数字视频监控

数字视频监控（通用12篇）

数字视频监控 篇1

高校作为国家培养人才的重要基地, 它的安全直接关系到社会的发展和稳定。由于这几年高校处于快速发展时期, 校园面积的不断扩大和师生人数的逐渐增加, 学校的安全防范单靠保安人员巡逻和建立围墙、铁丝网等设施是很难保证的。因此, 必须建立一套数字视频监控系统来弥补在学校治安管理当中的不足, 突破校园安全管理的瓶颈。随着社会的高速发展, 计算机技术和网络技术不断进步, 视频监控也经历了从模拟技术的视频监控系统、基于PC的远程视频监控系统到嵌入式技术的网络视频监控系统的过程。在组建基于校园网的数字视频监控系统时充分利用学校现有的网络资源, 提高数字视频监控系统的实用性, 做到可以随时监视校园的安全状况, 快速处理突发事件, 减少各类案件的发生。

1 设计原则

1.1 先进性与适用性

数字视频监控系统的设计思想符合视频监控的发展潮流, 该系统的技术性能和指标达到国际水平;以先进的视频监控技术进行组网, 支持视频数据的实时传输及多路监控。另外数字视频监控系统容易安装、使用方便, 适合于各种层次的管理层使用, 学校保安室的工作人员不用经过专门的培训就可以直接使用, 符合学校的特点。

1.2 经济性与实用性

充分考虑学校的治安情况, 在该数字视频监控系统的功能和性能满足学校安防的实际需要前提下, 充分利用学校现有的网络、设备资源来组建该系统, 实现最佳的性价比, 大大节约了建设该数字视频监控系统的成本。

1.3 可靠性与安全性

数字视频监控系统支持管理员和用户的二级权限管理, 管理员利用管理服务器对数字视频监控系统中的所有成员进行集中式管理;每一个成员加入或退出监控系统必须通过组管理服务器进行认证或登记。该系统的可靠性较高, 在系统发生故障造成中断时, 视频图像数据能够准确、完整的保存下来, 并且在较短的时间内迅速恢复它的监控功能。

1.4 灵活性

学校的校园面积和师生人数在不断的变化, 需要组建更加灵活的数字视频监控系统来满足它的安防需要。该数字视频监控系统在设计中充分考虑到以后的技术发展和使用的需要, 具有扩充和升级的功能, 它的前端连接网络摄像机, 无论将来增加多少个摄像机都不影响系统的正常运行, 只要将摄像机连接到网络就可以形成系统, 当系统变大时, 只需要升级服务器软件和增加网络储存硬盘就可以实现。

2 系统设计

2.1 总体架构

该数字视频监控系统以学校的保卫室为监控中心, 系统采用全数字化监控结构。以视频监控专用网络为资源, 作为监控信息的传送和管理平台。前端网络摄像机直接接入专用交换机, 后端采用视频管理器进行录像存储及视频网络流媒体转发, 交换机之间采用光纤直联。将分散在学校中的各个监控点网络联接起来, 并且利用多媒体服务器、管理服务器、交换机等设备对监控单元所提供的视频进行管理, 对校园监控环境进行跟踪监视。系统联网架构如下图1。

系统的建设必须是IP网络、视频处理、图像存储及业务软件等一系列技术及产品的有机整合。它的具体组成应具备如下几部分:

2.1.1 视频处理部分

网络摄像机是指以公开方式安装在现场的摄像系统, 完成视频信号的获取及输入功能, 包括各种固定摄像机、半球摄像机、高速智能球机等前端摄像器材设备, 全部采用高清 (HD) 网络型设备。它是整个系统的眼睛, 网络摄像机把监视的内容转化为图像信号, 并传送到控制中心的显示器上。它的好坏以及产生的图像信号将影响整个系统的质量, 因此, 网络摄像机的指标应高于整个系统的指标, 该部分的选择是决定整个系统图像清晰稳定的关键。

2.1.2 监控管理及控制部分

视频监控中心是整个安全防范的神经中枢和心脏, 承担着整个系统的动态图像及监督、显示、记录、调度等任务。这部分完成对所有监控设备、业务的管理及控制, 包括了视频管理器、数据管理器等组件。其中视频管理器是系统的管理中心和控制中心, 视频管理器的授权用户可以在任意一台PC管理终端上完成对全网的设备管理、资源调度、云台控制和解码输出控制, 所有的控制指令由视频管理器集中处理和发送。通过视频管理器, 可以很容易地实现对系统所有视频的集中管理。

2.1.3 网络承载、交换、及传输部分

完成视频流的传送及交换功能。构建的网络可同时具备传输和交换的功能, 可实现视频流的无阻塞交换, 确保图像的清晰度和实时性, 并具备高度的安全性、天然的可扩展能力和灵活性。

2.1.4 软件系统

由于数字视频监控系统对远端设备的稳定性和实时性要求很高, 这就决定了普通的操作系统没有办法满足它的工作要求, 选择一款合适的操作系统能缩短开发周期, 系统也更加稳定, 还会大大降低系统的开发成本。本系统选择的嵌入式操作系统软件Clinux, Clinux是专门为无MMU微处理器使用的嵌入式Clinux操作系统, 由linux2.0内核发展而来。由于大多数内核的二进制代码和源代码都被重写, 进一步缩减了Clinux内核的代码, Clinux内核比Linux2.0原内核小得多, 支持多任务, 并保留了linux的主要优点:稳定性、优异的网络能力以及优秀的文件系统支持。

