視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展過程
視頻監(jiān)控技術(shù)按照主流設(shè)備發(fā)展過程，可以分為3個大的階段，即20世紀(jì)70年代開始的模擬視頻監(jiān)控階段、20世紀(jì)90年代開始的數(shù)字視頻階段及近幾年興起的智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控階段。模擬監(jiān)控階段的核心設(shè)備是視頻切換矩陣，數(shù)字視頻階段的核心設(shè)備是硬盤錄像機(DVR)，智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時代沒有核心硬件設(shè)備，系統(tǒng)變得開放而分散，設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)攝像機(IPC)、視頻編碼器(DVS)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(NVR)及中央管理平臺(CMS)等。目前的實際應(yīng)用中，各種類型的產(chǎn)品和系統(tǒng)架構(gòu)均有一定比例，并均將繼續(xù)存在一定時間，但從長遠(yuǎn)看，智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)代表了視頻監(jiān)控技術(shù)未來的發(fā)展方向。
****代視頻監(jiān)控系統(tǒng)(即模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng))由模擬攝像機、多畫面分割器、視頻矩陣、模擬監(jiān)視器和磁帶錄像機(VCR)等構(gòu)成，攝像機的圖像經(jīng)過同軸電纜(或其他介質(zhì))傳輸，并由VCR進(jìn)行錄像存儲，由于VCR磁帶的存儲容量非常有限，因此VCR需要經(jīng)常地更換磁帶以實現(xiàn)長期存儲，自動化程度很低，另外VCR的視頻檢索效率十分低下。
第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)(即數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng))產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代，以DVR為主要標(biāo)志性產(chǎn)品，模擬的視頻信號由DVR實現(xiàn)數(shù)字化編碼壓縮并進(jìn)行存儲。DVR對VCR實現(xiàn)了全面取代，在視頻存儲、檢索、瀏覽等方面實現(xiàn)了飛躍，之后DVR在網(wǎng)絡(luò)功能上不斷強化。
第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)(即智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)IVS，Intelligent Video Surveillance)，開始于本世紀(jì)初，主要由網(wǎng)絡(luò)攝像機、視頻編碼器、高清攝像機、網(wǎng)絡(luò)錄像機、海量存儲系統(tǒng)及視頻內(nèi)容分析技術(shù)(Video Content Analysis，VCA)構(gòu)成，可以實現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)程播放、存儲、視頻分發(fā)、遠(yuǎn)程控制、視頻內(nèi)容分析與自動報警等多種功能。
模擬視頻監(jiān)控時代
****代視頻監(jiān)控系統(tǒng)也叫做閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，簡稱CCTV(Closed Circuit Television)，是完全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。此類技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，并逐步得到廣泛應(yīng)用，直到目前，模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍然因為其長期的應(yīng)用積累而具有廣大的市場占有率。
閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成包括視頻信號采集部分、信號傳輸部分、切換控制部分及顯示與錄像部分，視頻信號采集部分主要為攝像機(鏡頭)及相關(guān)配件；信號傳輸部分負(fù)責(zé)將攝像機的電信號傳輸?shù)骄仃囍鳈C或顯示與記錄設(shè)備，或反向?qū)⒕仃囍鳈C(控制終端)的控制信號發(fā)送給解碼器以控制鏡頭或云臺動作(統(tǒng)稱PTZ控制)控制等；切換控制部分是系統(tǒng)的核心，主要功能是進(jìn)行視頻圖像的切換及前端設(shè)備的控制；顯示及錄像部分主要為監(jiān)視器和長延時錄像機，用來顯示和記錄前端攝像機傳輸過來的視頻信號。 1.視頻采集設(shè)備 視頻采集設(shè)備主要包括攝像機、鏡頭、防護罩、支架、解碼設(shè)備、電動云臺等，實現(xiàn)的主要功能是將光信號轉(zhuǎn)變成電信號。主要視頻采集設(shè)備列舉如下： 攝像機(Camer) 鏡頭(Lens) 防護罩(Housing) 支架(Bracket) 解碼器(Decoder) 視頻分配器(Video Distributor) 2.信號傳輸設(shè)備
信號傳輸設(shè)備主要包括信號收發(fā)器、信號放大器、銅纜、光纜等，其主要功能是實現(xiàn)視頻信號的上行傳輸及控制信號的下行傳輸。主要信號傳輸設(shè)備列舉如下：
各類線纜及連接器
信號收發(fā)器(Sender/Receiver)
信號放大器(Amplifier)
3.切換控制設(shè)備
切換控制設(shè)備主要包括矩陣控制器、控制鍵盤、控制碼發(fā)生器等，主要負(fù)責(zé)視頻信號的切換及前端設(shè)備的控制。主要切換控制設(shè)備列舉如下：
矩陣(Matrix)
控制碼發(fā)生器
鍵盤(Keyboard)
人機界面(GUI)
4.顯示與記錄設(shè)備
顯示與記錄設(shè)備主要包括監(jiān)視器、畫面分割器、磁帶錄像機等，顯示與記錄設(shè)備把從現(xiàn)場傳來的電信號在監(jiān)視設(shè)備上進(jìn)行圖像顯示或記錄。顯示與記錄設(shè)備列舉如下：
多畫面處理器(Multiplexer)
多畫面分割器
監(jiān)視器(Monitor)
磁帶錄像機(VCR)
數(shù)字視頻監(jiān)控時代
數(shù)字視頻監(jiān)控時代的標(biāo)志性產(chǎn)品是硬盤錄像機，簡稱DVR(Digital Video Recorder)。硬盤錄像機起始于20世紀(jì)90年代，在本世紀(jì)初得到大規(guī)模應(yīng)用，硬盤錄像機的出現(xiàn)將磁帶錄像機(VCR)送上了末路。硬盤錄像機實質(zhì)是集音視頻編碼壓縮、網(wǎng)絡(luò)傳輸、視頻存儲、遠(yuǎn)程控制、解碼顯示等各種功能于一體的計算機系統(tǒng)，其主要組成是視頻采集卡、編碼壓縮程序、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接口及軟件體系等。 早期的DVR主要是進(jìn)行數(shù)字化視頻存儲，在網(wǎng)絡(luò)傳輸、軟件應(yīng)用、虛擬矩陣等方面的功能并不十分完善，因此在實際項目應(yīng)用中，通常DVR與模擬矩陣配合使用，系統(tǒng)的控制和切換仍然由矩陣完成，而DVR僅僅代替了磁帶錄像機，實現(xiàn)對視頻的數(shù)字化錄像。硬盤錄像機經(jīng)過不斷發(fā)展、升級，在網(wǎng)絡(luò)支持、虛擬矩陣、軟件應(yīng)用等功能上逐步得到加強，在一些項目中，可以以DVR為系統(tǒng)核心設(shè)備，以網(wǎng)絡(luò)為支撐，實現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的虛擬矩陣切換、存儲、控制、管理等功能，
在此情況下模擬矩陣不再是必需的。
1.硬盤錄像機的主要功能
與傳統(tǒng)的模擬錄像機相比，硬盤錄像機的優(yōu)越性表現(xiàn)在很多方面。比如錄像時間長，**大錄像時間取決于連接的存儲設(shè)備的容量；支持的視音頻通道數(shù)量多，可進(jìn)行幾路、十幾路、甚至幾十路同時錄像；錄像質(zhì)量不會隨時間的推移而變差；功能更為豐富，強大的應(yīng)用軟件支持；聯(lián)網(wǎng)能力強，多臺硬盤錄像機聯(lián)網(wǎng)可以構(gòu)成大規(guī)模系統(tǒng)。
