視聽攝像在國內(nèi)的應(yīng)用

視聽攝像在國內(nèi)的應(yīng)用

0打擊違法違規(guī),維持社會安定的重要手段視頻監(jiān)控技術(shù)歷史悠久。它通常廣泛應(yīng)用于安全、交通和其他領(lǐng)域。這是國家安全部門和交通安全部門打擊犯罪、發(fā)現(xiàn)違法、維護(hù)社會穩(wěn)定的重要手段。近年來,隨著網(wǎng)絡(luò)及計算機(jī)的普及,網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展,圖像處理技術(shù)的提高,視頻監(jiān)控越來越深入到人們生活的各個領(lǐng)域(教育、政府、娛樂、醫(yī)療、酒店、運動等)。1數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展視頻監(jiān)控,顧名思義就是為客戶提供實時監(jiān)視的手段,并可以對被監(jiān)控的對象進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存及處理,以便事后回放。同時,當(dāng)前的視頻監(jiān)控技術(shù)也能在此基礎(chǔ)上,為客戶提供遠(yuǎn)程監(jiān)控,并提供相應(yīng)的報警機(jī)能,進(jìn)行報警觸發(fā)與聯(lián)動。早期的監(jiān)視攝像系統(tǒng)使用的是全模擬的方式,圖像信息是通過模擬方式進(jìn)行傳輸(視頻電纜)。全模擬的缺點是視頻電纜的傳輸距離短,只適用于小范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控,而且視頻文件的存儲多為通過磁帶式錄像設(shè)備進(jìn)行保存,并且監(jiān)控的圖像信息只能通過統(tǒng)一的監(jiān)控中心進(jìn)行查看,局限性非常大。隨后伴隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展成熟,視頻監(jiān)控也進(jìn)入了數(shù)字化發(fā)展的時代,從20世紀(jì)90年代數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始出現(xiàn),由原來的模擬視頻矩陣轉(zhuǎn)變成了數(shù)字控制視頻矩陣,由數(shù)字硬盤錄像設(shè)備取代了原先的磁帶式模式錄像設(shè)備,實現(xiàn)了全數(shù)字視頻圖像模式。至此視頻監(jiān)控完成了由模擬轉(zhuǎn)變成通過PC進(jìn)行多媒體管理的全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。相比模擬監(jiān)控,數(shù)字監(jiān)控的使用范圍已經(jīng)得到了很大程度的擴(kuò)大,但也只是停留在本地的監(jiān)控范圍,并不能實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控?，F(xiàn)在,伴隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的大面積普及,數(shù)字視頻監(jiān)控也已經(jīng)逐步從僅限于本地的監(jiān)控發(fā)展成了遠(yuǎn)程的監(jiān)控,出現(xiàn)了以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器為代表的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)(通常稱為IPCAMERA),網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器在本質(zhì)上解決了視頻流在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸問題,即從圖像的采集開始就進(jìn)行圖像的數(shù)字化處理,再通過網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)線、光纖等)進(jìn)行數(shù)字視頻信號的傳輸,這樣就使得數(shù)字視頻信號的傳輸選擇多樣化,只要有網(wǎng)絡(luò)的地方就能進(jìn)行視頻的實時監(jiān)控,整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)就朝著智能化的方向進(jìn)行發(fā)展?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像機(jī)的發(fā)展已經(jīng)不僅僅局限于有線網(wǎng)絡(luò),甚至于無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也已經(jīng)逐步走入大家的視野。2視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成整個監(jiān)視攝像機(jī)的系統(tǒng)由監(jiān)控前端、管理中心(服務(wù)器等)和監(jiān)控終端組成,如圖1所示,各組成部分的說明如下。