2.2 硬件设备

数字化视频监控系统硬件主要设备: (1) 解码器; (2) 流媒体服务器; (3) 管理服务器; (4) 网络存储; (5) 路由器; (6) 液晶显示器。系统的控制中心, 通过视频编码器、PCI总线等接口完成监控数据的采集与存储、报警和网络分控功能。

3 结语

把先进的计算机网络技术、流媒体技术等应用于视频监控系统中, 实现了视频监控的数字化、网络化, 改变了传统的工作模式, 给监控系统带来了改革。本系统所设计和实现的核心模块具有较高的视频处理速度, 控制管理模块使系统具有多会话的功能。数字视频监控系统的实施将为学校的安全防范工作做到人防、技防、物防的全面化管理, 使学校的财产和人身安全得到了足够的保障, 为学校的管理带来了便利, 为新世纪的校园安防管理提供了良好的保障。

参考文献

[1]张宗平, 张咏.网络数字视频监控系统设计与实现[J].甘肃科技, 2007, 23 (9) :24-26

[2]孟凡蕊.数字视频监控系统的设计与实现[J].中国有线电视, 2003 (21) :52-55

[3]宋智.基于流媒体的网络视频监控系统的研究与实现[J].现代电子技术, 2006, 29 (8) :66-67

[4]唐贵进, 刘小花.视频处理DSP性能分析及选型[J].电视技术, 2006 (4) :23-25

数字视频监控 篇2

VOC：Creative公司的声霸卡(Sound Blaster)使用的波形音频文件格式。MID：Windows的MIDI文件（MIDI Audio）存储格式。MP3： MP3压缩格式文件。

MP3的全称实际上是MPEG1 Audio Layer-3

MP4：基于MPEG-2 AAC技术的文件压缩格式。

CD格式：cda文件，大小为44字节，只是一个索引信息，并不包含真正的声音信息。Aif、snd：Apple计算机上的声音文件存储格式。

RA、RM：Real公司开发的主要适用于网络上实时数字音频流技术的文件格式。

ASF、ASX、WMA、WAX ：微软公司针对Real公司开发的新一代网上流式数字音频压缩技术。

2、熟悉MIDI规则，生成，生成流程，协议

MIDI定义：将乐器演奏时的音高、音长和力度等指令信息通过MIDI控制器输入计算机，以文件的形式存储。回放时经过合成器把指令信息转换成声音信号，再由混音器生成声波。MIDI协议：乐器数字化接口（用于在音乐合成器、乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。）

MIDI硬件规范：硬件接口标准和信号传输机制(I/O通道、连接电缆和插座形式)。MIDI软件规范：音乐信息数字化编码方式(音符、音符长短、音调和音量等)。MIDI优点：（1）生成的文件比较小，因为MIDI文件存储的是命令，而不是声音波形；（2）容易编辑，因为编辑命令比编辑声音波形要容易得多（3）可以作背景音乐，因为MIDI音乐可以和其它的媒体，如数字电视、图形、动画、话音等一起播放，这样可以加强演示效果

产生MIDI乐音的方法主要有两种：一种是频率调制(FM)合成法，另一种是乐音样本合成法

3、声音数字化及声音数字化最常用的方法 声音的数字化：把模拟声音信号转变为数字声音信号的过程称为声音的数字化，它是通过对声音信号进行采样、量化和编码实现的。

4.采样：每隔一个时间间隔在摸拟声音波形上取一个幅度值，这称之为采样 5.量化：把某一幅度范围内的电压用一个数字表示，这称之为量化。

6.编码：把量化后的值写成有利于计算机传输和存储的数据格式，这称之为编码。数据率=采样频率（Hz）*量化位数(b)／8*声道数

音频信息文件所需存储空间为：存储容量=采样频率*量化位数／8*声道数*时间(B)7.录音设备：磁带式数字录音设备，磁光盘，录音笔，声卡，goldwave，Audition 8.声音的3个重要指标：振幅（amplitude）、周期、频率 人类听力的大致范围在20Hz~20K Hz 9.声音处理软件：sound forge /hero 3000/gold wave

sound forge特点;录制声音、采集声音、声音段落的选取与删除、声音的插入与移动、声音的分解与合成、美化声音，对声音做多种效果的处理(去噪声、合唱、混响/回声/延迟、动态（压限/门/扩展）、镶边、升降调、颤音、失真、淡入/淡出等等)。/声音文件在效果处理前，如果声音文件中只有一部分或一个声道中的一部分被选定，则效果处理只对选取的部分有效，否则将对整个声音文件起作用。

Gold wave:集声音编辑, 播放, 录音, 转换于.可以用它制作网站音效, 记录声音等, 也可以用它记录 CD。CD抓轨、转换格式、调整码率、消除人声、升调降调、加速减速、截取合并、调整音量、声道调整、混音合成等.目前世界上彩色电视主要有三种制式，即NTSC,PAL和SECAM制式，三种制式目前尚无法统一。我国采用的是PAL-D制式。

