南京冠驰：谈一谈数字视频网络监控系统

　　数字式监控系统的构建

　　一种构成数字式电视监控系统的可能结构如图1所示，它由硬盘录像机、图像切换装置和网络传输接口三部分构成，具有多画面处理、录放像、矩阵控制、探测报警、远程传输等多种功能，为此需要在PC机平台上集成以下三类板卡，并应有USB或IEEE1394接口，以实现数据的快速交换。

　　1 图像输入、压缩及处理板块

　　（1）如果采用的是新型数字式摄像机，则其输出的是图像数据流VS（Video Streaming），可以直接与PC机快速进行数据交换，将视频图像输入到PC控制主机中。

　　（2）如果采用的是模拟式CCD摄像机，则首先要经过系统的视频接口及处理模块，逐次从多路输入中选出一路进行A/D转换，并压缩成MPEG标准数据后予以存储。这样对于16路图像扫描输入速度，因有各路间的采集切换时间和系统开销，故速率一般为每路每秒数帧，但也有每秒25帧的实时产品。图像画面大小和清晰度有320×240、640×480及720×576等多种。

　　（3）在对图像显示速度要求不高的场合，也可采用价格低廉的CMOS数码照像机，新型机种的分辨率已能达到640×480，视其内快闪存储器容量的大小，存储图片的数量可达数百张之多。

　　2 切换控制板块

　　其功能是通过软件来控制摄像机输入图像的切换，并按需要将切换图像送往各指定的显示器上。有模拟切换和数字切换两种不同的技术层次，数字切换可得到更好质量的图像，但因要采用有多个处理器并行处理的高速专用芯片，故其费用要比模拟切换贵很多。在以芯片实现切换控制之后，便可通过将分割显示图像数据流送往不同显示器的VRAM之中，循环刷新来达到显示的目的。此外，从理论上讲，还可以在图像输入采集切换与输出显示之间引入同步控制机制来实现。

　　图像的记录采用硬盘录像机，它不仅有500线以上的录像分辨率和巨大的存储空间，更能实现图像或报警事件的快速检索，是一种理想的将存储、分割、显示集于一身的数字化装置，其操作系统除了Windows外，还可采用Linux、RTOS、FreeBSD等操作系统，以便提高硬盘录像机的可靠性和简化操作的复杂性。

　　3 网络连接与远程传输板块

　　早期的视频图像远程传输和联网一般都是基于计算机之间的低层控制通讯网络，如RS232/RS485通信协议，由于RS232/RS485通信协议没有路由功能，因此只能做到点到点的连接，另外，RS232/RS485通信协议也没有纠错功能，因此在发生通讯错误时，联网功能就失败。因此新型的远程视频图像传输需要改进为通过LAN传输联网的系统。

　　对于CCTV而言，要求的是全数字的视频信息联网，数字CCTV主机相当于一个网络视频服务器，所有对视频的需求都由视频服务器控制和完成。当前由于视频压缩技术的发展和LAN及Internet的普及，网络带宽成本正在下降，千兆以太网及高端路由器产品使局域网与广域网的界限也越来越模糊，同时带有IP地址的LAN接口摄像机、编解码器、硬盘录像机等也已经出现，这使得有可能建立视频信息网。

　　每一个视频信息网对外表现为一个视频网站，有IP地址，通过网关或路由器即可接入Internet，这样就可供其它远程用户访问。视频信息网对内表现为专用网，由视频服务器、键盘、编解码器等组成，带LAN接口的摄像机、编解码器等可直接连接到LAN上，而模拟式的CCD摄像机则需经过编码器才能挂到网上。

　　典型的监控系统

　　（1）VSAM

　　在1996年至1999年间，美国国防高级研究计划局（DARPA）资助卡内基梅隆大学、戴维SARNOFF研究中心等著名大学和公司合作，联合研制了视频监视与监控系统VSAM，目标是开发自动视频理解技术；用于实现未来战争中人力监控费用昂贵、非常危险或者人力无法实现等场合的监控。

　　VSAM是一个战场监控系统，目前处于试用阶段，主要功能包括：

　　（1）融合多种类型的传感器，对监控地区进行全方位的昼夜监控。信号采集设备有摄像机、音频采集头、红外和微波报警探测器、温度探测器、电流电压数据采集器等。可遥控操作设备包括电动三可变镜头、全方位云台、室外电控防护罩、电控自动门、射灯开关等。

　　（2）具有先进的视频分析处理器。不但能检测和识别异常对象的类型，还能分析与预测人的活动。根据运动对象行为的危害性进行自动提示和报警。

　　（3）由Internet、Intranet和局域网构成的先进网络传输系统，支持多种通信线路连接。可将图像信号通过光缆直接传送到总控中心，在视频分析基础上将检测到的异常情况以文字形式传送到监控总控制台。这不仅有效减少了网络带宽的压力，而且操作员只需查看文字信息，一人就可监控网络上的所有监控点。

　　（4）使用地理信息和三维建模技术提供可视化图形操作界面。当视频分析处理器报告了运动对象、对象类别及位置之后，操作员不仅可以使用虚拟的对象（人、汽车、坦克等）在地理信息界面上进行标记，而且还能在辅助窗口观察对象的真实活动情况。

　　（5）机载航空摄像机不需要经常性的人工操纵就能自动对准地面监视目标，实现对重要目标的长时间监视；自动协调多个图像传感器无缝接入，实现整个战场场景的监视。 因此，VSAM不但能进行一般性的军事安全监控，如军事基地、军械弹药库和边海防线的监控；而且能够进行局部战争战场的实时监控，如敌方军力部署及调动情况等。

