智能分析技術(shù)將化解數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)障礙

三、視頻分析技術(shù)減輕存儲(chǔ)空間負(fù)擔(dān)

一些因素推動(dòng)壓縮算法從 MPEG-4 向 H.264 轉(zhuǎn)變。自 MPEG-4 被開(kāi)發(fā)出以來(lái)，工程師不斷改進(jìn)壓縮技術(shù)，很多是在 H.264 上的創(chuàng)新，這種新算法不是只使用一個(gè)參考幀，而是采 用多個(gè)參考幀，而且支持尺寸可變的預(yù)測(cè)塊。

　　根據(jù)具體實(shí)施的特性與選項(xiàng)的不同，壓縮效率會(huì)有很大差異。不過(guò)總體說(shuō)來(lái)，開(kāi)銷(xiāo)與延遲之間可以進(jìn)行一定的折中。因此，采用 H.264 壓縮算法時(shí)，人們可以從一些預(yù)定義的特性 集中選擇（也稱(chēng)作配置文件），其中的 H.264 高規(guī)范可以支持低延遲多解析度視頻的數(shù)據(jù)流，而這正是視頻監(jiān)控應(yīng)用的重要要求。此外，在視頻質(zhì)量與比特率之間折中平衡時(shí)，有許 多可調(diào)節(jié)的"旋鈕（knob）"，必須作出適當(dāng)?shù)脑O(shè)置。

　　如前所述，延遲問(wèn)題非常重要。目前，如果從事件發(fā)生到事件在屏幕上顯示出來(lái)有 100 毫秒延遲通常還可以接受。我們最好把延遲作為系統(tǒng)級(jí)問(wèn)題來(lái)解決。由于延遲非常重要，因 此系統(tǒng)應(yīng)將原始視頻直接提交預(yù)覽顯示，而不應(yīng)先傳輸?shù)戒浿?存儲(chǔ)系統(tǒng)，然后再顯示。當(dāng)然，不同的壓縮算法會(huì)在原始數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)影像之間造成不同程度的延遲，我們建議關(guān)注延 遲問(wèn)題的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員認(rèn)真考慮采用 H.264 壓縮算法。

　　人們還會(huì)關(guān)注視頻數(shù)據(jù)的傳輸問(wèn)題，即有沒(méi)有足夠的帶寬實(shí)時(shí)傳輸所有影像數(shù)據(jù)。在采用內(nèi)置硬盤(pán)的模擬攝像機(jī)與 DVR 的混合系統(tǒng)中，DVR 必須具備足夠高的帶寬以處理所有視頻 輸入。即便是完全采用 IP 攝像機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)，也會(huì)出現(xiàn)同樣的問(wèn)題。編解碼器與比特率的選擇會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備是否適用產(chǎn)生影響。

　　在安全監(jiān)控應(yīng)用中，我們必須避免網(wǎng)絡(luò)過(guò)載，因此輕載 （over-provisioning） 是最好的解決方法。100Mbps 以太網(wǎng)通?？梢苑浅？煽康刂С?8 個(gè) 1Mbps 攝像機(jī)，而 10Mbps 以太 網(wǎng)則難以勝任。當(dāng)然，最終決定要取決于采用什么樣的交換機(jī)與集線器。存儲(chǔ)技術(shù)也肯定會(huì)對(duì)安全應(yīng)用造成影響。不過(guò)，我們不見(jiàn)得一定要一直傳輸所有數(shù)據(jù)，可以?xún)H在發(fā)生特定 情況的時(shí)候傳輸數(shù)據(jù)。新型智能攝像機(jī)與 DVR 采用智能視頻分析技術(shù)，能根據(jù)用戶編入的事件對(duì)影像進(jìn)行檢查，檢測(cè)是否發(fā)生了感興趣的事件，比方說(shuō)有人出現(xiàn)、有人離開(kāi)等。常 見(jiàn)的視頻分析范例包括：潛在的可疑活動(dòng)檢測(cè)，比方說(shuō)是否有人在敏感區(qū)域徘徊；監(jiān)控交通狀況；機(jī)場(chǎng)安全監(jiān)控；以及檢測(cè)是否有遺留下來(lái)無(wú)人看管的物品等。利用分析技術(shù)，我 們可以?xún)H在發(fā)生特別事件的情況下才傳輸或存儲(chǔ)視頻，這就降低了整體網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)需求。

　　智能視頻分析功能正日益成為安全應(yīng)用的必備特性，因?yàn)樗兄诓僮魅藛T更高效地開(kāi)展工作。例如，如果我們通過(guò)人工盯著多部攝像機(jī)畫(huà)面來(lái)監(jiān)控活動(dòng)目標(biāo)的話，就會(huì)消耗大量 時(shí)間和人力，甚至可能發(fā)生誤報(bào)或者漏報(bào)。在沒(méi)有智能化支持的情況下，視頻監(jiān)控只是一種被動(dòng)的工具。智能視頻分析技術(shù)能幫助我們縮短檢測(cè)到非正常情況并發(fā)出警報(bào)的時(shí)間， 避免反應(yīng)過(guò)慢，貽誤戰(zhàn)機(jī)。