9.视频数字化：是指将模拟视频信号经过采样、量化、编码转化为数字视频的过程。（分为复合数字化和分量数字化）

10.视频数字化过程：采用分量采样的数字化方法，则基本的数字化过程包括：

（1）按分量采样方法采样，得到隔行样本点；

（2）将隔行样本点组合、转换成逐行样本点；

（3）进行样本点的量化；

（4）彩色空间的转换，即将采样得到YUV或YCbCr信号转换为RGB信号；

（5）分辨率统一。

（6）对得到的数字化视频信号进行编码、压缩 11.关于视频，不同制式电视参数 视频（Video）是由一幅幅内容连续的图像组成，当连续的图像按照一定的速度快速播放时，由于人眼的视觉暂留现象，就会产生连续的动态画面 效果，也就是所谓的视频。按照处理方式的不同，视频分为模拟视频和数字视频。制式

帧频（FPS）行数/帧 场频（Hz）颜色频率（MHz）声音频率（MHz）PAL

625 50.00

4.43

6.5 NTSC

525 59.94

3.58

4.5 SECAM

625 50.00

4.43

6.5 12.视频的特点

（1）数字视频比较精确，且不容易受到干扰，可以不失真的进行无数次复制，而模拟视频信号每转录一次，就会有一次 差积累，产生信号失真

（2）数字视频更便于长时间的存放。

（3）可以运用多种的编辑工具（对数字视频进行编辑加工）。

（4）由于数字信号可以采用一定的算法进行压缩，使更多的信息能够在带宽一定的频道内传输。

13.视频文件格式大致可分为两类：1）用于多媒体出版的普通视频文件；2）用于网络传输的流式文件。类型

MPEG-1

MPEG-2（DVD）

MPEG-4 画面尺寸 PAL：352×288

P AL：720×576

可调

NTSC：320×240

NTSC：720×480

带宽

1～1.5Mbps

4～8Mbps

可调 应用

VCD

DVD

网络视频 常见后缀

MPG

MPG

DivX（.AVI）

WMV ASF

RMVB MOV 目标 CD-ROM上的交互视频

数字电视

交互式、多媒体、低码率视频 时间

1992年

1994年

1998年 压缩情况 一部120分钟长的一部120分钟长的电影

保存接近于DVD画质的小

电影压缩为1.2GB左右的大小

压缩为4-8GB的大小

体积视频文件 14.常用的普通视频文件格式 ：

1、AVI文件：是一种音视频交插记录的数字视频文件格式。运动图像和伴音数据是以交替的方式存储，与硬件设备无关。

2、MOV文件：用于保存音频和视频信息的视频文件格式，统称为QuickTime视频格式。可以采用压缩或非压缩两种方式。

3、MEPG文件——MPEG／MPG／DAT格式：采用MPEG压缩算法压缩后得到的视频文件格式，具体格式后缀可以是MPEG、MPG或DAT。15.视频卡的分类

1、按性能分类

广播级视频采集卡（最高采集分辨率一般为768X576（均方根值）PAL制，或720X576(CCIR-601值）PAL制25帧每秒，或640X480/720X480 NTSC制30帧每秒最小压缩比一般在4：1以内。这一类产品的特点是采集的图像分辨率高，视频信噪比高，缺点是视频文件庞大，每分钟数据量至少为200MB。）、专业级视频采集卡（支持视频流格式采集，可直接将视频源信号采集为asf、wmv、rm等流媒体格式，用于网络传输）

普通视频采集卡（动态分辨率一般最大为384X288，PAL制25帧每秒）

2、按功能分类

① 视频采集卡

② 视频输出卡

③ TV卡

④ 压缩/解压缩卡S-VideoDV接口TV接口SDI接口

⑤ 数字视频卡

16.非线性编辑：是建立在多媒体计算机系统之上的一种音视频编缉技术，编辑对象是不同的音视频文件。利用多媒体计算机的高性能处理和交互性特点，实现音视频信息的裁剪、拼接、合成以及其他效果处理等编辑功能。

基于非线性编辑系统之上的数字视频编辑，一般要经历搜集整理音视频素材、音视频素

材采集、数字视频编辑、预览编辑结果、生成效果视频、回放录制等几个主要过程。17.非线性编辑具有如下特点：

① 非线性视频编辑是对数字视频文件的编辑和处理，可以随时、随地、重复编辑和处理。

② 非线性编辑的任何编辑操作，都不会引起画面质量的下降。

③ 编辑方便简单、音视频对位准确、编辑效果丰富、编辑功能强大等。

④ 非线性编辑系统设备数字化、小型化、功能强，便于与其他非线性编辑系统或多媒体计算机系统联网，共享资源。

1.Wav；MP3；CD-DA；Aiff;RA;Wma;MiDi Wav：Wav格式的音频可以达到较高的音质要求，是音乐编辑创作的首选格式，适合保存音乐素材。Wav格式目前是计算机最为流行的声音文件格式，支持Windows平台及应用程序，几乎所有的音频编辑软件都可以支持这种文件格式，但其数据量很大，一般不适用网络传输或播放。Mp3：Mp3格式是一种压缩格式的视频文件，具有高压缩比的特点，十分适合在网络上播放，但不适合在低速网络上传输。