2.1數(shù)字私家車系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字。一是利用cp/ip協(xié)議,用于采集被監(jiān)控點的監(jiān)控信息(圖像、聲音、報警信息等),監(jiān)控前端可分為兩類:(1)普通攝像頭+視頻服務(wù)器。普通攝像頭可以是模擬攝像頭,也可以是數(shù)字?jǐn)z像頭。原始視頻信號傳到視頻服務(wù)器,經(jīng)視頻服務(wù)器編碼后,以TCP/IP協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)傳至其他設(shè)備。(2)網(wǎng)絡(luò)攝像頭。網(wǎng)絡(luò)攝像頭是融攝像、視頻編碼、Web服務(wù)于一體的高級攝像設(shè)備,內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議,可以直接連接到網(wǎng)絡(luò)。以上兩種類型的監(jiān)控前端都可分為標(biāo)清/高清系列,固定型/可動型,室內(nèi)型/室外型這幾種類型,根據(jù)實際客戶的需求可以進(jìn)行選擇。2.2管理中心承擔(dān)所有前端設(shè)備的管理、控制、報警處理、錄像、錄像回放、用戶管理等工作。各部分功能分別由專門的服務(wù)器完成。2.3監(jiān)控設(shè)備用于集中對所轄區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控,包括電視墻、監(jiān)控客戶終端群組成。系統(tǒng)中可以有一個或多個監(jiān)控中心。3監(jiān)視攝像機(jī)的特點與民用的照相機(jī)/攝像機(jī)對色再現(xiàn),像素,手振等的追求極至不同,監(jiān)視攝像機(jī)本身所針對的客戶群和使用的目的是完全不同的,所以監(jiān)視攝像機(jī)對各方面的要求和民用產(chǎn)品完全不同。3.1合成圖像的合成寬動態(tài)簡單來說即為攝像機(jī)在非常強(qiáng)烈的對比下使攝像機(jī)能清晰看到影像特色的一種技術(shù),也可以理解為是背光補(bǔ)償?shù)纳?。寬動態(tài)主要是靠攝像機(jī)的CCD/CMOS+DSP來實現(xiàn)的。例如SONY公司的View-DR機(jī)能,是指每個畫面是通過一次標(biāo)準(zhǔn)快門和一次或三次高速快門獲取的圖像合成出來的,如圖2所示。動態(tài)降噪是通過頻率來調(diào)節(jié)降噪,現(xiàn)在的主流降噪技術(shù)為2D動態(tài)降噪(2D降噪保持了移動物體邊緣的清晰,但對于整體畫面的噪點消除是非常有限),3D動態(tài)降噪(3D降噪的整體畫面噪點消除非常明顯,但移動物體的拖尾也隨之而來),當(dāng)前最先進(jìn)的是超級動態(tài)降噪(XDNR超級動態(tài)降噪技術(shù)有效結(jié)合了2D和3D兩種降噪技術(shù),在降低噪點的同時也能保證移動物體的邊緣清晰不拖尾)。3.2基于ip656a的防水可使用環(huán)境方面,由于很多的監(jiān)視環(huán)境是在室外環(huán)境下(暴雨、暴曬、沙塵暴、打雷、惡意破壞等),所以針對這類特定環(huán)境下使用的監(jiān)視攝像機(jī),在本身的設(shè)計上必須滿足各種不同的苛刻要求,在防水防塵方面,有行業(yè)的IP標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)在一些知名廠家的產(chǎn)品已經(jīng)能達(dá)到防水防塵IP66的級別,基本上滿足了日常所有的惡劣使用環(huán)境。針對如安裝在高壓電線等高處場所的監(jiān)視攝像機(jī),還必須滿足防雷擊的機(jī)能,所以在回路設(shè)計時必須追加防浪涌的電氣回路。針對在極熱極冷環(huán)境中使用的監(jiān)視攝像機(jī),還必須在散熱和冷啟動方面做特別的設(shè)計。使用壽命方面,因為監(jiān)視系統(tǒng)等涉及到安全安規(guī)方面的特殊要求,所以客戶對于產(chǎn)品的使用壽命有非常嚴(yán)格的要求。針對監(jiān)視攝像機(jī)使用的材料等必須滿足使用壽命的要求,比如現(xiàn)在民用的照相機(jī),攝像機(jī)等因為追求小型化所以多使用貼片式的元器件,但是監(jiān)視攝像機(jī)(尤其是電源回路部分)都是使用工業(yè)用的元器件,這樣充分保證產(chǎn)品的使用穩(wěn)定性和使用壽命。3.3型圖像處理結(jié)構(gòu)DEPA(Distributed&EnhancedProcessingArchitec-ture)即“分布式增強(qiáng)型圖像處理結(jié)構(gòu)”。