视频监控系统的发展趋势

式的发展变化，视频监控越来越深入到每个行业、每个人的生活中。前端一体化、智能化，视频数字化、高清化，监控
网络化，系统集成化是视频监控系统公认的发展方向，是公安工作的得力助手，是科技强警的重要组成部分。
关键词： 视频监控： 数字化： 网络化： 智能化
中图分类号： D631. 2
文献标识码： A
文章编号： 1672—6057 （ 2011） 03 － 67 － 04
2011 年第 3 期 NO. 3 2011
云南警官学院学报 Journal of Yunnan Police Officer Academy来自总第 86 期 Sum86
视频监控系统的发展趋势
吴建国
（ 云南警官学院，云南·昆明 650223）
内容摘要： 由于视频监控可以起到事前防范和事后取证的作用，所以随着中国经济建设、城市治安以及国际反恐形
吴建国： 视频监控系统的发展趋势
三、视频监控系统的发展趋势
（ 一） 监控的应用规模和范围越来越大 过去，我 国 的 视 频 监 控 应 用 主 要 集 中 在 金 融、公安、交通等特殊部门及行业，随着社会信 息化的不断进展，越来越多的行业和领域对视频 监控的需求大量增加。视频监控开始从银行、交 通等个别领域向多领域延伸，大型公共活动场所 和家庭也成为视频监控应用的新市场。用户可以 通过在家中安装摄像头，在远程通过 Internet 实 时监控家庭安全。同时对一些大集团公司来说， 分支机构遍布全国，各分公司之间的活动也非常 频繁，而通过视频监控，就可以实现身处异地也 能及时、直观地掌握公司情况。［3］ （ 二） 海量数据分布要求采用可靠存储 随着全国各地 “和谐社会、平安城市” 建 设速度的加快，每个平安项目监控点成千上万， 同时，城市道路交通监控的监控点也非常多，需 要存储的数据有监控录像、违章照片，还有道路 监控指挥中心的管理系统数据，而这些监控录像 资料至少要保存 15 天以上，因此产生的海量数 据 是 非 常 惊 人 的， 采 用 传 统 的 硬 盘 录 像 机 （ DVR / NVR） 无法满足实际的需求。网 络 的 延 伸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，这就使得海量数据存储成为可能， 同时多台大容量的存储设备也使系统具备更强的 存储、检索和备份等功能。所以对于大规模的城 市联网监控系统，通常采用多个层次型的监控中 心体系，每个基层的监控中心管理其辖区内的监 控资源并进行存储，整个系统采用分布式存储和 集中管理的模式进行构建。 （ 三） 协议标准化、管理控制集中化 目前视频监控系统已从纯模拟、电缆传输的 小型系统发展到现在光纤传输、模数结合乃至全 数字的大型系统。但是在视频监控领域却没有一 个标准明确规定网络视频监控系统的部件 （ 如 IP 摄像机、视频编码器和视频管理系统） 应如 何进行通信，这种不兼容性限制了系统设计人员 将来自不同供应商的同类最佳产品组合在一起使 用。因此，基于分层结构、采用模块化设计，控 制信令与交换码流分离，提供相关协议接口，提
（ 四） 监控系统向智能综合应用系统发展 智能视频监控能够利用计算机视觉技术对视 频信号进行处理、分析和理解，在不需要人为干 预的情况下，通过对序列图像自动分析，对监控 场景中的变化进行定位、识别和跟踪，并在此基 础上分析和判断目标的行为。因此，智能型的视 频监控系统并不局限于被动地提供视频画面，它 要求系统能够识别不同的物体，及时发现监控画 面中的异常情况，并能以最快和最佳的方式发出 警报和提供有用信息，最大限度地降低误报和漏 报现象，从而成为应对袭击和处理突发事件的有 力辅助 工 具。 目 前， 在 我 国 许 多 城 市 所 进 行 的 “数字城市” 建设中，视频监控是数字城市平台 中的重要组成。因而，将各个行业的专业监控系 统集成到统一平台，达到综合应用、智能应用的 效果，将是视频监控发展的必然之路。
