淺談視頻監(jiān)控的發(fā)展及問題

文丨康 艷

（福建省計量科學(xué)研究院，福州350003）

隨著國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)和社會的高速發(fā)展,視續(xù)監(jiān)控技術(shù)得于普及應(yīng)用。站在構(gòu)建大治安格局，推動城市信息化建設(shè)，保障和促進(jìn)“科學(xué)發(fā)展示范市”建設(shè)的戰(zhàn)略高度，用發(fā)展的眼光認(rèn)識視頻監(jiān)控系統(tǒng)的意義，是推進(jìn)系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用不斷走向深入的前提和基礎(chǔ)。視頻監(jiān)控是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，它是一種防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控以其直觀、準(zhǔn)確、及時和信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。安防視頻監(jiān)控趨勢必然是：數(shù)字化、高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。現(xiàn)筆者就后三個特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 高清化

視頻監(jiān)控輸出圖像給人最直接的感官感覺肯定是清晰度和流暢度。影響視頻圖像高清的瓶頸：首先在采集環(huán)節(jié)，高靈敏度的光傳感器是第一關(guān)；其次在處理環(huán)節(jié)，圖像處理電路的處理能力是第二關(guān)；再次在傳輸環(huán)節(jié)，眾多的攝像終端、高清的圖像質(zhì)量對傳輸帶寬提出了考驗(yàn)是第三關(guān)；最后在存儲環(huán)節(jié)，高清的圖像存儲對存儲器的容量的考驗(yàn)算是第四關(guān)。

相較于CCD，高清的CMOS圖像傳感器是未來發(fā)展方向：CMOS傳感器更容易制造、成本也遠(yuǎn)低于CCD產(chǎn)品；CMOS傳感器可輕松實(shí)現(xiàn)較高的集成度；CMOS傳感器采用主動式圖像采集方式，這種做法雖然導(dǎo)致嚴(yán)重的噪聲，但也令CMOS傳感器擁有超低功耗的優(yōu)點(diǎn)。

圖像處理電路對高清的瓶頸最先被突破：決定圖像處理電路的關(guān)鍵元器件在于處理器芯片，目前無論是TI生產(chǎn)的DSP還是華為海思設(shè)計的ASIC，隨著微電子工藝摩爾定律高速發(fā)展，電路面積指數(shù)式縮小，其處理能力卻呈指數(shù)式增強(qiáng)。因此，電路的處理能力是目前最不影響視頻監(jiān)控高清應(yīng)用的障礙，相反大量的高清晰視頻監(jiān)控的應(yīng)用反而刺激處理器成本走入下降通道。

高清無法繞過的光傳輸。光纖傳輸具有獨(dú)特優(yōu)勢：傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、不受電磁波干擾、工作穩(wěn)定性高、保密性強(qiáng)、不受環(huán)境影響以及傳輸實(shí)時且質(zhì)量好等特性，所以光纖傳輸是解決幾十或者幾百公里視頻監(jiān)控的最佳方式。

高清視頻需要海量存儲能力，機(jī)械式硬盤壓力大：相對于光傳感器、處理電路和光端機(jī)，硬盤存儲是高清化的最大瓶頸，主要原因有：1）光傳感器和處理器電路是基于CMOS的集成電路，因?yàn)镃MOS工藝的高速發(fā)展、CMOS高集成性，性能提升的速度很快且性能的提升卻不一定意味著成本的上升；2）光端機(jī)因?yàn)榧夹g(shù)成熟、技術(shù)門檻低、生產(chǎn)企業(yè)、競爭激烈導(dǎo)致其對產(chǎn)業(yè)鏈的話語權(quán)不大；3）HDD硬盤是機(jī)械式的，沒法取得電子類產(chǎn)品的摩爾定律式發(fā)展速度；而當(dāng)前的SSD硬盤又處于初級階段，先不論成本，就容量也沒法適應(yīng)長時間視頻存儲的需求。

