淺析視頻監(jiān)控系統(tǒng) 五項性能將成發(fā)展方向
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻編解碼技術(shù)、存儲技術(shù)的發(fā)展,視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的應(yīng)用前景已經(jīng)越來越廣闊,成為企業(yè)、幼兒園、交通、保安、金融、公安等各行各業(yè)廣泛應(yīng)用的監(jiān)督手段和管理資源,并且成為電信運(yùn)營商一個新的利潤增長點(diǎn)。而隨著構(gòu)建和諧社會、建設(shè)平安城市的需要,以及奧運(yùn)會強(qiáng)勁的需求,市場對視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的需求也將越來越旺盛。
1.視頻監(jiān)控發(fā)展歷程
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展只有短短二十幾年的時間,從較早的模擬監(jiān)控到數(shù)字監(jiān)控再到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控(如表1所示)。初期,視頻監(jiān)控系統(tǒng)僅用于一些專業(yè)很強(qiáng)的行業(yè)中,如金融行業(yè)、公安系統(tǒng)。后來,出于行業(yè)之間對相互共享視頻監(jiān)控信息的要求,城市中各行各業(yè)的視頻監(jiān)控被融合在一起。而現(xiàn)在,視頻監(jiān)控的需求開始進(jìn)入普通家庭,如平安城市、小區(qū)監(jiān)控、室內(nèi)監(jiān)控、智能樓宇等。
表1 視頻監(jiān)控發(fā)展
圖1所示是一個目前比較常用的基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)的Client/Server結(jié)構(gòu)在監(jiān)控終端有客戶端軟件支持,可以配合服務(wù)器靈活的處理各種監(jiān)控過程,有利于的實現(xiàn)實時的遠(yuǎn)程控制。由圖可知,服務(wù)中心和監(jiān)控終端、監(jiān)控中心是系統(tǒng)的重要組成部分,數(shù)字視頻信號一般基于網(wǎng)絡(luò)傳輸,絕大多數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用局域網(wǎng)結(jié)構(gòu),如果與其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(如移動網(wǎng)絡(luò)、廣電網(wǎng)絡(luò))共同使用時,也能融為一體。
圖1常用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2.網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控較新動態(tài)
據(jù)調(diào)研報告顯示,在技術(shù)進(jìn)步和價格降低等因素的共同推動下,目前基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的市場在2006~2010年間將增長近十倍,到2011年,全球智能視頻監(jiān)控行業(yè)將超過90 億美元。由攝像機(jī)、視頻服務(wù)器、外圍設(shè)備和軟件等構(gòu)成的IP監(jiān)控各種設(shè)備的市場總額2010年將達(dá)到71億美元,遠(yuǎn)高于2006年的7.35億美元。而到2009年底,全球IP監(jiān)控攝像機(jī)市場份額將超越傳統(tǒng)的閉路電視CCTV市場份額。
隨著明年奧運(yùn)會帶來的巨大需求,中國2008 年市場也將達(dá)到60億元,而IPv6視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)將統(tǒng)一監(jiān)控奧運(yùn)場館、奧運(yùn)村、奧運(yùn)小區(qū)、奧運(yùn)通信機(jī)房等。針對中國市場,中國電信、網(wǎng)通等運(yùn)營商,以及TI、恩智浦、海思、海康威視和Axis等廠商都在未來網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控應(yīng)用上加大了投資和開發(fā)力度,應(yīng)用趨勢主要體現(xiàn)在:
(1)無線視頻監(jiān)控
無線視頻監(jiān)控是當(dāng)前多媒體通信和移動通信交叉的研究熱點(diǎn),系統(tǒng)采用寬帶無線信道傳輸視頻信號,使監(jiān)控系統(tǒng)不受復(fù)雜地形的影響,從而擴(kuò)大覆蓋范圍。如圖2所示,通過家庭網(wǎng)關(guān)和家庭網(wǎng)絡(luò),用戶可以將電腦、IPTV、信息家電、攝像機(jī)、感應(yīng)器等進(jìn)行WLAN或GPRS/CDMA組網(wǎng),通過Internet實現(xiàn)了解情況,控制開關(guān)、門、電器,還可與紅外線系統(tǒng)結(jié)合聯(lián)動應(yīng)急報警中心。
圖2 無線應(yīng)用的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
(2)運(yùn)營商的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