　　2）DVR

　　DVR是Digtal Video Recoder的缩写，译为数字视频录像机或硬盘录像机，随着数字化改造的浪潮不断深入人心，DVR已经成为视频监控领域一个灸手可热的产品，一夜之间全国冒出了上百家生产销售DVR的厂商，大有一统整个监控市场之势。但是DVR是真正意义上的数字多媒本监控系统吗？能真正取代现在的监控系统吗？许多同行都面临这样的困惑，让我们来看看监控要解决什么样的问题，其实监控是一个综合的系统，核心内容侧重的是数据的安全，我们这里讲的数据是一个数据流的概念，即包括常规的通讯数据流，又包括了视频流和音频流，无论是传统模拟的监控系统和数字化监控系统都要以此为核心，针对不同的功能模块做系统整合，通过切换、报警、控制、存储等等功能实现来满足用户的需求。而DVR核心问题是解决视频的数字化压缩和存储，系统功能也只仅仅满足了监控“监”的一部分需求，对“控”的内容相对比较薄弱和欠缺。监控本身是一个系统，绝不能只强调某一功能，而忽略其它相关功能模块，这样就不能达到监控是为了数据安全服务这一根本目的。

　　目前的DVR恰恰是只强调了视频的数字化而忽略了许多更为重要的功能模块。在实际应用当中你往往会遇到这样或那样的问题，需要靠其他监控设备来弥补这样或那样的不足，在实际应用的监控系统中DVR只起到了录像机的作用，DVR只是满足了监控的部分功能需求，在系统应用中带有很大的局限性。例如DVR大部分应用是银行柜员机监控，但柜员机监控本身是银行监控系统的一部分，可以这么讲，DVR只是数字多媒体监控的一部分，其实在另外一个层面，虽然现在许多DVR厂商在产品中加入云台控制、报警输入输出等相关功能，看似是一个完整数字监控系统，但追究其本质，我们会发现许多DVR所不能解决的问题，报警还仅是开关量的输入，不符合行业要求的四态报警，无法解决对于大路数矩阵切换，无法输出和组合电视墙，无法构成多级监控网络等等。我们不排除DVR会向数字多媒体监控发展，但要真正实现还需要一个过程，目前的DVR只是数字监控系统发展的最初阶段；仅是数字监控的一部分，也只是数字多媒体监控的一部分。

　　数字视频监控的意义

　　用计算机作为监控的中心，并且把多媒体技术、网络技术、视频技术应用到监控上，已经完全超越出传统保安监控的范畴，所引入的思想理念带动了高新技术的发展和社会的进步，是一次里程碑的飞越，具有深远的现实意义：

　　（1）可观的经济效益

　　数字视频监控系统的远程访问能力为业主和经理提供了一个商业管理工具，可用于贵重物品的管理和重要人员的有效时间管理。一天24小时的远程可视能力也改善了监控系统值班人员的生活质量。这样，使得数字视频监控系统的潜在市场要比模拟视频监控系统大得多。餐饮业、银行业、老年银发族护理、婴幼儿看护业都需要这种远程访问数字视频监控系统。有了它，作为白领阶层如果无法经常在家照顾父母，只要将其PC机插入任何电话线，再拨通受口令保护的自己的数字视频服务器，就可以在外实时看到家里所发生的一切。

　　（2） 强大的威慑力

　　“安全的可靠的监控系统通过计算机智能化管理，使报警布局更加趋于合理。计算机将安防工作做得有条不紊，避免了任何疏漏，并充分利用多媒体特性，结合实时捕捉、视频报警、硬盘录像等技术，使防范工作更安全，更周到，更方便，对罪犯起到了强大的威慑力，能更有效地防止犯罪；严密的计算机监控网络，跨越地域时空，实时跟踪每一个监控现场；迅速的反映能力，能更有效地打击犯罪。”

　　（3） 减轻保卫强度

　　保卫工作看似简单，但很繁琐，艰巨，责任重大。黄金眼多媒体监控管理系统的高度智能化，进一步把保卫人员从枯燥无味的工作中解脱出来，在提高安全性的同时，减轻了工作强度：其独特的网络功能，免去了领导安全检查的辛劳；结合可视化编程技术，良好的操作界面，提高操作员的操作兴趣，更加有利于人机配合监视，提高安全性。

　　（4） 进一步奠定发展的基础

　　二十一世纪是监控系统全面进入到计算机网络的时代，废弃传统系统，选择以计算机核心的多媒体监控管理系统，为今后向更高、更远的发展奠定了基础。基于计算机，我们可以不断地将最新、最好的科技引进来，更有利于与时代接轨。将目前监控仅用于安防的目的，向更高的更远的方面发展，融合环境监测、消防安全、自动化控制、网络通讯、智能管理等多方面，使之成为一个整体，相互依托，势必会创造出强大的生产力，促进企业的不断发展。

　　未来发展与要求

　　数字视频监控系统不仅符合信息产业的未来发展趋势，而且代表了监控行业的未来发展方向，蕴藏着巨大的商机和经济效益，成为目前信息产业中颇受关注的数字化产品，特别是近年来，随着技术的进步和社会经济的不断发展，客观上监控系统的准确性、有效性和方便性提出了更高要求。具体地讲，主要体现在以下两个方面：一是需要实施视频监控的范围更加广阔，由传统的安防监控向管理监控和生产经营监控发展，而且对同一套系统的覆盖面和实施距离地提出了更高的要求，通俗地说就是要达到点多面广。二是要求监控系统与管理信息系统、网络系统结合，实现对大量视频数据的压缩存储、传输和自动处理，从而达到资源共享，为各级管理人员和决策者提供方便、快捷、有效的服务。