CD-DA：CD-DA是当今世界上音质最好的音频格式之一，存储立体声，可以完全再生原始声音。

Aiff；Macintosh平台及应用程序都支持该格式音频文件，与Wav格式类似，具有较好的音质。

RA:RA要用于在低速上网的计算机中流畅回放，最大特点是可以采用流媒体的方式实现网上实时播放，也就是边下载边播放。

数字音乐走上视频道路 篇3

早在今年3月，阿里数字娱乐事业群就宣布正在组建阿里音乐集团，将旗下的虾米音乐和天天动听合并，二者分别于2013年1月和12月被阿里巴巴集团收购。

“曲库打通后，用户数量和可挖掘的数据会更多，可以更加精准地进行推送。”虾米音乐创始人兼CEO王皓告诉《第一财经周刊》。阿里音乐集团官方公布的数据显示，虾米和天天动听共拥有5亿的安装量。

互联网公司如今纷纷在电影、视频、出版等可以带来大量流量的内容产业中抓紧布局，音乐也成了其竞争版图的一块。

为了获得海量曲库，腾讯先后与华纳音乐、索尼音乐等200多家唱片公司达成版权合作，正版歌曲据说超过1500万首，并在虾米音乐买下《中国好声音》第三季的网络独家播出权之后，高价拿下了刚开播的第四季版权。

阿里音乐集团签下版权代理的唱片公司则有滚石音乐、华研国际等，其中拥有S.H.E等艺人的华研国际在今年2月结束和腾讯的合作后转向阿里音乐集团。

但在王皓看来，偶像歌曲所带来的流量有限。与定位大众市场的天天动听不同，虾米音乐围绕的核心是原创音乐人。

虾米的“音乐人平台”上线两年来，积累了1万多名独立音乐人。他们大多尚无名气，在这个平台上上传样曲，和用户互动，寻找合作伙伴。等出了专辑、积累了一定粉丝后，虾米开始成为其个人品牌营销的重点渠道，而阿里音乐还拥有淘宝网的资源，便于专辑和演出票务的销售。

因此，阿里音乐集团覆盖了内容生产、宣传、发行、零售等各个环节。

“音乐行业是长尾市场，大量存在的独立音乐人正是长尾部分。”宋柯去年曾对《第一财经周刊》说。这位阿里音乐集团的新CEO，一直在倡导网络音乐付费模式，他认为内容方—即唱片公司和独立音乐人，至少应分得收益的40%，“否则这个行业就会死掉。”

阿里音乐集团2015年重点推行的“寻光计划”，将选取13位独立音乐人，出资为他们制作专辑，并进行全国巡演。不过，它更多是赞助性质，商业回报前景模糊。

互联网公司开始愿意付出高额版权费和音乐人培养成本，加上专业音乐人的加入，这些是音乐内容得到重视的积极信号。但除了流量和广告，它们仍无法从音乐作品的消费本身中取得回报。

浅谈数字视频监控的未来发展 篇4

1 数字视频监控的新产品

数字视频监控产品中高清网络摄像机无疑是一个看点,分辨率、灵敏度地不断提高,高清网络摄像机的发展之快,从现有的百万级像素产品中可见一斑,可以说,人们在追求看得更清楚的路上将永无止境。随着技术的发展,在高清网络摄像机中,CMOS传感器得到较快的应用,CMOS集低成本、低耗电以及高整合度的特性与一身,未来的发展前景可期;影像处理部分ISP(Image Signal Processing)被编码芯片集成,通过集成ISP,不但可大幅降低系统成本,更能大大增强视频的稳定性,优化影像在光学方面的性能,从而提升高清网络摄像机的成像品质;高清编码及传输也是在监控系统中不可缺少的重要环节,高清视频常见编码格式有H.264、M-JPEG、MPEG4等格式。H.264格式的最大特点是在保证画面质量的情况下,以其更高的压缩比、更好的IP和网络信道的适应性,在数字视频通信和存储领域得到越来越广泛的应用。多码流技术的应用给用户提供高质量的图像监视和记录,既节省了大量的硬盘存储空间,又能保证图像的存储质量;IPSAN

1.2.3 DNS绿网解决方案优缺点

(1)优点:成本低,覆盖容量大,适合大规模的业务支撑。因为DNS的调整比较少,很少扩容,业务系统稳定;绿色上网用户不需要改变使用习惯,业务过渡比较顺畅。

(2)缺点:控制效果稍微差一些,系统只能针对域名解析流量进行控制;当前确实有一些应用是不查询DNS,直接就进行主机链接的,比如网银系统等。这点是DNS方案的缺点之一,不过针对少量的应用,当客户有需求时,可以通过客户端来补充解决,后期业务部门在产品说明书中可以详细说明,并能让相关部门清晰业务流程。

2 上海电信绿色上网业务现状分析

上海的绿色上网业务也已经开展了四年多的时间,用户大约40,000户。近期遇到了一些困难,特别是用户需要管理多个账号及密码的问题带来了很大的困扰,双账号问题也是其他省公司遇到的同样难题,造成业务缓慢、客户激活率极低。当前又出现了数字网关的问题,开通了绿色上网业务后,客户将不能上网,带来了不少投诉。基于这些问在存储中扮演着越来越重要的角色,IPSAN通过采用IP构架的以太网传输,具备良好的扩展性、共享性和较低的分摊应用成本,是目前多路高清监控存储主要采用的技术之一;高清的解码显示通常由高清解码器或者高清网络矩阵来完成,通过高清解码器或者高清网络矩阵配合网络键盘使用可以实现画面切换、高清上墙、轮询切换等。HDMI接口代表着高清显示接口的趋势,它的主要特点是色彩还原度高,画质无损耗。