隨著寬帶視訊業(yè)務(wù)逐漸成為運(yùn)營商競爭的焦點(diǎn),運(yùn)營商也參與到視頻監(jiān)控的行業(yè)中來,它可以提供視頻監(jiān)控所有的服務(wù)、平臺及終端設(shè)備。目前國內(nèi)運(yùn)營商提供的IP監(jiān)控視頻服務(wù)如全球眼、寬世界、我的e家等。如圖3和圖4所示,此類方案采用ADSL、WiFi、VPN、VDSL等技術(shù)實現(xiàn)視頻接入,采用流媒體轉(zhuǎn)發(fā)平臺來實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
目前,中國電信的全球眼視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)一般采用MPEG4/H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),速率在300k~2Mbps之間(夜間視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)要高一些),幀率1-30fps可調(diào),分辨率為CIF352×288(PAL)或D1 704×576(PAL)。單服務(wù)器實時流媒體可以轉(zhuǎn)發(fā)768路的512kbps并發(fā)碼流(時延<0.5s),點(diǎn)播512路的512kbps并發(fā)碼流(時延<2s),監(jiān)控設(shè)備并發(fā)接入數(shù)為4096路,遠(yuǎn)端錄像較長保留時間3個月,可點(diǎn)播的錄像為0.5小時。
圖3全球眼網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
圖4全球眼監(jiān)控顯示系統(tǒng)
3)智能視頻監(jiān)控
智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括基本的動態(tài)目標(biāo)的檢測、分類和跟蹤,以及拓展的生物識別(包括指紋、掌形、面相識別、虹膜等)和行為模式分析,例如目前應(yīng)用的3600全景智能球,又稱全景智能監(jiān)控。利用智能視頻監(jiān)控,可用于車牌識別、面部識別、目標(biāo)跟蹤、火災(zāi)探測等,也是視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)從網(wǎng)絡(luò)化走向智能化,邁向第四代的關(guān)鍵。
(4)手機(jī)視頻監(jiān)控
據(jù)預(yù)測,2007年全球手機(jī)用戶總數(shù)將達(dá)到32.5億人,占世界人口總數(shù)的一半左右,并以每天100萬的速度在增長。在此基礎(chǔ)上,伴隨著FMC固定移動融合,隨時隨地的視頻瀏覽和安全監(jiān)控相結(jié)合的手機(jī)視頻監(jiān)控需求應(yīng)運(yùn)而生,應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,像家庭監(jiān)控(例如小孩照料、寵物看管和財產(chǎn)保護(hù))、專業(yè)監(jiān)控、交通監(jiān)測、實時廣告等業(yè)務(wù)已經(jīng)為大眾所接受。
3)智能視頻監(jiān)控
智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括基本的動態(tài)目標(biāo)的檢測、分類和跟蹤,以及拓展的生物識別(包括指紋、掌形、面相識別、虹膜等)和行為模式分析,例如目前應(yīng)用的3600全景智能球,又稱全景智能監(jiān)控。利用智能視頻監(jiān)控,可用于車牌識別、面部識別、目標(biāo)跟蹤、火災(zāi)探測等,也是視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)從網(wǎng)絡(luò)化走向智能化,邁向第四代的關(guān)鍵。
(4)手機(jī)視頻監(jiān)控
據(jù)預(yù)測,2007年全球手機(jī)用戶總數(shù)將達(dá)到32.5億人,占世界人口總數(shù)的一半左右,并以每天100萬的速度在增長。在此基礎(chǔ)上,伴隨著FMC固定移動融合,隨時隨地的視頻瀏覽和安全監(jiān)控相結(jié)合的手機(jī)視頻監(jiān)控需求應(yīng)運(yùn)而生,應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,像家庭監(jiān)控(例如小孩照料、寵物看管和財產(chǎn)保護(hù))、專業(yè)監(jiān)控、交通監(jiān)測、實時廣告等業(yè)務(wù)已經(jīng)為大眾所接受。
3.網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控常用技術(shù)
如今,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得很成熟,實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控是一個發(fā)展趨勢,為了提高系統(tǒng)的視頻圖像質(zhì)量與通用性,國際的ITU-T國際通信聯(lián)盟、ISO組織以及國內(nèi)的信息標(biāo)準(zhǔn)化組織為視頻圖像信息的壓縮編碼制定了許多標(biāo)準(zhǔn),并被迅速應(yīng)用到圖像與視頻壓縮上。例如,以前的數(shù)字視頻監(jiān)控的圖像格式主要以MJPEG與MPEG2為主,后來出現(xiàn)了MPEG-4、H.264,以及現(xiàn)在國內(nèi)大力發(fā)展具有自主產(chǎn)權(quán)的AVS。