2.PC式與嵌入式 DVR分為PC式及嵌入式兩個產(chǎn)品形態(tài)，兩者各有優(yōu)缺點，并都有廣泛的實際應(yīng)用。PC式DVR一般采用工業(yè)主板加視頻采集卡的架構(gòu)，軟件建立在 Windows(或者Linux)操作系統(tǒng)上；嵌入式DVR基于嵌入式處理器和嵌入式實時操作系統(tǒng)，系統(tǒng)沒有PC式那么復(fù)雜和功能強大，結(jié)構(gòu)比較單一，產(chǎn)品性能比較穩(wěn)定。
3.編碼壓縮算法 DVR的關(guān)鍵技術(shù)是編碼壓縮算法，目前主流的算法是MPEG-4，此編碼算法基于視頻對象進(jìn)行編碼，考慮到幀內(nèi)冗余及幀間冗余，可以在有限的碼流下實現(xiàn)良好的視頻圖像質(zhì)量，是目前大多數(shù)廠家采取的壓縮算法。H.264是近幾年興起并得到大力推廣的算法，可以看成是對MPEG-4算法的升級和優(yōu)化，能夠進(jìn)一步節(jié)省碼流并提供更好的圖像質(zhì)量。DVR應(yīng)用中存在的主要視頻編碼方式如下：
MJPEG MPEG-2 MPEG-4 H.264
智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時代
智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)在近幾年得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成是網(wǎng)絡(luò)攝像機(IPC)、視頻編碼器(DVS)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(NVR)、視頻內(nèi)容分析(VCA)單元，中央管理平臺(CMS)、解碼設(shè)備(Decoder)、存儲設(shè)備等。智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用完全分布式的架構(gòu)，系統(tǒng)架設(shè)在網(wǎng)絡(luò)上，不受地域空間的限制，利用智能管理軟件可以實現(xiàn)視頻資源的管理、整合、配置、傳輸、調(diào)用、存儲、報警、集成等。
1.視頻采集編碼設(shè)備 視頻采集編碼設(shè)備主要有模擬攝像機、視頻編碼器、網(wǎng)絡(luò)攝像機、高清攝像機等，主要完成視音頻信號的采集、數(shù)字化、編碼壓縮及網(wǎng)絡(luò)傳輸。
2.中央管理平臺(CMS) CMS是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控應(yīng)用中有關(guān)軟件的通稱，其構(gòu)成形式多種多樣，主要功能是資源的管理、媒體的分發(fā)、存儲管理、告警服務(wù)、用戶服務(wù)等功能。
3.網(wǎng)絡(luò)錄像機(NVR) NVR的主要功能是完成視頻的存儲、轉(zhuǎn)發(fā)與回放，與DVR的顯著區(qū)別是：NVR不直接與模擬視頻信號連接，其存儲與轉(zhuǎn)發(fā)的是前端設(shè)備已經(jīng)完成編碼的視頻流，因此，NVR必須配合網(wǎng)絡(luò)攝像機或視頻編碼器才能構(gòu)成完整的系統(tǒng)。
4.解碼顯示設(shè)備 解碼顯示設(shè)備主要將網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的數(shù)字視頻信號還原成模擬信號進(jìn)行輸出顯示。
5.視頻內(nèi)容分析(VCA) 視頻內(nèi)容分析技術(shù)(Video Content Analysis，VCA)來源于計算機視覺，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計算機能夠通過圖像處理和分析來理解畫面中的內(nèi)容，其實質(zhì)是“自動分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息”。目前，將部署了視頻內(nèi)容分析單元的系統(tǒng)稱為智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(Intelligent Video Surveillance，IVS)，IVS將大量的、枯燥的視頻內(nèi)容分析工作交給了編碼器或計算機，將保安人員從傳統(tǒng)的繁重監(jiān)控任務(wù)中解脫出來，實現(xiàn)系統(tǒng)自動探測跟蹤并觸發(fā)報警，保安人員只需要進(jìn)行錄像查看，確認(rèn)警情并聯(lián)絡(luò)相關(guān)部門采取措施
成都控制臺報道；