相信在不远的将来由于技术的进一步突破,产品的推陈出新,制造成本会大大下降,数字视频监控的广泛应用指日可待。

2 数字视频监控的大联网

众所周知,IP摄像机的出现、视频编解码技术和计算机存储技术的快速发展为高清图像提供了网络传输和存储的可能,为视频监控大联网提供了基础保障。近年来,随着平安城市建设的深入推进,视频监控系统规模的不断扩大,应用的不断深入,对远程图像资源共享的需求不断提升,横向跨区域图像共享需求日益增多。当前,国家在加快智慧城市建设,智慧城市对视频监控大联网的要求也相应提高,所以我们应该更加肯定视频监控联网建设所具有的战略意义。首先,监控大联网使得视频监控的应用更加普及,甚至可以进入平常百姓的日常生活,这给安防行业带来的将是暴发的市场增长率。其次,监控大联网让丰富的视频图像应用成为可能,结合物联网

题,上海电信希望对现有的绿色上网解决方案做深入分析,对比各种方案的优劣,为上海电信的绿色上网业务规划一个更适合的方案,推动绿色上网业务的大规模发展。主要的目标是采用“单账号”业务模式更适合当前上海电信的实际情况。

3 结合上海电信的需求推荐采用DNS方案

经过上述两种方案的技术特点、投入成本、优缺点来看,DNS绿网作为一个轻量级的解决方案在控制效果、控制精度上比VPDN解决方案要稍差,但具有支持大容量用户规模、低投入成本、施工和维护方便、消耗现网资源小、可扩展性强等优势,具有较高的投入产出比,另外它也改进了用户体验,可望进一步提升用户的活跃度。因此DNS绿网解决方案更适合作为一个综合的业务支撑系统助力上海电信将绿网业务做大做深。

作者简介:谈晓明(1981-),男,江苏宜兴人,工程师,研究方向为电信宽带。

应用,可以提高安防产品的使用价值。

从上得出,视频监控大联网能够有效解决“信息孤岛”问题,大大提升监控图像资源的综合利用率,使视频监控系统的投入产生比达到最大化。随着应用需求和安防技术的不断提升,视频监控大联网已经成为必然发展趋势。在这趋势下,视频监控大联网是一种商机,也是一种挑战,它促进安防行业的标准化,准入门槛比以往更高。在监控大联网系统建设中,首先要求整个安防行业能够遵循统一标准,极大程度地对不能满足的需要进行改进。而且,现在的视频监控大联网的概念已经从平安城市的范畴延伸到了更加多的行业。不仅仅是视频监控,将来包括门禁、报警和其他安防业务,都会朝着这种大联网的方向发展。

大联网架构下的综合管理平台兼容性强、复杂度高,统一联网对系统平台、网络传输、前端设备、智能分析处理等方面,比原本相对独立的系统来说,都有着较高的新要求。同时,互联互通意味着视频监控平台的整合与融合,也对前端设备适应性提出了更高的要求,为此前端设备需要以更为标准的协议规范,以便能够达到良好的兼容性。

加快与IT和通信行业的融合,以前通讯、安防和IT是三个相对独立发展的行业,在大联网趋势下安防业务形态已经发生悄然发生着变化。视频监控在技术层面上也早已具备了和IT、通讯领域对接标准的基础,总而言之,随着大联网时代的到来,也将带来更多的视频相关业务,从而给安防企业带来更多的机遇,安防将逐渐从垂直整合过渡到横向整合,可以预见新的商业模式也将层出不穷!

3 数字视频监控的大数据

随着IP摄像机的高速发展,监控摄像头已经成为了智能终端,视频监控的互联已经成为趋势。在模拟监控时代,视频监控系统相对独立,几乎不存在信息的交互。进入到网络监控时代,开放式的环境使得视频信息交互成为了现实。特别是高清监控的迅猛发展,平安城市、智慧城市等大型项目的逐渐铺开,视频信息的数据量越来越大,它可以从一个城市内的互联,发展到一个省的互联,逐步到一个国家的互联,开始加速接入一个庞大的云平台,每一个终端都成为了一个可被远程控制的智能化终端,视频监控的大数据时代已经到来。

3.1 视频大数据的价值还未发掘

众所周知,对于传统的视频监控系统来说,随着监控点数量的增多,操作人员在监视实时监控画面时,很难及时发现突发和异常事件情况,往往是事后通过查询视频信息记录才发现线索,面对大量的复杂场景画面,长时间监视容易产生视觉疲劳,错看漏看、来不及看等是常见的困扰点。大数据监控图像的回溯给许多安防监控管理人员带来了生理与心理的双重挑战。在大量人力投入的公安案件追溯中,都常常耳闻“看到吐”、“看到晕”等无奈和感叹。可想而知一般零售行业、金融行业等,对于视频监控图像的回溯就更为困难。在视频监控大数据趋势已经来临之际,依靠人眼去检索、查看所有视频图像数据已经不太现实。就目前市场出现的视频智能分析系统功能来看,核心就是目标识别和行为分析,按照应用的要求设定规则,当视频中的信息符合规则时才进行告警和记录,功能相对简单,常见的应用包括入侵检测、周界告警、车辆识别、交通违法监控等,显然无法满足大数据下的精准定位要求,通过大数据技术实现视频图像模糊查询、快速检索、精准定位,让“看”变得简单已迫在眉睫。

