淺談計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的電子攝像技術(shù)

任旭珍

摘 要 隨著攝像技術(shù)迅速持續(xù)的發(fā)展，電子攝像由于其自身的優(yōu)勢，成為最主要監(jiān)測和控制系統(tǒng)的信息載體。如機(jī)場、銀行和其他公共場所使用的是數(shù)碼相機(jī)為主要監(jiān)控工具。本文通過對研究領(lǐng)域的電子攝像技術(shù)進(jìn)行綜述，并分析電子攝像技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 電子攝像頭技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)傳輸

中圖分類號：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 電子攝像技術(shù)概述

電子攝像系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于軍用及民用測繪系統(tǒng)中，但是效果受到其載體不同時(shí)刻姿態(tài)變化或震動的影響。當(dāng)工作環(huán)境比較惡劣，尤其是在航空或野外操作時(shí)，支撐攝像機(jī)平臺的震動會引起圖像畫面的抖動，令觀察者視覺疲勞，從面產(chǎn)生漏警和虛警。所以在運(yùn)行中，如何穩(wěn)像成為十分重要的問題，特別是在長焦距、高分辨力的監(jiān)視跟蹤系統(tǒng)中更加突出。 電子攝像表現(xiàn)為實(shí)用性強(qiáng)、體積小巧等特點(diǎn)，它利用計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識別和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，在視頻源的關(guān)鍵信息提取和分析、檢測和處理異常信息以及監(jiān)測現(xiàn)場強(qiáng)大數(shù)據(jù)的處理。電子攝像系統(tǒng)是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的直接體現(xiàn)和發(fā)展趨勢。

紐約市政大樓于二十世紀(jì)九十年代，安裝了第一套電子攝像系統(tǒng)用于監(jiān)控，并由專門的人員負(fù)責(zé)監(jiān)控屏幕，系統(tǒng)僅局限于整個(gè)建筑。本系統(tǒng)突破了完全由員工在每個(gè)監(jiān)視處點(diǎn)對點(diǎn)的傳統(tǒng)模式，并將監(jiān)控任務(wù)從復(fù)雜的安全巡邏、路線、規(guī)章制度等等轉(zhuǎn)變成在控制室和幾個(gè)監(jiān)視屏幕前完成。這是開始的視頻監(jiān)控時(shí)代。電子攝像系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)，從最早的模擬監(jiān)控到幾年前數(shù)字監(jiān)控到現(xiàn)在蓬勃發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，發(fā)生了翻天覆地的變化。在IP技術(shù)逐步統(tǒng)一的今天，我們有必要了解電子攝像系統(tǒng)的發(fā)展歷史。從技術(shù)的角度來看，電子攝像系統(tǒng)開發(fā)分為第一代模擬電子攝像系統(tǒng)（CCTV），第二代是基于“PC +多媒體卡”的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)（DVR），第三代全電子攝像系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡(luò)（IPVS）。

2 電子攝像技術(shù)存在的缺陷分析

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，銀行、電力、交通、安全、軍事設(shè)施和其他領(lǐng)域的安全報(bào)警系統(tǒng)，要求越來越高，視頻監(jiān)控在生產(chǎn)和生活的所有方面有著非常廣泛的應(yīng)用。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)正成為越來越多的國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)涉及到許多領(lǐng)域，在交通運(yùn)輸、軍事和其他地方已經(jīng)取得了一些研究成果。盡管監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛存在于銀行、購物中心、公共場所，如車站、交通路口，實(shí)際監(jiān)測任務(wù)仍需要更多的人工完成，現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常是記錄的視頻圖像，提供的信息是沒有任何解釋的視頻圖像，只能用作證據(jù)，沒有充分發(fā)揮監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和主動性。為了達(dá)到實(shí)時(shí)分析、跟蹤和監(jiān)控對象，并提示當(dāng)異常事件發(fā)生時(shí)作出報(bào)告，為政府主管部門正確的行動提供保障，“智能”視頻監(jiān)控尤為重要。“智能監(jiān)控系統(tǒng)可以使攝像機(jī)捕獲的信息通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞到整個(gè)系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能的監(jiān)控。

傳統(tǒng)的基于“攝像機(jī)-圖像采集卡-計(jì)算機(jī)”模式的穩(wěn)像系統(tǒng)、圖像檢測和匹配算法全部由計(jì)算機(jī)以軟件方式實(shí)現(xiàn)。 盡管當(dāng)今計(jì)算機(jī)的性能很高，能夠部分滿足單傳感器電子穩(wěn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理要求，但在以下幾個(gè)方面有著難以解決的問題：首先，其固有的串行工作方式使得單計(jì)算機(jī)難以適應(yīng)其于多傳感器視頻處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)穩(wěn)像，阻礙了在實(shí)際中的應(yīng)用，傳統(tǒng)的圖像采集卡中能將采集圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)，而不能傳輸給標(biāo)準(zhǔn)接口的視頻監(jiān)視設(shè)備，很多應(yīng)用場合對聽要求很高。因此，研制專用的電子穩(wěn)像平臺，既能實(shí)時(shí)地高速獲取視頻數(shù)據(jù)，又能將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳后續(xù)的圖像處理系統(tǒng)，既有實(shí)際意義又有工程價(jià)值。智能電子攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)在許多場合發(fā)揮重要的作用，不斷發(fā)展更多的智能。然而，在努力發(fā)展其智能的同時(shí)，系統(tǒng)可靠性的問題也不容忽視。只有可靠的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，才可以準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)情況和采取措施的時(shí)間。