图 1 数字视频监控系统的拓扑结构
二、视频监控系统的几个发展阶段
（ 一） 第一代视频监控系统 在上世纪 90 年代初期以前，图像信息采用 视频电缆、以仿真方式传输的模拟监控系统是主 流的视频监控系统。模拟监控系统主要应用于小 范围内的监控，监控图像一般只能在控制中心查 看。它的核心设备有： 仿真视频矩阵和磁带式录 像设备 VCR。［2］ 模拟监控系统的特点是： 系统设备多，造价 昂贵，安装复杂，维护成本高； 采用专用视频线
收稿日期： 2011 － 04 － 18 作者简介： 吴建国 （ 1963 － ） ，男，四川射洪人，云南警官学院信息网络安全学院副教授，研究方向： 计算机教学、网络管理。
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缆，传输距离有限； 远程传输需要增加信号放大 设备，而且图像衰减严重，主要应用于大楼等区 域的小范围内的监控。监控图像只能在控制中心 （ 本地） 查看； 系统的可扩展能力差： 对于已经 建好的监控系统，如果需要增加新的监控点，往 往是重新布线，新的设备不容易添加到原有的系 统之中，要形成有效的报警联动很困难。模拟的 监控系统中，由于各部分独立运作，相互之间的 控制协议很难互通，联动只能在有限的范围内进 行。模拟监控系统的优点是技术成熟、稳定，短 距离实时性好，图像清晰。存在的问题是： 经多 级级联后视频图像质量严重下降，大规模视频源 的控制与管理困难，系统的维护与监控困难，数 据存储和调用困难。
从 20 世纪 90 年代中期开始，我国就已经开 始了一定规模的城市监控应用。由于视频监控可 以起到事前防范和事后取证的作用，所以随着中 国经济建设、城市治安以及国际反恐形势的发展 变化，视频监控越来越深入到每个行业、每个人 的生活中。智能建筑、大型公共场所、校园、工 厂企业、商场、新型社区等地方应用视频监控的 需求越来越多； 同时，由政府推动的 “道路交 通监控”、 “平安城市”、 “数字城市” 等重大项 目的实施，也有力地促进了公安及社会各方面对 视频监控建设的要求。
稳定的联网系统，无法实现存储集中管理，视频 信息的共享和综合利用困难，数据存储可靠性 差。不同厂家的设备图像不能互编互解，客户只 能选一个厂商产品。
（ 三） 第三代视频监控系统 随着网络的日益普及和带宽的增大，视频监 控也逐渐向远程监控发展，出现了基于嵌入式软 件的网络视频服务器为代表的远程网络视频监控 系统。网络视频服务器内置嵌入式实时操作系 统、应用软件，从图像采集开始就进行数字化处 理，解决了视频流在网络上的传输问题，这就使 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。摄像机传送来的 视频信号经专用高效压缩芯片压缩后，通过 Internet / Intranet 传送 到 监 控 中 心。由 于 把 视 频 压 缩和视频处理功能都集成到一个体积很小的设备 内，可以直接连入以太网，达到即插即看，省掉 各种复杂的电缆，安装方便 （ 仅需设置一个 IP 地址） ，用户可通过专用软件做到实时观看。第 三代视频监控系统是以网络为依托，以数字视频 压缩、传输、存储和播放为核心，并能够处理音 频和各种报警终端信息的传输、存储和播放。其 特点是： 基于 IP 网络的分布式监控系统架构， 可扩展性和大规模部署能力有了很大提高，编码 器 / IP Camera 通过 IP 网络直接接入，网络以单 播为主； 通过系统管理软件调度视频信号，通过 解码器还原视频图像并输出到显示设备上； 存储 采用以本地存储为主，也有采用 SAN 技术； 对 编码器的控制通过厂商私有协议实现； 在编码格 式上多选用 MPEG 4 的图像编码格式； 体系架构 进一步模块化，存储、网络都是相对标准化程度 较高的产品。