目前行业主流的智能分析基本都是围绕“监控”二字,属于视频数据的初级分析,一般只是对单个摄像头的视频信息进行简单实时处理,按一定规则产生事件数据,跨空间和时间范围的二次深度分析还比较少,比如对于一个商场,除了对安防的需求之外,对视频数据的二次挖掘,可以搜集顾客的性别、年龄、穿着信息,可以统计顾客的购物路径、停留模式、聚集热点,甚至可以统计二次或者多次回头率、到店周期等。同样放大到一个城市,每个街道的人流数据、车流数据都在其中,这些数据整体汇集起来,就是一个城市的人车分布图,静态的如不同区域人的特征、车的特征,动态的如人车的路径、停留模式,这对城市的规划和管理都极有价值。因此,视频监控领域并未真正地形成互联网意义上的大数据。

3.2 大数据处理技术成为竞争焦点

不过视频监控数据必定能成为下一个大数据的宝库。一方面,它具备了典型的大数据特征,数据量巨大、多样化,表面上无序,但暗含着无数人和物的行为。另一方面,它是真实世界的写照,这与互联网获得的大数据有很大不同,真实世界蕴含了无数难以用格式化文字表达的信息,比如人通过视觉可以快速形成对一个场景的信息判断。但要实现这种意义上的数据挖掘,需要进行大量元数据的记录,甚至是与监控目的无关的元数据,要多维度的进行分析,需要海量的数据汇集存储和超大规模的数据处理,最后还需要基于位置和时间地进行关联性分析整合,这巨大的资源和成本耗费是打开大数据之门的障碍。

因为大数据带来了很多现实中的难题,为了解决这些难题需要新的技术变革,需要新一代的数据库技术,业界称之为大数据技术。不得不承认安防领域的大数据时代已经来了,视频数据的连续性存储,设备告警的不断产生,人脸识别产生的图片对比,卡口监控的抓拍数据及车辆图片等信息。大数据更侧重从日趋海量的数据中快速发掘高价值的信息,提升其决策的效率和精准度。因此,大数据处理结果的好坏就成了人们关注的焦点,大数据的处理技术就成了未来安防行业竞争的焦点。

4 结语

我们有理由相信,随着数字视频监控系统的迅猛发展,必将带动整个安防行业以一种高姿态、高要求进入我们的世界,不断满足市场竞争需求。在不远的将来数字视频监控必将会取代模拟视频监控,成为监控市场的主导者。

参考文献

[1]骆云志,刘治红.视频监控技术发展综述[J].兵工自动化,2009(1)

[2]任广杰,朱启东,曹宁.高清视频监控中的若干关键技术分析[J].电信科学,2011(2)

[3]顾小军.高清数字视频安防监控系统的设计[J].江苏建筑,2010(3)

[4]张季.未来视频监控系统的走向——智能化视频监控系统[J].中国安防,2008(11)

数字视频制播技术 篇5

（一）一、实验课程编码： 103004

二、实验课程名称：数字视频制播技术 A

三、实验项目名称：数字电视节目后期制作系统与接口示教

四、实验目的

通过示教，了解数字电视节目后期制作系统的组成，各种接口的构造及性能，了解SDI信号的结构组成。

五、主要设备

VM700视频综合测试仪，DVW-500P数字录像机，DVS-2000数字视频切换台，DME-3000数字视频特技机，PVM-14M4E图像监视器，以及SONY实验室内有关的其他设备。

六、实验内容

1．讲解数字电视节目后期制作系统的组成及各种设备的性能。2．以录像机为例，讲解各种接口。

3．用VM700看SDI信号，讲解视频数据和辅助数据的结构。

七、实验步骤

1．系统设备：

介绍数字电视节目后期制作系统的组成，各种设备之间的关系以及相互的连接接口。

介绍系统中的各种设备的功能，具体包括以下内容：（1）录像机：编辑功能，内置信号发生器。

（2）编控器：主机及操作盘各按键的作用，同时控制多台录像机及其他设备。

（3）调音台：混音、调电平、配音、均衡、延迟的效果演示。

（4）切换台：主机及操作盘各按键的作用，快切、扫换、淡变、叠化、键特技（亮、色、图形）效果。

（5）特技机：主机及操作盘各按键的作用，视频/键信号，时间线编辑等效果。（6）字幕机：视频/键信号，字幕、图片、台标，用下游键DSK进行字幕叠加。

（7）同步机：提供REF（Reference）信号，黑场信号BB，视分功能。2．系统接口：

（1）BNC：Q9，模拟、数字、同步，输入环通功能。

（2）XLR：卡侬，平衡输入/输出，模拟、数字、时码，差分放大的共模抑制作用。LOW OFF:-60dBu 高阻，HIGH OFF:+4dBu 高阻，HIGH ON:+4dBu 600欧。

