傳感器主要以CCD（Charge-Coupled Device）為主。然而，隨著CMOs（ComplementaryMetal Oxide Semiconductor）的不斷成熟，其逐漸替代了CCD。相對于CCD而言，CMOS圖像傳感器具有集成度高、成本低的特點，并且在相關(guān)技術(shù)水平不斷提升的過程中，其成像質(zhì)量己不輸于CCD。由于CMOS當中集成了許多外圍處理功能，所以其所需器件較CCD更少，具有明顯的功耗優(yōu)勢。在信息讀取方面，CCD要在同步信號控制下一位一位地實施轉(zhuǎn)以后才能讀取，在電荷信息轉(zhuǎn)移及讀取輸出過程中，需要多種電路組合與電源配合，整個電路較為復(fù)雜。CMOS則通過光電轉(zhuǎn)換后可直接產(chǎn)生電流信號，信號讀取較為簡單。大多數(shù)CCD需要3組電源供電，能耗較高。CMOs僅需1個電源供電，其整體能耗僅為CCD的1/8左右。CCD由于技術(shù)起步早，技術(shù)成熟度高，它通過PN結(jié)或二氧化硅隔離層將噪聲隔離，可獲得品質(zhì)較高的圖像。CMOS由于集成度較高，各元件、電路之間的距離較近，彼此之間會形成相互干擾，早期由于技術(shù)不成熟，圖像質(zhì)量受噪聲影響較大。但CMOs經(jīng)過多年發(fā)展，基本上已經(jīng)克服了上述問題，其整體成像質(zhì)量己達到了較高水準。

除圖像傳感器外，SOC（System on Chip）在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控中也扮演了重要的角色。例如三星、高通、德州儀器、海思等品牌的SOC都具有較好的性能，其特點也各不相同，包括低功耗、高性能、高視頻壓縮量、高壓縮比等。SOC的不斷成熟使得監(jiān)控攝像機的集成度愈來愈高，能夠同時完成編碼、智能分析、圖像信號等任務(wù)，且功耗較為理想。

2.3視頻編解碼技術(shù)

對于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)而言，由前端設(shè)備所獲取的原始視頻數(shù)據(jù)并不適合網(wǎng)絡(luò)傳輸及存儲，這就需要通過視頻編解碼技術(shù)，對原始視頻數(shù)據(jù)進行壓縮、處理。目前主流的編解碼技術(shù)包括MPEG-4，H.265，SVAC等技術(shù)，具體如下：（1）MPEG-4標準是基于對象和內(nèi)容的編碼方式，它只對圖像幀與幀之間的差異元素進行處理，撇除了相同圖像元素，大幅度降低了合成多媒體文件體積，所以在較小的容量下也可得到清晰的還原圖像，即具有更高的壓縮比。（2）H.265。隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭像素的不斷提升，給數(shù)據(jù)存儲帶來了一定壓力。H.265標準的出現(xiàn)則有效解決了高清攝像的存儲問題。H.265是以H.264為基礎(chǔ)的改良型技術(shù)。通過新技術(shù)的使用，可讓編碼質(zhì)量、碼流、延時及算法復(fù)雜度之間的關(guān)系得到全面改善，以達到優(yōu)化效果。在傳輸720P視頻時，H.265可保持1～2Mbps的速度進行傳輸。另外，H.265可支持4K視頻，甚至是8K視頻，性能十分強大。（3）SVAC。該技術(shù)標準是由中星微電子與公安部第一研究所共同建立的一套技術(shù)標準。SVAC在高精度視頻、高動態(tài)場景中可提供更多的圖像細節(jié)，有效控制了編解碼環(huán)節(jié)所造成的圖像信息損失。同時，SVAC支持感興趣區(qū)域變質(zhì)量編碼，即便是在網(wǎng)絡(luò)帶寬存儲空間有限的情況下，也可獲得較高質(zhì)量的視頻編碼。另外，SVAC支持監(jiān)控專業(yè)信息，并支持加密認證，進一步提升了監(jiān)控數(shù)據(jù)的保密性、真實性及完整性。

2.4視頻智能分析技術(shù)

視頻智能分析技術(shù)的出現(xiàn)及不斷成熟，讓網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在功能性方面達到了一個新的層次。利用智能視頻分析技術(shù)，可實現(xiàn)高級視頻移偵測。在復(fù)雜環(huán)境或天氣下，可對單個物體或多個物體的運動情況進行精確視頻及偵測。當偵測到移動物體后，便可根據(jù)物體的實際運動狀況，自動發(fā)送PTZ控制質(zhì)量，讓攝像機自動跟蹤物體。若物體超出攝像機監(jiān)控范圍后，系統(tǒng)會通知物體所在區(qū)域的攝像機繼續(xù)對其進行追蹤。同時，利用視頻智能分析技術(shù)可實現(xiàn)人臉識別、測量識別及交通流量控制，為相關(guān)領(lǐng)域提供了有力的技術(shù)支持。

3網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展歷程

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展至今一共經(jīng)歷了4個階段：（1）近距離監(jiān)控。在視頻監(jiān)控發(fā)初期，主要是采用視頻同軸電纜將視頻圖像由前端監(jiān)控點導(dǎo)入監(jiān)控中心，再在顯示設(shè)備上播放。在監(jiān)控點數(shù)量增加的情況下，視頻顯示設(shè)備及錄像設(shè)備也會大幅度上升，大幅增加了建設(shè)成本及管理難度。視頻矩陣技術(shù)的引入則有效解決了上述問題，讓大量視頻圖像可切換顯示，分配共享。模擬視頻只適用于近距離傳輸，無法實現(xiàn)遠距離大容量視頻傳輸，且不能做到多中心多級聯(lián)網(wǎng)，限制了其應(yīng)用范圍。（2）聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。20世紀90年代中葉，光端機的出現(xiàn)讓視頻圖像遠距離傳輸問題得到了解決。借助數(shù)字光端機，并通過復(fù)用技術(shù)進行傳輸，不但提升了視頻傳輸質(zhì)量、容量，也讓傳輸業(yè)務(wù)類型得到了豐富。同時，在RS232/422的作用下實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控。但由于RS232/422數(shù)據(jù)傳輸速率較低，且節(jié)點無法任意編號，也無法進行遠程管理，讓聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控規(guī)模受到了一定制約。（3）IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣的不斷成熟也標志著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)進入了IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控時代。網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣以IP網(wǎng)絡(luò)作為媒介，以TCP/IP協(xié)議，借助網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼器、網(wǎng)絡(luò)交換機、路由器、網(wǎng)絡(luò)視頻存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺，可實現(xiàn)全網(wǎng)視頻統(tǒng)一管理，并可進行靈活的后臺操作。（4）光纖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。利用數(shù)字技術(shù)可對模擬視頻進行數(shù)字化編碼，但并不需要視頻壓縮。經(jīng)過數(shù)字化處理的視頻信號可通過光纖網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，即可實現(xiàn)前端一體化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化、處理數(shù)字化、系統(tǒng)集成化。

4網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)未來展望

智能化是未來網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)的重要發(fā)展方向。同時，在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展過程中，還要注重自主知識產(chǎn)權(quán)保護，這樣才能讓相關(guān)企業(yè)在市場上獲得真正的技術(shù)地位。國家相關(guān)部門也應(yīng)該對安防、視頻監(jiān)控等行業(yè)等給予政策扶持，以創(chuàng)造出良好的行業(yè)發(fā)展氛圍，促使其健康發(fā)展。