表2是常用的用于圖像與視頻壓縮的標(biāo)準(zhǔn),其中JPEG是目前常用的圖像壓縮格式之一,廣泛應(yīng)用于圖像信息的傳遞與存儲領(lǐng)域;H.263和H.264是目前常用的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),可以在窄帶信道上傳遞流暢的視頻影像;而MPEG-4由于自身具有的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性,更適于交互AV服務(wù)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控。
表2 視頻監(jiān)控常用的標(biāo)準(zhǔn)
4.展望:實時性、安全性、遠(yuǎn)程性、高清性、移動性
未來的視頻監(jiān)控系統(tǒng),融合了IPv6、3G寬帶移動無線網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等技術(shù),可以歸納為"5W",即任何一個授權(quán)者(whoever)在任何時候(whenever)、任何地點(diǎn)(wherever),能通過任何一種手段方式(however),獲取任何一個被控對象(人或物)(whichever)的任何信息(whatever)(視頻、語音、數(shù)據(jù)),形成一個高度智能化的完備的監(jiān)控網(wǎng)。而目前,大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)尚處于起步階段,網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化是必然趨勢,用戶對其功能的需求也體現(xiàn)出多元化與系統(tǒng)化,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)實時性
視頻監(jiān)控發(fā)展的關(guān)鍵和問題都在于它的實時性。未來的視頻監(jiān)控將不僅僅局限于被動地提供視頻畫面,更要求能夠識別不同的物體,發(fā)現(xiàn)異常情況以較快和較佳的方式實時發(fā)出警報和提供有用信息。可以預(yù)測,在這方面流媒體技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用,例如,一路GIF 分辨率、25 幀的實時視頻圖像約需占用30Mbps÷的帶寬,而采用流媒體技術(shù)僅占用500Kbps- 1Mbps的帶寬。
(2)安全性
視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的安全包括監(jiān)控資源安全性、聯(lián)網(wǎng)安全性、用戶安全性,而系統(tǒng)復(fù)雜化、用戶的多元化,加上視頻監(jiān)控本身的業(yè)務(wù)特點(diǎn)必然對其對信息安全的高要求,因此如何保證用于家庭安全、工業(yè)控制等遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的安全性在未來還需要深入研究。
(3)遠(yuǎn)程性
隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及和速率的提升,視頻監(jiān)控逐漸從本地監(jiān)控向遠(yuǎn)程監(jiān)控甚至超遠(yuǎn)距離監(jiān)控發(fā)展,遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的突出優(yōu)點(diǎn)在距離和控制等方面,能完成對分散控制網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)控及設(shè)備維護(hù)等。
(4)高清性
目前常用的標(biāo)清視頻監(jiān)控的清晰度已經(jīng)達(dá)到540線(彩色)/570 線(黑白)水平,而隨著價格降低,更高清的系列也在普及。超高畫質(zhì)的視頻圖像為面部識別、交通監(jiān)控等分析提供了保障。同時,高清視頻監(jiān)控還可以與其他視頻業(yè)務(wù),如IPTV,共同來傳輸實時視頻信息與錄像視頻信息。
(5)移動性
未來基于3G/B3G移動網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控,將能解決了移動狀態(tài)下和應(yīng)急指揮方面的監(jiān)控需求,它具有的高靈活性和機(jī)動性也滿足了車載無線監(jiān)控和便攜無線監(jiān)控的需求,同時也促使監(jiān)控終端向便攜化、小型化的趨勢發(fā)展,較終達(dá)到移動、隨時隨地的部署監(jiān)控的理想境界。
5.結(jié)束語
從以前的模擬監(jiān)控到現(xiàn)在的數(shù)字監(jiān)控、從落后的現(xiàn)場監(jiān)控到先進(jìn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、從有人值守監(jiān)控到現(xiàn)在的無人值守監(jiān)控,視頻監(jiān)控正走向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)模化,未來的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,數(shù)字化是基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)化是支撐、智能化是目標(biāo)。
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