視頻監(jiān)控中的幾種主流技術(shù)的分析研究

隨著通信、計算機(jī)、多媒體技術(shù)的發(fā)展，以及安防、金融、教育等行業(yè)日益增漲的客戶需求，大型的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在全國各地迅速地建設(shè)起來。視頻監(jiān)控在經(jīng)歷了模擬監(jiān)控、數(shù)模結(jié)合監(jiān)控、全數(shù)字化監(jiān)控的發(fā)展后，正朝著網(wǎng)絡(luò)化、平臺化、大型化、綜合化的方向發(fā)展。

1、流媒體技術(shù)

實(shí)時視頻監(jiān)視與錄像回放是視頻監(jiān)控的兩大重要基本業(yè)務(wù)，其本質(zhì)是將視頻源上的多媒體數(shù)據(jù)傳送到視頻接收端。實(shí)時視頻監(jiān)視要求完成視頻的實(shí)時傳輸，具有很強(qiáng)的實(shí)時性；錄像回放則類似于VOD業(yè)務(wù)，具有一定的實(shí)時性（但并非很強(qiáng)），要求畫面清晰流暢，并且能完成各種播放控制操作。

我們可以將前端的攝像機(jī)看成是實(shí)時的A/V源，而將錄像文件看成是存儲的A/V文件，那么目前解決此類問題的一個很好的辦法便是運(yùn)用流媒體技術(shù)。

我們知道，流式傳輸及流媒體（StreamingMedia）是為了解決信息傳輸實(shí)時性問題而開發(fā)的。流式傳輸主要指通過網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體（如音頻、視頻等）的技術(shù)總稱，其特定含義為通過網(wǎng)絡(luò)將音視頻等信息傳輸?shù)接脩艚K端播放時，無須等全部文件下載完畢才可播放，而是將連續(xù)的音視頻信息壓縮后放于服務(wù)器，用戶終端播放時只要將開始部分的內(nèi)容存入其內(nèi)存，其余數(shù)據(jù)流由用戶終端在后臺繼續(xù)接收并播放，直至播放完畢或用戶中止操作。這樣，用戶播放媒體的等待時間將顯著減少，且無須太大緩存。流媒體指使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時基媒體。

流式傳輸主要是為了區(qū)別于下載傳輸而提出的。傳統(tǒng)的下載轉(zhuǎn)輸方式有兩個基本條件，一是基于文件操作，二是文件要全部下載后才能使用（播放）。對于實(shí)時視頻監(jiān)視而言，不存在文件的概念，因此無法用“下載”的方式實(shí)現(xiàn)。對于錄像業(yè)務(wù)，錄像數(shù)據(jù)可以以文件形式存在，但是，如果錄像數(shù)據(jù)如果必須等完全下載后才能播放的話，會帶來很大的時延，用戶無法忍受。所以，比較理想的方式是采用流式傳輸。

2、 Presence可以很好地為服務(wù)于視頻監(jiān)控技術(shù)

提到Presence，大家首先想到的肯定是即時通信（IM）。而Presence技術(shù)與視頻監(jiān)控的結(jié)合似乎是一個比較新的提法。以傳統(tǒng)方式來思考，似乎兩者沒有太大瓜葛。其實(shí)不然，Presence可以很好地為服務(wù)于視頻監(jiān)控。

Presence，也作“PresenceInformation”，中文一般譯為“呈現(xiàn)”，用以傳達(dá)用戶狀態(tài)以及用戶通過一組設(shè)備進(jìn)行通信的能力。Presence最常用于即時通信工具中，比如，在很多IM軟件中有：聯(lián)機(jī)、忙碌、離開、顯示為脫機(jī)等狀態(tài)。這些便稱為“Presence狀態(tài)”，它們表征了用戶當(dāng)前所處的某種狀態(tài)。同時，這些狀態(tài)還反映出與該用戶與其他用戶進(jìn)行通信的能力，比如若用戶處于“脫機(jī)”狀態(tài)的話，別的用戶便不能用即時消息與之通信。

一個最簡單的Presence過程如下：一個用戶（稱為Watcher）訂閱（SUBSCRIBE）他感興趣的另一用戶（Presentity）的Presence狀態(tài)，Presentity接受訂閱請求。以后Presentity的狀態(tài)發(fā)生變化之后他會發(fā)布（PUBLISH）自己的新狀態(tài)，這個新狀態(tài)會通知（NOTIFY）給Watcher。

