淺析視頻監控系統 五項性能將成發展方向
隨著網絡技術、視頻編解碼技術、存儲技術的發展,視頻監控業務的應用前景已經越來越廣闊,成為企業、幼兒園、交通、保安、金融、公安等各行各業廣泛應用的監督手段和管理資源,并且成為電信運營商一個新的利潤增長點。而隨著構建和諧社會、建設平安城市的需要,以及奧運會強勁的需求,市場對視頻監控網絡的需求也將越來越旺盛。
1.視頻監控發展歷程
視頻監控系統的發展只有短短二十幾年的時間,從較早的模擬監控到數字監控再到現在的網絡視頻監控(如表1所示)。初期,視頻監控系統僅用于一些專業很強的行業中,如金融行業、公安系統。后來,出于行業之間對相互共享視頻監控信息的要求,城市中各行各業的視頻監控被融合在一起。而現在,視頻監控的需求開始進入普通家庭,如平安城市、小區監控、室內監控、智能樓宇等。
表1 視頻監控發展
圖1所示是一個目前比較常用的基于IP網絡的視頻監控系統,系統的Client/Server結構在監控終端有客戶端軟件支持,可以配合服務器靈活的處理各種監控過程,有利于的實現實時的遠程控制。由圖可知,服務中心和監控終端、監控中心是系統的重要組成部分,數字視頻信號一般基于網絡傳輸,絕大多數視頻監控系統采用局域網結構,如果與其他業務網絡(如移動網絡、廣電網絡)共同使用時,也能融為一體。
圖1常用的視頻監控系統結構圖
2.網絡視頻監控較新動態
據調研報告顯示,在技術進步和價格降低等因素的共同推動下,目前基于IP網絡視頻監控的市場在2006~2010年間將增長近十倍,到2011年,全球智能視頻監控行業將超過90 億美元。由攝像機、視頻服務器、外圍設備和軟件等構成的IP監控各種設備的市場總額2010年將達到71億美元,遠高于2006年的7.35億美元。而到2009年底,全球IP監控攝像機市場份額將超越傳統的閉路電視CCTV市場份額。
隨著明年奧運會帶來的巨大需求,中國2008 年市場也將達到60億元,而IPv6視頻監控網絡將統一監控奧運場館、奧運村、奧運小區、奧運通信機房等。針對中國市場,中國電信、網通等運營商,以及TI、恩智浦、海思、海康威視和Axis等廠商都在未來網絡視頻監控應用上加大了投資和開發力度,應用趨勢主要體現在:
(1)無線視頻監控
無線視頻監控是當前多媒體通信和移動通信交叉的研究熱點,系統采用寬帶無線信道傳輸視頻信號,使監控系統不受復雜地形的影響,從而擴大覆蓋范圍。如圖2所示,通過家庭網關和家庭網絡,用戶可以將電腦、IPTV、信息家電、攝像機、感應器等進行WLAN或GPRS/CDMA組網,通過Internet實現了解情況,控制開關、門、電器,還可與紅外線系統結合聯動應急報警中心。
圖2 無線應用的監控網絡
(2)運營商的視頻監控網絡
隨著寬帶視訊業務逐漸成為運營商競爭的焦點,運營商也參與到視頻監控的行業中來,它可以提供視頻監控所有的服務、平臺及終端設備。目前國內運營商提供的IP監控視頻服務如全球眼、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等技術實現視頻接入,采用流媒體轉發平臺來實現視頻數據的轉發。
目前,中國電信的全球眼視頻監控業務一般采用MPEG4/H.264視頻壓縮標準,速率在300k~2Mbps之間(夜間視頻監控業務要高一些),幀率1-30fps可調,分辨率為CIF352×288(PAL)或D1 704×576(PAL)。單服務器實時流媒體可以轉發768路的512kbps并發碼流(時延<0.5s),點播512路的512kbps并發碼流(時延<2s),監控設備并發接入數為4096路,遠端錄像較長保留時間3個月,可點播的錄像為0.5小時。
圖3全球眼網絡結構
圖4全球眼監控顯示系統
3)智能視頻監控
智能視頻監控系統包括基本的動態目標的檢測、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,例如目前應用的3600全景智能球,又稱全景智能監控。利用智能視頻監控,可用于車牌識別、面部識別、目標跟蹤、火災探測等,也是視頻監控業務從網絡化走向智能化,邁向第四代的關鍵。
(4)手機視頻監控
據預測,2007年全球手機用戶總數將達到32.5億人,占世界人口總數的一半左右,并以每天100萬的速度在增長。在此基礎上,伴隨著FMC固定移動融合,隨時隨地的視頻瀏覽和安全監控相結合的手機視頻監控需求應運而生,應用領域十分廣泛,像家庭監控(例如小孩照料、寵物看管和財產保護)、專業監控、交通監測、實時廣告等業務已經為大眾所接受。
