视频监控系统技术探究

郭乐明

[提要]随着计算机多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的飞速发展，视频监控系统技术一直是人们关注的应用技术热点之一，它以直观、方便、信息内容丰富、监控手段先进而得到广泛的应用。因此，本文就视频监控系统的技术现状、技术发展作深入的研究与探讨。

[关键词]计算机；网络；视频；监控技术

一、视频监控系统的技术现状

随着计算机多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的发展，数字视频监控系统也随之迅速崛起。现今广泛应用的有两种数字视频监控系统类型方式，一种是以数字录像设备为核心的数字监控录像系统，另一种是以嵌入式视频服务器为核心的视频监控系统。

(一)数字监控录像系统方式。数字监控录像系统方式通常又分为两类：一类是基于Pc机组合的计算机多媒体工作方式；另一类是嵌入式数字监控录像系统方式。

1计算机多媒体方式的数字监控录像系统。数字视频压缩编码技术日益成熟，计算机的广泛化，为基于PC机的多媒体监控创造了条件。这种新型视频监控系统的迅速崛起，部分地取代了以视频矩阵图像分割器、录像机为核心，辅以其它传送器的模拟视频监控模式，其技术特征主要表现在：(1)PC机的多媒体监控主机综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等的众多功能，使系统结构大为简化。(2)由于采用计算机网络技术，数字多媒体远程网络监控不受距离限制。(3)由于采用大容量磁盘阵列存盘器或光盘存储器，可以节省大量的磁带介质，同时有利于系统实现多媒体信息查询。

但随着基于PC机的视频监控录像系统的发展，在实际工程使用过程中，也暴露出一些不足，主要是系统工作的不稳定性。(1)Pc机：兼容PC机用于24小时不间断工作时，其性能是不很稳定的，工控PC机相对兼容Pc机的稳定性有一个档次上的提高，适用于较复杂的工作环境。(2)操作系统：基于PC机的视频监控录像系统其软件的实现是在Windows、Unix、Linux等通用操作系统上的，同时系统文件、应用软件和图像文件都存储在硬盘上，视频处理必须高密度输入大量数据，同时硬盘要进行多工工作，普通的硬盘逻辑已无法适应，以致极易产生系统的不稳定性，造成死机现象。(3)应用软件：视频监控系统的应用软件能力上应支持多任务并发处理，如监视、录像、回放、备份、报警、控制、远程连接等的多工处理能力。(4)视频采集卡：视频监控录像系统通常均为多路输入系统，视频采集卡可采用多卡方式，也可采用单卡方式。一般说，单卡方式集成度高，稳定性会优于多卡方式，很多采用一路一卡的方式很容易形成硬件冲突，其稳定性会有较大的影响。目前市场上也有部分为追求高帧数而设计采用多卡进行迭加的多路单卡设备，但其仍在计算机的总线上进行传输、处理，不可能会有质的飞跃。

2嵌入式数字监控录像系统。嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积等综合性严格要求的专用计算机系统，亦即为监控系统量体裁衣的专用计算机系统。

嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。

嵌入式操作系统是一种实时的，支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依靠性、软件固态化及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

(二)嵌入式视频服务器方式。嵌入式视频服务器的主要原理是视频服务器内置一个嵌入式Web服务器，采用嵌入式实时多任务操作系统。摄像机送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过内部总线送到内置的Web服务器，网络用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机、云台、镜头的动作或对系统配置进行操作。

由于把视频压缩和Web功能集中到一个体积很小的设备内，可以直接连人局域网，达到即插即看，省掉多种复杂的电缆，安装方便(仅需设置一个IP地址)，用户也无需安装任何硬件设备，仅用浏览器即可观看。嵌入式视频服务器监控系统技术有如下特点：

1布控区域广阔。嵌入式视频Web服务器监控系统的Web服务器直接连入网络，没有线缆长度和信号衰减的限制，同时网络是没有距离概念的，彻底抛弃了地域的概念，扩展了布控区域。

2系统具有几乎无限的无缝扩展能力。所有设备都以IP地址进行标识，增加设备只是意味着IP地址的扩充。

3可组成非常复杂的监控网络。采用基于嵌入式Web服务器为核心的监控系统，在组网方式上与传统的模拟监控和基于PC平台的监控方式有极大的不同。由于Web服务器输出已完成模拟到数字的转换并压缩，采用统一的协议在网络上传输，支持跨网关、跨路由器的远程视频传输。

4性能稳定可靠，无需专人管理。嵌入式Web服务器实际上基于嵌入式电脑技术，采用嵌入式实时多任务操作系统，又由于视频压缩和Web功能集中到一个体积很小的设备内，直接连入局域网或广域网，即插即看，系统的实时性、稳定性、可靠性大大提高，也无需专人管理，非常适合于无人值守的环境。

5当监控中心需要同时观看较多摄像机图像时，对网络带宽要求较高。

6不适合在集中式监控系统中使用。

二、视频监控系统的技术发展

前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是现代视频监控系统公认的发展方向，而数字化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础，所以，视频监控技术发展的三个最大特点就是数字化、网络化和智能化。

(一)数字化。视频监控系统的数字化首先应该是系统中信息流(包括视频、音频、控制等)从模拟状态转为数字状态，这将彻底打破“经典闭路电视系统是以摄像机成像技术为中心”的结构，从根本上改变视频监控系统在信息采集、数据处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。信息流的数字化、编码压缩、开放式的协议，使视频监控系统与安防系统中其它各子系统间实现无缝连接，并在统一的操作平台上实现管理和控制，这也是系统集成化的含义。

(二)网络化。视频监控系统的网络化将意味着系统的结构将由集总式向集散式系统过渡。集散式系统采用多层分级的结构形式，具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统以实现抢先任务调度算法的快速响应。组成集散式监控系统的硬件和软件采用标准化、模块化和系列化的设计，系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化，系统运行互为热备份，容锗可靠等优点。

(三)智能化。视频监控系统的智能化是指“自动的分析和抽取视频源中的关键信息”。智能视频技术借助计算机强大的数据处理功能，对视频画面中的海量数据进行高速分析，过滤掉用户不关心的信息，仅仅为监控者提供有用的关键信息。

智能视频监控能够识别不同的物体，发现监控画面中的异常情况，并能够以最快和最佳的方式提供有用信息，从而更加有效地服务于社会。

三、总结

综上所述，随着计算机多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的发展，智能化、数字化、网络化视频监控系统技术必将得到人们更加深入的研究与开发，以满足和适应社会的各种需求。

[参考文献]

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[4]曹文君，多媒体系统原理及其应用[M]，上海：复旦大学出版社，2006，

[5]刘富强，数字视频监控系统开发与应用[M]，北京：机械工业出版社，2003。

[责任编辑：李丽娜]