视频监控技术的发展概况

视频监控技术的发展概况

图像视觉信息是人类从世界获得信息的主要来源之一，而视频图像实际上就是一系列连续的静态图像，它是对客观事物形象生动的描述，是一种直观且具体的信息表达形式。

近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控发展成了安全防范系统的重要组成部分，其直观、准确、及时和信息内容丰富等特点，没有人的视觉疲劳等生理缺陷，可以在最恶劣的环境下代替人进行监视控制，广泛应用于军事勘测、目标追踪、交通、治安、生产等诸多领域，并发挥出越来越重要的作用。

1 视频监控的发展

自上世纪七十年代以来，视频监控大致经历了模拟、半数字和IP数字等三个发展阶段。

●模拟时代：以闭路电视监控系统为主，也就是第一代模拟电视监控系统，传输媒介为同轴

线缆，控制主机进行模拟处理，采用磁带进行存储，主要应用于银行、政府机关等场所。

●半数字时代：以基于PC机插卡式的视频监控系统为主，传输媒介仍然是同轴线缆，由多

媒体控制主机或硬盘录像主机（DVR）进行数字处理与存贮，多应用于安全较高的场所。

●IP数字时代：以嵌入式技术为依托，以网络、通信技术为平台，以高清视频和智能图像分

析为特色的网络视频监控系统为主。

自此，视频监控的发展也进入了数字化、网络化时代，其应用不再局限于安全防护，逐渐也被用于远程办公、远程医疗、远程教学等领域。当然，在其发展过程中，也是不断解决难点的过程。

1.1 模拟时代

随着监控点的增多，视频显示设备和录像设备需求大幅增多，导致视频图像的切换显示和分配共享成为难题。为此，出现了视频矩阵技术，视频图像可以从任意一个输入通道切换到任意一个输出通道，使管理更方便，监控效率得到显著提升，视频监控进入了半数字时代。

1.2半数字时代

初期，视频矩阵之间的联网大多通过RS232/422来完成低速数据的通讯，由于RS232/422存在数据传输速率低、节点不能任意编号、不支持远程管理，使联网规模受到限制。直到出现光端机，解决了视频图像数据的远距离传输问题，使人们对远距离、大范围监控以及视频资源共享的迫切需求得到了基本满足。

后期，开发的IP联网控制功能，即联网控制数据则走IP通道，视频图像数据走光纤通道，弥补了RS232/422联网的缺陷，增强了视频联网的扩容能力。

无论是RS232/422方式的矩阵联网，还是IP方式的矩阵联网，其核心都是基于“模拟矩阵+光端机”的视频联网监控系统。模拟矩阵历经10多年的发展完善，以其成熟的技术、稳定的表现、简易的操作占据市场主流近10年，但是模拟视频技术的发展已接近极限，基于模拟视频的技术瓶颈，随着监控范围和系统规模的不断扩大，问题和局限也就越来越多的暴露出来。

●视频信号在多级传输中，需要经过多次的A/D、D/A转换，每次转换都会导致视频信号一

定程度的损耗，系统规模越大，传输层次越多，传输距离越长，视频损耗就越严重，导致

图像质量无法保证。

●视频监控系统中需要加入多种的大量的中间接入设备，如光端机、矩阵、视分器等等，且

其中大部分设备不具备网络管理功能，系统无法实时监测到设备运行状态，设备故障也不

能自动查找。

所以，基于模拟矩阵的视频联网监控系统在面对大容量、大规模、多层次的联网监控需求时，就显得力不从心，限于模拟视频的技术瓶颈，无法解决根本问题，这使得人们不得不去开发新型的联网监控技术。

1.3 IP数字时代

最初，数字化视频开始于硬盘录像机。视频压缩技术是硬盘录像机最核心的技术。在视频监控领域，目前主流的压缩标准为H.264，该标准以其高效率的编码效率和传输性能，在视频监控领域有广泛应用。随着网络技术的普及，出现了网络虚拟矩阵的全数字化矩阵概念。

网络虚拟矩阵是以IP网络为媒质，基于TCP/IP协议，采用网络视频编解码器、网络交换机、路由器、网络视频存储设备、网络视频管理平台所构建的基于IP网络的全数字网络监控平台。

全数字网络监控系统的显着优势在于充分发挥了数字技术和网络技术的特性，在很多方面解决了模拟矩阵技术无法解决的难题。

●视频的无损交换、复制与存储；

●远距离监控与任意扩展；

●支持任意网络拓扑结构。

全数字化的网络监控还简化了管理层次，全网视频统一管理与后台的灵活应用等显着优势使得全数字的网络监控平台成为当前安防监控的主流。但这种基于IP网络的全数字网络监控技术存在以下缺陷：

●基于IP网络的带宽限制，必须将数字视频进行压缩处理。即以牺牲图像质量（延时、误码、

丢帧等）来完成视频的数字化和网络化。

●IP网络本身并不是为视频、音频这样的实时大容量业务传输而设计的，网络虚拟矩阵简单

的将视频流打包成IP数据包通过普通的网络设备（交换机、路由器等）进行数据交换，这导致了在实际应用中许多不尽人意的地方，包括图像质量、实时性、准确性、控制失灵、延迟抖动等。

●网络技术的复杂性加大了管理、使用和维护难度，IP网络使得安防监控系统最关注的安全

性无法得到保证。

现在视频监控行业又出现了一种将“非压缩视频+光纤网络”和“压缩视频+IP网络”相结合的技术手段，这种新技术是将视频进行数字化编码，但不做压缩，数字化后的视频信号通过光纤网络进行传输。根据高速非压缩数字视频的传输与交换原理，实现非压缩视频的采集、传输与交换。同时将非压缩视频传输管理与压缩视频应用（存储、桌面浏览等）进行无缝结合，从而解决图像质量与视频资源的管理和应用两者间的矛盾。

这种方式与IP网络监控相同的是：全网图像任意节点接入、任意节点输出，实现了全网图像的无损传输、无损交换和资源共享以及后台应用；

这种方式与IP网络监控不同的是：图像未经压缩保证了图像的高质量、实时性和准确性，以及改善整个监控网络的安全性。

2 视频监控的技术

视频监控的目标始终是“看得更清、找得更准”，需要高清视频和智能视频两大支撑技术。2.1 高清视频技术

根据美国电影电视工程师协会（SMPTE）、国际电联（ITU）和我国国家广电的相关定义，真正的高清视频格式目前主要有720P、1080i和1080P等三种。1080P是最高等级的高清标准。

●720P：1280×720分辨率、16:9宽屏显示、逐行扫描/60Hz

●1080i：1920×1080分辨率、16:9宽屏显示、隔行扫描/60Hz

●1080P：1920×1080分辨率、16:9宽屏显示、逐行扫描/60Hz

近几年，市面上出现多种“高清”化产品。但是，很多对“高清”的理解不一。比如：

1）将D1（720×576分辨率）宣传成高清

事实上，真正的高清目前只有720P、1080i和1080P三种或超过这三种分辨率的。

2）将DVR以多路D1画面合成高清视频输出的功能宣传成高清