3)智能視頻監控
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據預測,2007年全球手機用戶總數將達到32.5億人,占世界人口總數的一半左右,并以每天100萬的速度在增長。在此基礎上,伴隨著FMC固定移動融合,隨時隨地的視頻瀏覽和安全監控相結合的手機視頻監控需求應運而生,應用領域十分廣泛,像家庭監控(例如小孩照料、寵物看管和財產保護)、專業監控、交通監測、實時廣告等業務已經為大眾所接受。
3.網絡視頻監控常用技術
如今,網絡技術已經發展得很成熟,實現遠程網絡監控是一個發展趨勢,為了提高系統的視頻圖像質量與通用性,國際的ITU-T國際通信聯盟、ISO組織以及國內的信息標準化組織為視頻圖像信息的壓縮編碼制定了許多標準,并被迅速應用到圖像與視頻壓縮上。例如,以前的數字視頻監控的圖像格式主要以MJPEG與MPEG2為主,后來出現了MPEG-4、H.264,以及現在國內大力發展具有自主產權的AVS。
表2是常用的用于圖像與視頻壓縮的標準,其中JPEG是目前常用的圖像壓縮格式之一,廣泛應用于圖像信息的傳遞與存儲領域;H.263和H.264是目前常用的視頻壓縮標準,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性和可擴展性,更適于交互AV服務以及遠程監控。
表2 視頻監控常用的標準
4.展望:實時性、安全性、遠程性、高清性、移動性
未來的視頻監控系統,融合了IPv6、3G寬帶移動無線網、衛星通信網等技術,可以歸納為"5W",即任何一個授權者(whoever)在任何時候(whenever)、任何地點(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、數據),形成一個高度智能化的完備的監控網。而目前,大規模的網絡視頻監控業務尚處于起步階段,網絡化、數字化、智能化是必然趨勢,用戶對其功能的需求也體現出多元化與系統化,主要表現在以下幾個方面:
(1)實時性
視頻監控發展的關鍵和問題都在于它的實時性。未來的視頻監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,發現異常情況以較快和較佳的方式實時發出警報和提供有用信息。可以預測,在這方面流媒體技術將得到廣泛的應用,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,而采用流媒體技術僅占用500Kbps- 1Mbps的帶寬。
(2)安全性
視頻監控網絡的安全包括監控資源安全性、聯網安全性、用戶安全性,而系統復雜化、用戶的多元化,加上視頻監控本身的業務特點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、工業控制等遠程視頻監控的安全性在未來還需要深入研究。
(3)遠程性
隨著寬帶網絡的普及和速率的提升,視頻監控逐漸從本地監控向遠程監控甚至超遠距離監控發展,遠程視頻監控的突出優點在距離和控制等方面,能完成對分散控制網絡的狀態監控及設備維護等。
(4)高清性
目前常用的標清視頻監控的清晰度已經達到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。超高畫質的視頻圖像為面部識別、交通監控等分析提供了保障。同時,高清視頻監控還可以與其他視頻業務,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移動網絡的無線視頻監控,將能解決了移動狀態下和應急指揮方面的監控需求,它具有的高靈活性和機動性也滿足了車載無線監控和便攜無線監控的需求,同時也促使監控終端向便攜化、小型化的趨勢發展,較終達到移動、隨時隨地的部署監控的理想境界。
5.結束語
從以前的模擬監控到現在的數字監控、從落后的現場監控到先進的遠程監控、從有人值守監控到現在的無人值守監控,視頻監控正走向數字化、網絡化、規模化,未來的視頻監控系統中,數字化是基礎、網絡化是支撐、智能化是目標。
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