四、設(shè)計(jì)出優(yōu)化視頻智能的系統(tǒng)

　　DSP 能支持更高的幀速率，相應(yīng)提高視頻畫(huà)質(zhì)，改善壓縮，確?？山邮艿膸捳加?，并支持視頻分析功能，從而引領(lǐng)趨勢(shì)發(fā)展。TI等供應(yīng)商提供的高性能處理器通常能支持 7200MIPS 的高性能，而時(shí)鐘頻率在1GHz 以下，有助于快速執(zhí)行復(fù)雜算法與操作。

　　上述處理器與高級(jí)軟件相結(jié)合，將監(jiān)控?cái)z像機(jī)與 DVR 技術(shù)提升到一個(gè)新的層次，實(shí)現(xiàn)了智能視頻分析功能。借助 ObjectVideo OnBoard等專(zhuān)用軟件，制造商已能夠開(kāi)發(fā)出新型監(jiān)控 產(chǎn)品，以執(zhí)行可靠的智能視頻功能，如分析視頻、生成警報(bào)，并能根據(jù)用戶定義的規(guī)則生成其它可執(zhí)行的信息。

　　這種高級(jí)視頻內(nèi)容分析技術(shù)能幫助用戶確定相關(guān)對(duì)象，并根據(jù)這些對(duì)象的活動(dòng)做出判斷。例如，判斷他們是否穿過(guò)了視頻絆網(wǎng) （video tripwire），闖入特定區(qū)域或只是出現(xiàn)在攝像 機(jī)視角范圍之內(nèi)。智能設(shè)備根據(jù)有關(guān)規(guī)則進(jìn)行處理，以便與視頻分析進(jìn)行實(shí)時(shí)比較。通過(guò)選擇只輸出警報(bào)情況下的視頻數(shù)據(jù)，還能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)帶寬。此外，智能監(jiān)控?cái)z像機(jī)還可用于 需要在關(guān)鍵環(huán)境下及時(shí)采取防范措施的安全應(yīng)用，這些環(huán)境包括機(jī)場(chǎng)、邊境管制以及商業(yè)財(cái)產(chǎn)等。

　　比方說(shuō)，有的攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)了超過(guò) 120 dB 的超寬動(dòng)態(tài)范圍傳感器，克服了前景與背景照度差異較大的環(huán)境下，因前景光線不足而致使影像質(zhì)量劣化問(wèn)題。這種攝像機(jī)還采用可選 MJPEG 和 H.264 壓縮技術(shù)，以滿足用戶要求，幫助他們以更高的影像質(zhì)量或更低帶寬傳輸視頻數(shù)據(jù)。

　　通過(guò)充分發(fā)揮 DSP 技術(shù)優(yōu)勢(shì)，攝像機(jī)可執(zhí)行視頻分析功能，減輕了傳輸實(shí)時(shí)視頻至機(jī)房服務(wù)器 （backroom server） 的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。智能攝像機(jī)可運(yùn)行整套分析功能，而成本僅為專(zhuān) 用服務(wù)器的一小部分，用戶還能輕松定義攝像機(jī)視角規(guī)則。還有一種應(yīng)用設(shè)計(jì)方案，則是采用協(xié)處理器減輕高端視頻分析工作的處理負(fù)載。例如，ARM處理器可用于在影像管道中執(zhí) 行簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，但我們可添加 DSP 協(xié)處理器，這樣中端或高清攝像機(jī)就能獲得足夠高的性能，來(lái)滿足高級(jí)視頻分析功能的需求了。高性能 DSP 可執(zhí)行視頻內(nèi)容分析、視頻壓 縮與編碼，以進(jìn)行視頻傳輸與存儲(chǔ)，而 ARM 處理器則負(fù)責(zé)其它任務(wù)與聯(lián)網(wǎng)功能，以及MPEG-4 與 JPEG 編碼等。

　　通過(guò)在協(xié)處理器設(shè)計(jì)中集成 HD MPEG-4，我們可以提高攝像機(jī)的靈活性，實(shí)現(xiàn)雙數(shù)據(jù)流功能，支持可拆卸存儲(chǔ)，提高數(shù)字縮放功能，并擴(kuò)大攝像機(jī)視野，此外還能通過(guò)集成影像管 道帶來(lái)成本的節(jié)省。

　　很快，安全監(jiān)控應(yīng)用圖像模糊不清、影像抖動(dòng)的日子就將一去不復(fù)返了，智能設(shè)備將幫助操作人員針對(duì)任何可疑活動(dòng)進(jìn)行更高效的定位、跟蹤、探測(cè)與反應(yīng)。