結(jié)論：1）視頻圖像高清的瓶頸：①采集環(huán)節(jié)-高靈敏度光傳感器；②處理環(huán)節(jié)-圖像處理電路能力；③傳輸環(huán)節(jié)-傳輸帶寬能力；④存儲能力-存儲容量。2）就對高清的瓶頸程度而言，存儲器>光傳感器>傳輸帶寬>圖像處理電路，相對于 CCD高清的 CMOS 圖像傳感器更是未來發(fā)展方向。①CMOS 更易制造、成本也遠(yuǎn)低于 CCD；②CMOS 傳感器可實(shí)現(xiàn)高集成度；③CMOS 傳感器擁有超低功耗。 3）雖然 CCD是日本人的天下，CMOS則是美國主導(dǎo)，但光傳感器門檻逐漸降低，國內(nèi)廠商已經(jīng)逐漸具備該方面能力，未來產(chǎn)業(yè)鏈重心在中國。4）由于微電子技術(shù)的發(fā)展，圖像處理電路對高清應(yīng)用的限制最小，大量的高清晰視頻監(jiān)控的應(yīng)用反而刺激處理器成本走下降通道。 5）光端機(jī)技術(shù)成熟、進(jìn)入門檻低，未來將陷入價格競爭，樹立品牌和上下游拓展是光端機(jī)廠商生存之道。6）硬盤存儲是視頻高清化的最大瓶頸，機(jī)械式硬盤發(fā)展速度無法超越摩爾定律。

2 網(wǎng)絡(luò)化

IT和電子實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，而源IT和電子的視頻監(jiān)控行業(yè)也必將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化催生了視頻監(jiān)控行業(yè)的綜合服務(wù)功能，導(dǎo)致視頻監(jiān)控行業(yè)服務(wù)的多樣性和有效性，因而網(wǎng)絡(luò)化對視頻監(jiān)控行業(yè)舉足輕重。

2.1 網(wǎng)絡(luò)化趨勢下的設(shè)備變化 網(wǎng)絡(luò)化首先攝像機(jī)的IP化：基于internet protocol的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，同普通攝像頭或者網(wǎng)眼的主要區(qū)別是ipcam（IP攝像機(jī)）實(shí)際上是一臺視頻服務(wù)器和攝像頭的集成。ipcam只要插上以太網(wǎng)線和電源就能通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布視頻信息。IPCAM的核心是壓縮和傳輸，由于圖像壓縮需要的運(yùn)算量很大，一般都是用硬件壓縮或者DSP進(jìn)行圖像處理，所以IPCAM的芯片都是專用的。TI系列的芯片圖像效果較好，但是開發(fā)難度大，所以在國內(nèi)應(yīng)用的主要是?？低?、大華科技、西安美凱電子等廠家，而大多數(shù)廠家大量是用hi3510的芯片比較多，iMx27在國內(nèi)也開始慢慢興起。

2.2 攝像機(jī)終端有線為主、無線補(bǔ)充無線視頻監(jiān)控的優(yōu)勢：綜合成本低，性能更穩(wěn)定。組網(wǎng)靈活，可擴(kuò)展性好，即插即用。維護(hù)費(fèi)用低。同時也存在一定的劣勢限制其使用性能。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化存儲先集中后分布 存儲的網(wǎng)絡(luò)化改造會出現(xiàn)在視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化高級階段，存儲經(jīng)歷三個階段：分布式終端存儲->集中式總控端存儲->分布式云端存儲。存儲網(wǎng)絡(luò)化本質(zhì)上依靠的是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為此傳統(tǒng)的通信設(shè)備廠商才有能力介入，但是就切入的時間點(diǎn)而言，會在分布式云端存儲階段出現(xiàn)。

3 智能化

智能化分析技術(shù)的發(fā)展將使監(jiān)控系統(tǒng)的功能從事后追查為主轉(zhuǎn)為以預(yù)防為主，有效地提高監(jiān)控系統(tǒng)本身的功能和效率。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)還能為用戶帶來更大收益：1）24x7 全天候可靠監(jiān)控；2）大大提高報警精確度；3）大大提高響應(yīng)速度；4）對事件和畫面經(jīng)過了智能分析和過濾，僅保留和記錄了有用的信息，使得對事件的分析更為有效和直接。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用方面功能強(qiáng)大：1）警戒及入侵檢測；2）物品被盜或轉(zhuǎn)移檢測；3）遺留遺棄物品檢測；4）流量統(tǒng)計；5）擁擠檢測；6）PTZ 跟蹤；7）煙火檢測；8）人體行為分析；9）人臉識別；10）車輛識別。

4 結(jié)束語

雖然現(xiàn)在視頻監(jiān)控技術(shù)己比較成熟并得到了廣泛的應(yīng)用，但受各種因索影響，高清智能監(jiān)控目前還處于初步應(yīng)用的階段，今后需在高清視頻監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)的制定、降低成本、能分析技術(shù)等方面加快發(fā)展速度。