3、智能視頻監(jiān)控是網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控領(lǐng)域最前沿的應(yīng)用模式之一

智能視頻（IV，IntelligentVideo）源自計算機(jī)視覺（CV，ComputerVision）技術(shù)。計算機(jī)視覺技術(shù)是人工智能（AI，ArtificialIntelligent）研究的分支之一，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計算能夠通過數(shù)字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內(nèi)容。

視頻監(jiān)控中所提到的智能視頻技術(shù)主要是指：“自動的分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息。”如果把攝像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻系統(tǒng)或設(shè)備則可以看作人的大腦。

建造視頻監(jiān)控系統(tǒng)的目的，一是為了視覺上的延伸——把處于別地的畫面通過網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備“拉近”到眼前，因此有了遠(yuǎn)程監(jiān)控；二是為了智力上的延伸——讓系統(tǒng)自動為我們分析問題并解決問題，于是有了智能監(jiān)控。當(dāng)然，后者是更高層次上的要求，但也是視頻監(jiān)控今后發(fā)展的必然要求。

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)缺乏智能，在很大程度上依賴于人的判斷。然而，人類有著自身難以克服的弱點(diǎn)，比如：（1）人力有限，人的反應(yīng)與處理速度有限，導(dǎo)致我們在指定的時間內(nèi)能夠進(jìn)行監(jiān)視的地點(diǎn)有限。這也就意味著各個被監(jiān)控點(diǎn)并非每時每刻都處于監(jiān)控當(dāng)中。（2）人并非一個可以完全信賴的觀察者，無論是在觀看實(shí)時的視頻流還是在觀看錄像回放的時候，由于自身生理上的弱點(diǎn)，我們經(jīng)常無法察覺安全威脅，從而導(dǎo)致漏報現(xiàn)象的發(fā)生。

4、視頻監(jiān)控?zé)o線傳輸技術(shù)

如果被監(jiān)控點(diǎn)和中央控制中心相距較遠(yuǎn)且位置較分散，利用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布線的方式不但成本非常高，而且一旦遇到河流山脈等障礙時，有線網(wǎng)絡(luò)更是束手無策。此時，無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢就能體現(xiàn)出來。利用無線網(wǎng)橋技術(shù)，可以將多個被監(jiān)測點(diǎn)與中央控制中心連接起來，且搭建迅速，可以在最短的時間內(nèi)迅速建立起無線網(wǎng)絡(luò)鏈路。

在無線監(jiān)控系統(tǒng)中，無線網(wǎng)絡(luò)主要扮演連接被監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心數(shù)據(jù)傳輸鏈路的角色。通過無線網(wǎng)絡(luò)可以將遠(yuǎn)程的多個監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備連接起來，進(jìn)行視頻傳輸；同時，由于監(jiān)控系統(tǒng)對視頻質(zhì)量要求較高，如何在無線網(wǎng)絡(luò)中傳輸穩(wěn)定高質(zhì)量的視頻信息也是無線數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一；此外，從工程實(shí)現(xiàn)的角度考慮，橋接設(shè)備往往安裝在室外，如何對這些設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離供電以及設(shè)備管理也是值得關(guān)注的問題。

5、紅外熱成像技術(shù)

人眼能夠感受到的可見光波長為0.38～0.78微米。紅外線屬于波長大于0.78微米的電磁波。自然界中，一切物體都會輻射不同波長的紅外線，因此能夠利用特制的探測設(shè)備分別檢測出監(jiān)控目標(biāo)本身和背景之間的紅外線波長，從而可以得到不同的紅外圖像，這紅外圖像稱為熱圖像。

采用紅外熱成像技術(shù)，探測目標(biāo)物體的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、信號處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備被稱為紅外熱成像儀。

視頻監(jiān)控實(shí)際上是一個非常龐大復(fù)雜的通信系統(tǒng)，涉及到方方面面的各種技術(shù)。以上列舉的是筆者認(rèn)為相對比較重要的一些技術(shù)。所有這些技術(shù)都在不斷發(fā)展之中，它們的發(fā)展直接推動著視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。