（3）RCA：莲花，非平衡输入/输出，家用视听设备。话筒/耳机插头（大三芯1/4英寸即6.35mm，简称6.5；小三芯简称3.5）。（4）S-VEDIO：S端子，Y/C分离。（5）RS-422A：9芯遥控。3．SDI信号：

（1）图像数据：黑、白、彩条。（2）填充数据Empty：C200、Y040。（3）定时基准信号TRS：EAV/SAV。

（4）音频数据AES（包括音频扩展、音频控制）：48KHz/20Bit，超出部分放入扩展。AES1的DID为2FF，AES2为1FD。

（5）错误检测处理数据EDH：插在5/318行，DID为1F4。

八、实验结果 思考题

1． 后期制作系统的控制中心是什么设备？可控制哪些设备？ 2． REF信号的作用是什么？可以使用什么信号做为REF信号？ 3． 按输出质量的高低排列各种模拟信号接口，分别排列视频和音频。4． SDI信号中最多可嵌入几组AES数字音频？每组AES数字音频可传几路模拟音频信号？

执笔人：王世平

实验室主任：

系主任：姜秀华 “数字视频制播技术 A”实验指导书

（二）一、实验课程编码： 103004

二、实验课程名称：数字视频制播技术 A

三、实验项目名称：构建二对一电视节目编辑制作系统

四、实验目的

通过实验，全面掌握二对一编辑系统的构成和搭建方法，了解并学会系统中各设备的简单使用方法。

五、主要设备

AJ-D440放像机两台，AJ-D455录像机，PVM-14N6E图象监视器两台，AG-A850编控器，DFS-300P特技切换台，1202-VLZPRO调音台，SOBEY-8000字幕机，TSM-61波形监视器，SMS-1P监听音箱。

六、实验内容

搭建起一个AB卷编辑系统。搭好后通过简单使用各设备验证系统搭建是否正确，各种功能能否正常使用。

七、实验步骤

1．分四部分搭接：控制线、同步线、视频线、音频线。

2．注意输入口环通的75欧终接，字幕机的两条线V和K。监1监视P1和P2的图像声音，监2监视录机和作为切换台输出的主监。示波器监视切换台主输出信号幅度。音箱监听调音台主输出。

3．系统搭好后，检查编控器的编辑功能，切换台的特技切换和下游键功能，字幕机字幕叠加功能，调音台的调音功能，各监听监看及波形监视功能。

八、实验结果

画出详细系统图。要求接线分别用4种不同颜色或形状画线区分。详细标明设备型号及接口名称。最后总结发生过的问题及解决方法，若无发生问题总结有何收获。

执笔人：王世平

实验室主任：

系主任：姜秀华 “数字视频制播技术 A”实验指导书

（三）一、实验课程编码： 103004

二、实验课程名称：数字视频制播技术 A

三、实验项目名称：数字电视节目后期系统功能示教

四、实验目的

通过示教，了解并学习使用数字电视节目后期系统各设备的各种功能，为下次实验动手操作做好准备。

五、主要设备

SONY实验室数字电视节目后期制作系统。

六、实验内容

编控器、调音台、切换台、字幕机、特技机的使用及如何将模拟音频转为数字音频以便配音配乐。

七、实验步骤

分别演示以下功能。

1．录像机：遥控开关及输入选择、监听选择。

2．编控器：编辑方式，编辑点，预演及回看，同时控制多台录像机CTRL+。3．调音台：输出分配、监听选择，配音、均衡、延时。按所选通道ACCESS键：TRIM输入衰减、PAN声像定位、DELAY延时、EQ频率均衡。

4．切换台：重点是输入信号分配、键信号分配、特技入/出信号分配。快切、扫换、淡变、叠化、键特技（亮、色、图形、下游）。

（1）WIPE划像：多倍Multi、调制Modify、比率Aspct。按住TOP MENU中对应WIPE键3秒复位。

（2）MIX混叠：普通混Mix、非相加混Nam mix、超级混Super mix。（3）CCR彩色校正：MISC-F5(CCR)-F6(MODE)-BUS-反复按F3选择母线。

-F6(MODE)-INPUT-按住F2(BOTTON)同时按AUX BUS中键选输入。校正后按UNITY复位。

5．特技机：时间线编辑（关键帧插入、取消、时间设定）。（1）BKGD&EDGE背景与边缘：色调旋转、混色、切割、加边。（2）FREEZE&RECURSIVE冻结与循环：画面冻结、抽帧，运动拖尾。（3）PICTURE MODIFY画面修改：多画面Multi move、虚焦Defocus、模糊Blur、闪光Glow、立方体。

（4）VIDEO MODIFY视频调整：海报Poster、负像Nega、黑白Mono、马赛克Mosaic、亮色调整、遮挡Mask、素描Sketch。

（5）NONLINEAR非线性特技：波浪Wave、涟漪Ripple、龙卷风Rings、分裂Split、镜像Mirror、翻页Page turn、卷页Roll、球面Sphere、扭曲Twist、爆炸Explosion、漩涡Swirl、百叶窗Blind、万花筒Kaleidoscope、熔化Melt。

（6）LIGHT EFFECT照明特技：条、圆、平面效果Lighting，图案效果Spot lighting、光源移动效果Target lighting、位置移动效果Target spotlighting。