3 電子攝像技術(shù)的應(yīng)用分析

電子攝像頭智能分析技術(shù)和產(chǎn)品現(xiàn)在在高端安全監(jiān)控市場已經(jīng)應(yīng)用多年。在機(jī)場、監(jiān)獄、軍事基地和其他大型基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測有成功的案例。在一些大型的基礎(chǔ)設(shè)施，如機(jī)場、周圍對象太分散，一個(gè)或多個(gè)人可以完成監(jiān)控周邊。這個(gè)系統(tǒng)將智能視頻分析單元，在前面的攝像頭，實(shí)時(shí)視頻分析單元，通常嵌入式產(chǎn)品、特點(diǎn)的分析和結(jié)果在需要上傳到監(jiān)控中心。這是一個(gè)典型的分布式系統(tǒng)架構(gòu)。當(dāng)我們做智能視頻圖像分析的固定場景，當(dāng)這個(gè)被廣泛使用，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)分析，分析結(jié)果和速度的算法不受交通聯(lián)系。另一種系統(tǒng)通常是集中在個(gè)人計(jì)算機(jī)終端算法，監(jiān)控中心可以整合更多算法同時(shí)運(yùn)行。一般來說，一個(gè)算法為一個(gè)特定的內(nèi)容分析。和個(gè)人電腦可以集成各種算法，綜合分析的內(nèi)容將更加豐富，效果更好。在監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)中區(qū)別不同的產(chǎn)品，系統(tǒng)可以根據(jù)分析的內(nèi)容使用不同的算法和不同的輸出結(jié)果。

從加入WTO以來，智能電子視頻分析技術(shù)得到了快速的發(fā)展，它的使用是慢慢滲透到各種行業(yè)。智能電子相機(jī)應(yīng)用程序通常可以分為安全相關(guān)應(yīng)用程序和非安全相關(guān)應(yīng)用兩大類。比如：有函數(shù)的視頻分析攝像機(jī)、視頻編碼器可以充分發(fā)揮它的功能，它可以自動檢測在某些地方進(jìn)入或離開一個(gè)地區(qū)或一個(gè)特定時(shí)間的可疑對象。安全相關(guān)應(yīng)用是目前市場上主要的智能視頻應(yīng)用程序。應(yīng)用程序在安全領(lǐng)域安全部門主要是協(xié)助政府或其他機(jī)構(gòu)改善戶外大型區(qū)域安全保護(hù)的公共環(huán)境。

4 電子攝像技術(shù)的發(fā)展趨勢

電子攝像技術(shù)在現(xiàn)代社會應(yīng)用，已經(jīng)達(dá)到一個(gè)相對穩(wěn)定和成熟的系統(tǒng)模式。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)集成一體。目前的情況是，我們需要從以下幾個(gè)方面來推動發(fā)展電子攝像技術(shù)。

（1）智能。電子成像系統(tǒng)是一個(gè)非常重要的程序，在普通系統(tǒng)的電子成圖像當(dāng)中存在著很大的缺陷，只能依靠人們的主觀判斷來斷定信息的真實(shí)確切性。我們都知道，靠人本身的注意和警惕性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，尤其監(jiān)控是比較縝密的事件，需要人自身很高的反應(yīng)能力，稍有不注意就會迷失在整個(gè)監(jiān)控過程中，就會造成很大安全隱患。發(fā)展電子攝像技術(shù)的智能性，通過電子設(shè)備的加入診斷、分析、辨別出檢測的信息，能大大的降低信息的誤差性，從而體現(xiàn)電子攝像技術(shù)智能價(jià)值的所在。

（2）信息系統(tǒng)的連鎖。電子系統(tǒng)當(dāng)中集成的資源，電子攝像技術(shù)實(shí)現(xiàn)連鎖與其他信息系統(tǒng)成為一體。在這個(gè)整體系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)姐暯討?yīng)用，如連鎖的水行業(yè)和交通運(yùn)輸行業(yè)信息系統(tǒng)，共享視頻資源，實(shí)現(xiàn)快速、方便、準(zhǔn)確的處理事件信息，從而達(dá)到電子設(shè)備為整個(gè)行業(yè)應(yīng)用的目的。