视频监控技术的未来发展趋势

视频监控技术历经模拟时代、半数字时代后，正向全数字时代迈进，并逐步取得阶段性的重大技术突破，监控网络化、视频数字化、显示高清化、传感智能化、系统集成化等是视频监控技术的发展趋势，同时呈现出技术多元化和IT化的发展势头。

（一）处理数字化

在视频监控系统中，信号采集、控制、显示和存储均采用数字化方式进行，经过数字化处理的图像通过IP网络传输到监控中心，用户可以通过网络中的任何一台计算机来观看、录制和管理实时视频信息。随时随地、即插即看、高度的开放性和灵活性、总体拥有成本低等优势使数字化视频监控呈现出蓬勃的发展势头。数字视频监控系统采用数字处理、编解码和网络技术能较好地克服模拟系统的局限性，其优点首先表现为可在网络中传输视、音频及控制数据，不受距离限制，信号不易受干扰，可以大幅提高图像品质和稳定性。其次，利用计算机网络联网，无须重复布线。再次，数字化存储成为现实，经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘中，查询方便快捷。

实现视频监控的数字化要解决两个关键技术，一是视频数据的压缩和解压缩，视频图像的信息量是巨大的。例如，1幅640×480中分辨率的彩色图像（24bit/像素），其数据量大约为0.9MB，如果以PAL制25帧/s的速度播放，则数据量之大，是存储、传输都难以承受的，显然，视频数据压缩技术是数字化的关键。目前，常用的压缩方案有H.263、H.264、MPEG-4、JPEG、小波、AVS等。

视频信号的数字化主要表现为以下四种途径。

（1）数字硬盘录像机（Digital Video Recorder，DVR）：DVR接收模拟视频信号后，依靠内置的模-数转换和压缩编码模块来实现视频的数字化，并将其存储在本地硬盘中，通过本地操作功能，能实现基本系统的管理。但由于DVR只支持模拟输入，从而限制了视频监控系统向IP方向发展，并且扩容能力稍差，在增加摄像机数量及增加录像要求（如存储时间、分辨率等提高）时，就必须要单独增加DVR的数量。

（2）网络视频录像机（Network Video Recorder，NVR）是基于网络视频传输的录像存储。它将传统的视频、音频及控制信号数字化后，以IP包的形式在网络上传输，也可在网络的任何位置接收视频，方便快速构建全IP的视频监控网络。NVR将通信全部集中在IP网络，接口简单、架构灵活，可实现前端录像、中心集中录像和操作员客户端存储，也可实现多点备份，并且网络视频流在远距离传输过程中信号不易受干扰。同时，单个编码部件故障或控制部分的故障都不会影响到整个录像系统。但是NVR的发展受到网络带宽的限制，当然随着今后网络带宽的扩大，NVR将有可能得到更大发展。

（3）混合型DVR（Hybrid DVR，H-DVR）可接入模拟摄像机输出的模拟视频信号和网络摄像机输出的数字视频信号。它是将DVR、NVR和DVS三种功能相结合，具备前端存储、网络传输以及远程控制功能。

（4）纯数字视频录像机（Pour DVR，P-DVR）可通过所带的多个网络接口来接收全数字的视频数据，并将其存储到硬盘中。同时也可以通过网络接口向百万高清摄像机供电及作云台全方位移动/镜头变倍/变焦控制（Pan/Tilt/Zoom，PTZ）还可以支持IE或客户端远程监控。

（二）传输网络化

经过多年的信息技术基础设施建设，国内各行业的计算机网络建设已趋于完善，为基于网络的视频监控系统建设提供了可能。视频监控系统由原来的集总式中小规模逐渐向分布式大规模方向发展，系统采用网络化的方式实现信号的传输、交换、控制、录像存储以及点播回放，并通过设立强大的中心管理系统平台（Central Manage System，CMS），实现对系统内所有编解码设备及录像存储设备的统一管理与集中控制。用户只需登录中心管理系统平台，即可实现全网视频监控资源的统一调用和浏览。全数字视频监控系统可实现端到端的网络化，系统架构由IP前端（网络摄像机或网络视频服务器）、中心管理系统平台、网络存储、电视墙处理以及客户端几个部分组成。

监控系统的网络化在发展的过程中，逐步解决了网络带宽、网络时延、网络稳定性和网络安全性等问题后，已能提供较为流畅的带宽、较小的时延以及有较好的稳定性，基本已可满足视频监控的承载需求。同时借助于用户鉴权、码流加密等安全性技术措施，网络化传输的安全已不易受到外部环境干扰。

（三）图像高清化

根据美国电影电视工程师协会（SMPTE）、国际电信联盟（ITU）和我国国家广电部门的相关定义，真正的高清视频格式分为高清格式与全高清格式两类，主要有三种情况：720p（1280×720分辨率，16∶9宽屏显示，逐行扫描/60Hz）；1080i（1920×1080分辨率，16∶9宽屏显示，隔行扫描/60Hz）；1080p（1920×1080分辨率，16∶9宽屏显示，逐行扫描/60Hz）。其中720p指的是视频的垂直分辨率在720线逐行扫描，1080i指的是视频的垂直分辨率在1080隔行扫描，720p和1080i称为标准高清HD（High Definition）格式。全高清格式（Full HD）指物理分辨率高达1920×1080逐行扫描，视频垂直分辨率达到1080p。其中i代表Interlace，是隔行扫描；p代表Progressive，是逐行扫描，720p与1080i的带宽是一样的，1080i清晰度高一些，但720p动态画面更流畅，1080p则兼顾了清晰度与动态表现。标清格式、全高清格式与超高清格式见表1-1。

