视频监控技术简介与发展趋势

视频监控技术简介与发展趋势

( 2007/5/15 09:34 )

摘要视频监控作为一种传统视频技术与现代通信技术相结合的应用，目前在国内外已引起了越来越多的关注。本文对视频监控业务作了简单的介绍与回顾，指出当前视频监控业务与传统视频监控业务在需求上的转变，以及与视频监控相关的一些技术的进展情况，然后指出当前视频监控系统所面临的主要问题，以及为了解决这些问题所带来的未来技术发展趋势。

1、引言

视频监控业务具有悠久的历史，在传统上广泛应用于安防领域，是协助公共安全部门打击犯罪、维持社会安定的重要手段。近年来，随着宽带的普及，计算机技术的发展，图像处理技术的提高，视频监控正越来越广泛地渗透到教育、政府、娱乐、医疗、酒店、运动等其他各种领域。

2、业务简介

视频监控的基本业务功能是提供实时监视的手段，并对被监视的画面进行录像存储，以便事后回放。在此基础上，高级的视频监控系统可以对监控装置进行远程控制，并能接收报警信号，进行报警触发与联动。业务功能如图1所示。

图1视频监控业务功能示意图

最早的视频监控系统是全模拟的视频监控系统，也称闭路电视监控系统（CCTV）。图像信息采用视频电缆，以模拟方式传输，一般传输距离不能太远，主要应用于小范围内的监控，监控图像一般只能在控制中心查看。全模拟视频监控系统以模拟视频矩阵和磁带式录像设备VCR为核心。

随着数字技术的发展，数字视频监控系统从20世纪90年代中期开始出现，以数字控制的视频矩阵替代原来的模拟视频矩阵，以数字硬盘录像机DVR替代原来的长延时模拟录像机，将原来的磁带存储模式转变成数字存储录像，实现了将模拟视频转为数字录像。DVR 集合了录像机、画面分割器等功能，跨出数字监控的第一步。在此基础上产生了全数字的视频监控系统，可以基于PC机或嵌入式设备构成监控系统，并进行多媒体管理。这类系统是目前视频监控市场的主流。

随着宽带网络的普及，视频监控逐渐从本地监控向远程监控发展，出现了以网络视频服务器为代表的远程网络视频监控系统。网络视频服务器解决了视频流在网络上的传输问题，从图像采集开始进行数字化处理、传输，这样使得传输线路的选择更加多样性，只要有网络的地方，就提供了图像传输的可能。整个系统趋向平台化、智能化。很多互联网企业已开始涉足此类视频监控系统的开发，目前尚属市场起步阶段。

图2给出了一种目前比较常用的网络远程视频监控系统的示意图。

图2目前比较常用的网络远程视频监控系统

图中管理中心和监控前端、监控中心是视频监控系统的组成部分，无线网络部分则是视频监控和其他系统互通的一个示例。当然视频监控系统和其他业务网络共同使用时，也可能会融为一体。

各组成部分的说明如下：

（1）监控前端：用于采集被监控点的监控信息，并可以配备报警设备。监控前端可分为两类：

●普通摄像头+视频服务器。普通摄像头可以是模拟摄像头，也可以是数字摄像头。原始视频信号传到视频服务器，经视频服务器编码后，以TCP/IP协议通过网络传至其他设备。

●网络摄像头。网络摄像头是融摄像、视频编码、Web服务于一体的高级摄像设备，内嵌了TCP/IP协议栈。可以直接连接到网络。

（2）管理中心：承担所有前端设备的管理、控制、报警处理、录像、录像回放、用户管理等工作。各部分功能分别由专门的服务器各司其职。

（3）监控中心：用于集中对所辖区域进行监控，包括电视墙、监控客户终端群组成。系统中可以有一个或多个监控中心。

（4）PC客户端：在监控中心之外，也可以由PC机接到网络上进行远程监控。

（5）无线网桥：无线网桥用于接入无线数据网络，并访问互联网。通过无线网桥，可以将IP网上的监控信息传至无线终端，也可以将无线终端的控制指令传给IP网上的视频监控管理系统。目前常用的无线网络为CDMA网络。

3、业务需求的转变

当前，对于监控系统而言，用户对其功能的需求已经体现出多元化与系统化。主要表现在以下几个方面的要求：

●远程访问。传统的视频监控一般是在小范围内进行，而目前用户普遍要求访问地点不受地域限制，能随时随地访问被监控地点。

●多人同时访问同一个监控点。传统上，一个监控点一般是被一个监控中心（用户）所访问。而目前，同一个监控点很可能会同时被多个用户所访问，并且这些用户之间可能毫无关系。用户访问的复杂化将要求系统强化对访问权限的管理。

●监控点趋向分散，同时监控趋向集中。属于同一用户的监控点越来越分散，不受地域所限。而对这些分散的监控点，需要集中的管理与控制。

●要求监控系统具有开放性和扩展性。同一系统应当支持多种不同类型的监控设备，用户数、被监控点的数量可以方便地增减。

●海量数据存储。网络化使得传统的本地录像功能可以转移到远程服务器上来实现，使得海量数据存储成为可能。同时，也要求系统具备更强的存储、检索和备份等功能。

●信息安全。系统复杂化，用户的多元化，加上视频监控本身的业务特点必然要求对系统对信息安全提供有力的保证。

●智能视频监控。未来的视频监控系统将不仅仅局限于被动地提供视频画面，更要求系统本身有足够的智能，能够识别不同的物体，发现监控画面中的异常情况，以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，从而更加有效地协助安全人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象，成为应对袭击和处理突发事件的有力辅助工具。智能视频监控还可以应用在交通管理、客户行为分析、客户服务等多种非安全相关的场景，以提高用户的投资回报。

4、相关技术进展

（1）CMOS图像传感器技术的成熟

监控摄像机的图像传感器正逐渐从传统的CCD向CMOS转变。这两种传感器各有长短，但一直以来，CMOS传感器的缺点渐渐减少。CMOS图像传感器低成本、高集成度为其主要特点，图像质量已不输于CCD。与基于CCD的探头相比，CMOS探头的集成度更高，因为CMOS传感器集成了许多外围处理功能，所需器件比CCD探头少，且CMOS探头的功耗要低得多。从整个系统来看，CMOS传感器可将成本大大降低。

（2）智能分析技术的发展

IEEE在图像的智能分析等方面有比较大的成果，比如运动检测、人脸识别、目标跟踪等。

运动检测是指在指定区域能识别图像的变化，检测运动物体的存在并避免由光线变化带来的干扰。由于背景图像的动态变化，如天气、光照、影子及混乱干扰等的影响，使得运动检测成为一项相当困难的工作。早期的运动检测是对编码后产生的I帧进行比较分析，通过