監(jiān)視攝像機(jī)因為不僅僅是用作圖像的捕捉,還需要對捕捉的圖像進(jìn)行處理(如人臉的識別、區(qū)域的監(jiān)控、隱私的保護(hù)等),所以監(jiān)視攝像機(jī)會將傳統(tǒng)的圖像處理任務(wù)分成兩個獨立的部分來完成,監(jiān)視攝像機(jī)執(zhí)行前端的處理,而監(jiān)控錄像機(jī)或管理軟件負(fù)責(zé)后端的處理,通過“智能視頻分析”可以自動識別多種敏感的事件,從而為用戶的安防系統(tǒng)提供了更高的安全級別和更加簡單的管理。3.4標(biāo)準(zhǔn)化組織成由SONY,AXIS和BOSCH三家企業(yè)攜手合作成立了全球安防監(jiān)控產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化組織Onvif,該組織致力于網(wǎng)絡(luò)化安防監(jiān)控產(chǎn)品接口全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在的監(jiān)視攝像機(jī)基本上都需要具備多種接口,滿足不同客戶的需求(電源接口、網(wǎng)絡(luò)端口、模擬輸出、音頻輸出、麥克風(fēng)輸入端口、網(wǎng)卡插槽等)。3.5“帶寬+空間”壓縮格式目前監(jiān)視攝像機(jī)常用的壓縮格式為H.264/MPEG4/JPEG三種格式,這三種不同的格式都有各自的特點,適合不同的應(yīng)用需求。H.264是目前最新的一種壓縮格式,壓縮效率非常高,延時短,有效地降低了對帶寬和存儲空間的要求,特別適合高清監(jiān)控的應(yīng)用。MPEG4是一種幀間壓縮的壓縮格式,壓縮效率比較高,占有的帶寬和存儲空間比JPEG壓縮方式要小很多,是目前常用的壓縮格式之一。JPEG是一種幀內(nèi)壓縮的壓縮格式,幀與幀之間不存在依賴關(guān)系,每一幀都是獨立完整的清晰圖像,非?？煽坎⒕哂袕V泛的兼容性,但是JPEG的壓縮效率比較低,占有的帶寬和存儲空間較大。4考慮攝像頭的發(fā)展趨勢4.1監(jiān)視攝像機(jī)的尺寸隨著社會上對于各類場所的監(jiān)控要求越來越高,如便利店、會議室等這類空間狹小區(qū)域也逐步需要安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng),這就對于監(jiān)視攝像機(jī)的尺寸提出了很高的要求,現(xiàn)在已經(jīng)有很多廠家開始提供各種類型的小型化監(jiān)視攝像機(jī),但是往往機(jī)器的尺寸縮小了之后,產(chǎn)品的性能也同比下降了很多。4.2監(jiān)視攝像機(jī)的安裝因為涉及成本的要求以及狹小空間的限制,所以對于如會議室、便利店等場所使用的監(jiān)視攝像機(jī)必須要滿足的一點是:在一定范圍內(nèi)安裝一臺監(jiān)視攝像機(jī)就能完成整個空間的實時監(jiān)控,這樣,對于監(jiān)視攝像機(jī)本身鏡頭的廣角就提出了很高的要求?，F(xiàn)在如SO-NY、松下等廠家已經(jīng)推出了超廣角的監(jiān)視攝像機(jī),基本上如便利店大小的空間,在一個角落上安裝一臺機(jī)器,整個便利店所有的區(qū)域都可以進(jìn)行捕捉。但是現(xiàn)在超廣角鏡頭的問題是在超廣角的邊緣解像度的水平還是不高,同時圖像畸變的問題還是需要進(jìn)一步改善。4.3數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全管理現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時代,監(jiān)視攝像機(jī)也同樣需要跟上時代的腳步,比如用戶可以在自己的手機(jī)上實時監(jiān)控家中的情況,這樣就需要云存儲來對應(yīng)?，F(xiàn)在在其他多媒體領(lǐng)域的云存儲技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟,但是監(jiān)視攝像機(jī)因為涉及的內(nèi)容多數(shù)屬于機(jī)密等級,所以對于云存儲的網(wǎng)絡(luò)安全管理就非常重要。現(xiàn)在已經(jīng)有多家廠家推出了云存儲服務(wù)器的業(yè)務(wù),如圖3所示,使用專用ID登陸后用戶才能實時讀取云服務(wù)器上的數(shù)據(jù),但是中國市場上這項技術(shù)的應(yīng)用相比國外還是有很大的差距,是需要進(jìn)一步改善的。4.4云存儲等3種技術(shù)的能源現(xiàn)在的監(jiān)控(如銀行、道路監(jiān)控等),基本上都是不間斷進(jìn)行視頻監(jiān)控的,這樣就存在一系列的問題,如:長時間監(jiān)控視頻文件容量龐大,即使使用云存儲等尖端存儲技術(shù),如此大的數(shù)據(jù)量也是非常難以管理的,長時間的監(jiān)控也會對能源造成不必要的浪費。所以如何使視頻監(jiān)控設(shè)備能夠進(jìn)行智能化的捕捉客戶必要的視頻信號源是需要檢討與解決的,例如:家中的監(jiān)控設(shè)備只有當(dāng)有移動物體接近時才會自動啟動并進(jìn)行視頻信號的捕捉等,這些是現(xiàn)在各大廠商正在努力研究的課題。一些廠商已經(jīng)引進(jìn)了人感傳感器,通過