表1-1 三种高清格式分辨率比较(www.xing528.com)

采集后未经压缩的高清视频信号有模拟和数字两种传输方式，模拟传输一般采用Y、Pb、Pr分量传输，一路高清视频信号需要三根同轴电缆同时传输。而数字传输一般采用DVI、HDMI或者HD/SD-SDI传输，其中DVI或HDMI的传输距离只有几米，不适合用于视频监控传输。而HD/SD-SDI可传输100m左右，但对同轴电缆的要求较高，电缆的价格昂贵。

随着视频监控系统的普及和大量应用，人们对图像的要求越来越高：从最开始的能看图像，到现在希望看到更清晰的图像，以及能实现视频处理分析的高清晰图像。现在市场上各厂家已先后推出了100万、300万、500万像素网络摄像机，如松下的WV-NP502、三星电子的SNC-M300、IQinvision的IQ755、MOBOTIX的Q24高清全景摄像机等高清网络摄像机。但视频监控系统的高清化并不等同于前端摄像机高清化，而应是整个系统的高清化，包括图像采集、编码、传输、存储、控制、解码输出、中心管理平台的高清等，前端网络化是高清化应用的基础条件，只有网络化才能推动高清化。

视频监控的高清化还面临包括传输、压缩、存储、网络、性价比、照度要求、可靠性、应用环境条件、与标清的可融合性等多方面的亟需解决的问题。

（四）功能智能化

智能监控从概念到尝试再到实验生产应用，只用了短短几年的时间，智能监控设备与智能监控解决方案正在不断完善与丰富中。智能视频监控设备可以为用户提供更多高级的视频分析功能，它可以极大地提高视频监控系统的能力，实现视频监控由被动防御向主动防御的变革，让监控人员从繁琐的操作、海量的信息中解脱出来，并帮助他们更高效、更精确地管理监控目标。

视频监控智能化表现在多个方面，如视频图像录像触发技术，录像检索技术和视频分析等。录像触发技术指智能图像分析触发报警，从而只录制所需的图像信息，未报警状态时则不启用录像运作。录像检索也趋于智能化，在海量存储的视频数据中，设置每一段录像资料的监控点、开始时间、结束时间、报警等信息，为智能录像检索提供依据。引入模式识别技术来自动处理、分析海量数据，快速找到关键的数据和时间点，并与信息数据库有效对接，做到监控的智能化。视频分析应用广泛，视频信号目标的识别从传统的目视解释方式即人工监视方式向智能型的机器解释方式过渡。传统的视频监控的事后防范功能提升到事先预警、及时处理和事后查证相结合。视频分析依据每段录像特定的场景、人脸、动作、车牌等各类智能分析的信息要素，主要应用于人流统计、车辆识别、非法滞留、视频移动侦测、人脸面部识别、交通流量控制、运动路径检测等。

视频图像智能分析利用计算机视觉技术对视频监控图像进行分析处理，特别是其“视频内容分析软件”通过自动识别和提取图像中蕴含的信息，从而在人流统计（People Count-ing）及自动行为识别（Behavior Recognition）等多个方面得到更多的应用。

智能化将是一个逐渐加温的过程。智能化虽然已经在某些行业中获得一定的应用，但规模还很小。系统网络化的发展推动了智能监控的发展，使之既可以在IP前端集成智能，也可以在后端平台集成智能，如前端编码器可集成目标跟踪、流量统计、运动侦测、遗留物体检测、形状检测等多种实时视频分析功能。同时，以指纹识别和人脸识别为重点的人体生物特征识别技术发展较快，将会成为识别及身份认证市场的先行者。

（五）系统集成化

网络化带来了开放性、可扩展性，因此以视频监控为核心进行外部系统的集成和整合变得越来越可行。从目前的市场需求来看，这种集成和整合主要体现在两种类型：一是与楼宇对讲、出入口控制、入侵报警等其他3类狭义安防系统的整合集成；二是与第三方行业应用系统的整合集成。视频监控系统的网络化带来了网络结构、信息流、传输路由的错综复杂，多级多层的安防网络架构及安全有效的集成管理平台应运而生。集成化的系统管理平台能够支持不同的联网协议、能够支持各种平台系统的互联、能够同时支持模拟和数字设备。通过代理服务器和中间件可跨硬件及接口平台、操作系统和应用层软件。

随着视频监控网络化的不断发展，与行业应用系统的整合将进一步得到深化，但由于缺乏统一协议与统一标准，系统集成与整合仍只能通过行业或单个项目开发来实现，客制化也将是其未来的发展趋势。

（六）应用客制化

客制化是指产品厂商根据市场的需求来设计与生产满足市场需求的产品模式，特别是针对一些特定人群或用户群。如海康威视就有专门针对金融、交通、公安、监狱、电力、公交等特定行业用户的相关产品和系统解决方案。随着视频监控系统应用客户的不断成熟，人们不再一味地追求性能指标的超群，而更多地关注系统与产品的经济性与适用性，在缩小成本的同时能买到适合项目需求的产品。各个厂家也纷纷按照客户的要求来制定一些计划，推出相应的产品来满足人们的需求。如三星公司推出的SCC-B1311P1/3 in（1 in=2.54cm）彩色高清摄像机，水平清晰度可达到540线（彩色），具有动态CCD缺陷补偿，最低照度为0.12 lx，其外形小巧时尚，适用于多种场合，符合中低端消费市场的需求。