第三代视频监控系统一定程度上改 善了监控封闭技术体系的现状。但它存在的问题 是： 视频编解码、网络、存储及系统管理软件的 简单组合，四者缺乏有机的融合； 缺乏强有力的 网络支撑技术 （ 规划、稳定性、QoS、安全等） 。 采用单播技术，对网络带宽需求高； 存储多采用 DAS、FC SAN 等存储方式，视频信息共享、数 据集中、存储的可扩展性等需提升，视频存储管 理与监控前端的管理脱节； 编解码器的控制及管 理信令采用私有技术实现，为封闭技术体系。
以昆明市的道路交通监控系统为例，该系统 又称 “电子警察” 系统，始建于 1997 年，使用 感应线圈触发光学相机抓拍车辆违法行为。早期 的 “电子眼” 由于技术限制存在着以下突出问 题： 一旦车道调整需要重新开挖路面更换感应线 圈； 第二，需要人工换取胶片和冲洗照片； 第 三，只能监测记录闯红灯车辆的违法信息，不能 监测和记录在路口附近强行并道以及禁左 （ 右）
四、视频监控系统在公安机关的应用
（ 一） 视频监控系统在城市道路交通管理中 的应用
视频监控系统在公安机关的应用，最早大多 都是用于城市道路交通管理。视频监控系统可以 帮助交警部门动态监控以及准确记录道路车辆及 人员信息，提高道路安全管理水平，提升打击违 法犯罪的战斗力，并为快速侦破案件提供科学、 有效的依据。
控制器和操作控制台及控制软件。终端设备： 是 系统对所获取的声音、图像、报警等信息进行综 合后，以各种方式予以显示的设备，主要包括监 视器、录像机等。
一、视频监控系统的基本构架
视频监控系统主要由前端的音视频数据采集 设备、传送介质、终端监视、录像和控制设备组 成［1］。系 统 前 端 设 备 主 要 包 括 摄 像 机、 镜 头、 云台、解码控制器、和报警探测器等，其作用是 采集音视频信息，使操作者获取必要的声音、图 像及报警等需要被监视的信息。传送介质： 是将 前端设备采集到的信息传送到控制设备及终端设 备的传输通道，主要包括视频线、电源线和信号 线。控制设备： 是整个系统的最重要的部分，它 起着协调整个系统运作的作用，人们正是通过控 制设备来获取所需的监控功能。控制设备主要包 括： 音、视频矩阵切换控制器、控制键盘、报警
（ 二） 第二代视频监控系统 20 世纪 90 年代中期，以数字控制的视频矩 阵逐渐取代原来的模拟视频矩阵，用于模拟监控 系统的录像机也被数字硬盘录像机 DVR 代替， 磁带存储模式变成了数字存储录像，实现了将模 拟视频转为数字录像。硬盘录像机 DVR 集合了 录像机、画面分割器等功能，这一进步跨出了数 字监控的第一步。在此基础上产生的全数字的视 频监控系统，被称为第二代视频监控系统。它可 以基于 PC 机或嵌入式设备构成监控系统，一般 采用远端监控现场，有若干个摄像机和各种检测 设备、数据设备与报警探头，监控系统利用视频 压缩卡和通信接口卡，通过通信网络，将这些信 息传到一个或多个监控中心。监控终端可以是一 台 PC 机，也可以是由电视墙、视频矩阵等设备 组成的多媒体监控终端。 第二代监控系统特点： 采用 PC 机作为控制 主机，使用 WINDOWS 操作系统，系统易受病毒 侵袭，容易死机，稳定性较差。采用集中式布线 系统，即系统所有视音频线缆、控制线以及报警 线缆都需要连接至监控中心，系统安装复杂，维 护成本高。功耗高，需有人值守 （ 需要外接报 警主机） 。需要使用静态 IP，因此适合在局域网 或专网中应用。存在的问题是： DVR 受限于主 CPU 性能，动态图像效果变差，只适合使用在 图像变化不大的环境，属分散型的业务模式，安 全和稳定性差。几十台或上百台 DVR 很难组成 — 68 —