化解数字视频监控系统的技术“障碍”

一般规律是，标准30FPS模拟摄像机采用H.264压缩技术，比特率是1Mbps。通常MPEG-4所用带宽要高于50%，而MPEG-2所用带宽又要比MPEG-4再多出50%。

要实现这种高质量压缩，运行压缩算法的计算能力就会相应提高，这会导致成本提高，乃至延迟时间加长。但是，随着信号处理器功能变得日益强大，价格不断降低，这种计算性能提高的负面影响在今后几年会有所降低。

系统集成商或安全管理人员必须确定系统可接受的最低视频质量，这决定了视频的影像解析度与帧速率，配合所用的编解码器，也就决定了视频所需的数据传输速率、计算量以及存储空间大小。目前，MPEG-2算法用于原有系统中，而新系统则不采用这种算法。MPEG-4是一种处于中间水平的压缩算法，常用于低端系统。

三、视频分析技术减轻存储空间负担    

一些因素推动压缩算法从MPEG-4向H.264转变。自MPEG-4被开发出以来，工程师不断改进压缩技术，很多是在H.264上的创新，这种新算法不是只使用一个参考帧，而是采用多个参考帧，而且支持尺寸可变的预测块。

根据具体实施的特性与选项的不同，压缩效率会有很大差异。不过总体说来，开销与延迟之间可以进行一定的折中。因此，采用H.264压缩算法时，人们可以从一些预定义的特性集中选择（也称作配置文件），其中的H.264高规范可以支持低延迟多解析度视频的数据流，而这正是视频监控应用的重要要求。此外，在视频质量与比特率之间折中平衡时，有许多可调节的"旋钮（knob）"，必须作出适当的设置。

如前所述，延迟问题非常重要。目前，如果从事件发生到事件在屏幕上显示出来有100毫秒延迟通常还可以接受。我们最好把延迟作为系统级问题来解决。由于延迟非常重要，因此系统应将原始视频直接提交预览显示，而不应先传输到录制/存储系统，然后再显示。当然，不同的压缩算法会在原始数据与存储影像之间造成不同程度的延迟，我们建议关注延迟问题的系统开发人员认真考虑采用H.264压缩算法。
   人们还会关注视频数据的传输问题，即有没有足够的带宽实时传输所有影像数据。在采用内置硬盘的模拟摄像机与DVR的混合系统中，DVR必须具备足够高的带宽以处理所有视频输入。即便是完全采用IP摄像机输出的数字信号，也会出现同样的问题。编解码器与比特率的选择会对网络和存储设备是否适用产生影响。

在安全监控应用中，我们必须避免网络过载，因此轻载（over-provisioning）是最好的解决方法。100Mbps以太网通常可以非常可靠地支持8个1Mbps摄像机，而10Mbps以太网则难以胜任。当然，最终决定要取决于采用什么样的交换机与集线器。存储技术也肯定会对安全应用造成影响。不过，我们不见得一定要一直传输所有数据，可以仅在发生特定情况的时候传输数据。新型智能摄像机与DVR采用智能视频分析技术，能根据用户编入的事件对影像进行检查，检测是否发生了感兴趣的事件，比方说有人出现、有人离开等。常见的视频分析范例包括：潜在的可疑活动检测，比方说是否有人在敏感区域徘徊；监控交通状况；机场安全监控；以及检测是否有遗留下来无人看管的物品等。利用分析技术，我们可以仅在发生特别事件的情况下才传输或存储视频，这就降低了整体网络和存储需求。

智能视频分析功能正日益成为安全应用的必备特性，因为它有助于操作人员更高效地开展工作。例如，如果我们通过人工盯着多部摄像机画面来监控活动目标的话，就会消耗大量时间和人力，甚至可能发生误报或者漏报。在没有智能化支持的情况下，视频监控只是一种被动的工具。智能视频分析技术能帮助我们缩短检测到非正常情况并发出警报的时间，避免反应过慢，贻误战机。

四、设计出优化视频智能的系统

DSP能支持更高的帧速率，相应提高视频画质，改善压缩，确保可接受的带宽占用，并支持视频分析功能，从而引领趋势发展。TI等供应商提供的高性能处理器通常能支持7200MIPS的高性能，而时钟频率在1GHz以下，有助于快速执行复杂算法与操作。

上述处理器与高级软件相结合，将监控摄像机与DVR技术提升到一个新的层次，实现了智能视频分析功能。借助ObjectVideoOnBoard等专用软件，制造商已能够开发出新型监控产品，以执行可靠的智能视频功能，如分析视频、生成警报，并能根据用户定义的规则生成其它可执行的信息。

这种高级视频内容分析技术能帮助用户确定相关对象，并根据这些对象的活动做出判断。例如，判断他们是否穿过了视频绊网（videotripwire），闯入特定区域或只是出现在摄像机视角范围之内。智能设备根据有关规则进行处理，以便与视频分析进行实时比较。通过选择只输出警报情况下的视频数据，还能优化网络带宽。此外，智能监控摄像机还可用于需要在关键环境下及时采取防范措施的安全应用，这些环境包括机场、边境管制以及商业财产等。

比方说，有的摄像机实现了超过120dB的超宽动态范围传感器，克服了前景与背景照度差异较大的环境下，因前景光线不足而致使影像质量劣化问题。这种摄像机还采用可选MJPEG和H.264压缩技术，以满足用户要求，帮助他们以更高的影像质量或更低带宽传输视频数据。

通过充分发挥DSP技术优势，摄像机可执行视频分析功能，减轻了传输实时视频至机房服务器（backroomserver）的网络负载。智能摄像机可运行整套分析功能，而成本仅为专用服务器的一小部分，用户还能轻松定义摄像机视角规则。还有一种应用设计方案，则是采用协处理器减轻高端视频分析工作的处理负载。例如，ARM处理器可用于在影像管道中执行简单的运动检测，但我们可添加DSP协处理器，这样中端或高清摄像机就能获得足够高的性能，来满足高级视频分析功能的需求了。高性能DSP可执行视频内容分析、视频压缩与编码，以进行视频传输与存储，而ARM处理器则负责其它任务与联网功能，以及MPEG-4与JPEG编码等。

通过在协处理器设计中集成HDMPEG-4，我们可以提高摄像机的灵活性，实现双数据流功能，支持可拆卸存储，提高数字缩放功能，并扩大摄像机视野，此外还能通过集成影像管道带来成本的节省。

很快，安全监控应用图像模糊不清、影像抖动的日子就将一去不复返了，智能设备将帮助操作人员针对任何可疑活动进行更高效的定位、跟踪、探测与反应。