6．字幕机：字幕制作与播放、上滚与左飞，图片、台标。7．使用DMA-2000音频转换器将模拟音频转为数字音频。

八、实验结果

以切换台为中心，画出输入/输出信号走向，标明所对应的通道编号。周边设备只画3台录像机和特技机、字幕机。

执笔人：王世平

实验室主任：

系主任：姜秀华 “数字视频制播技术 A”实验指导书

（四）一、实验课程编码： 103004

二、实验课程名称：数字视频制播技术 A

三、实验项目名称：数字特技节目制作实践（综合性、设计性实验）

四、实验目的

培养学生动手操作能力，促进学生深入理解传统的数字特技制作系统的结构、工作流程、视频切换台上“级”的概念以及视频切换台与数字特技机之间的工作关系。

五、主要设备

DVW-500P录像机，DVW-A510P放像机，BVE-2000 编控器，DVS-2000切换台，DME-3000特技机，DMX-E2000调音台，9000MIX字幕机，PVM-14M4E 监视器，PDW-1500 光盘录像机，PDW-530P光盘摄录机，DVD8200影碟机，BB-5同步机（12路黑场），DMA-2000音频转换器，MU-A200功放，Hi-Vi RESEARCH音箱。

六、实验内容

通过编控器、调音台、切换台、字幕机、特技机的使用，要求录制5分钟左右的节目。包含切换台和特技机的各种功能效果演示（每台设备至少10种以上），每种功能效果都要叠加文字说明，图像始终叠加本组的LOGO（台标），要加片头片尾字幕，节目要配背景音乐，也可加配一段解说或同期声。

七、实验步骤

实验人数8人/组，两人负责操作数字视频切换台，两人负责操作数字特技机，两人负责操作字幕机，一人负责调音台，一人负责编控器（编辑机)。

1．负责操作数字视频切换台的要求：

实现的特技效果要求：快切、混合、划像、键控以及下游键的使用。其中：（1）划像要求完成三种以上划像效果，包括划像图像边缘的处理（软边、加色框的边）、调制划像等；

（2）键控特技要求至少完成亮度键、色键、线性键以及两个键控信号的同时使用，亮度键需完成自键与外键两种方式，色键需完成自动调节与手动调节方式，线性键需画出键源信号与键信号（不好画出，最好拍下来放在实验报告中），；

（3）下游键要求完成快切、混合与键控效果；

（4）以上效果的完成体现在实验报告中的是说明每种效果的实验步骤与结果。

2．负责操作数字特技机的要求：

（1）二维2D特技效果，位置POSITION变化效果：调整水平H参数、垂直V参数、大小SIZE参数，拉伸/透视Skew/Perspective效果：调整水平、垂直参数，形成图像的拉伸；

（2）三维3D特技效果，调整图像帧在三维轴向的变化；图像旋转效果：可调整水平、垂直和深度轴向参数H ROT、V ROT、Z ROT；边缘BORDER/裁切CROP。分别调整四周边缘参数LEFTRIGHTTOPBOTTOM，加边框或剪裁图像。边缘彩色可调整饱和度、色调、亮度。

（3）彩色校正（数据处理效果），变化出油画、负片、版画等彩色特技效果。（4）图像冻结效果，完成两种图像冻结方式，一是定帧Freez方式，可以冻结一场或一帧图像；一是抽帧Strob方式。抽帧的效果是间隔几帧定格图像，再抓取新图像，间隔率Rate表示间隔的长度，冻结百分比%Frozen表示在间隔时间里，活动图像和冻结图像部分的分配，例如：设定Rate为10帧，%Frozen为50%，此时，表示每10帧抓取1次图像，5帧活动图像，5帧定格图像。抽帧的画面具有跳跃的视觉效果，适于表现动感和节奏。

（5）光源效果，完成三种光源类型有（光源、条形光源和面光源）的两种，并调整相关参数。

（6）三维曲面图像效果，完成warp选项中的三种非线性的效果，例如：卷页、球体、波纹、圆柱、分裂、镜像等。并调整相关参数。

（7）关键帧和时间线编辑，设置存储关键帧参数，将独立的效果组合，按照起幅、落幅逐帧存储在时间线上，将每一个关键帧的变化串联起来，形成连续的变化，即特技效果。使用按键INSERT NEXTDELETEMODIFYUNDO KF EDIT，可以进行键帧参数的设置、编辑，还具有参数复制、移动的功能。使用时间线控制按键PREVIOUSSTOPNEXTRUNPAUSE，可以进行关键帧之间的检查和运行。特技效果可以存储和调用。（8）以上效果的完成体现在实验报告中的是说明每种效果的实验步骤与结果。因为效果较多，配合的同学可各写一半。

3． 负责操作字幕机的要求：

（1）字幕基本参数的调整，艺术字、字体、大小、材质、字边缘、字光感、加阴影、立体感等；

（2）字幕播出方式，滚屏播出，卷页播出，左飞或右飞播出，卡拉OK播出等等；

（3）各种图形的制作，例如，台标、标准LOGO的制作等；

（4）以上效果的完成体现在实验报告中的是说明每种效果的实验步骤与结果。

4． 负责操作编控器的要求：

（1）画出或拍下编辑数据菜单显示图，说明由哪几部分组成以及每部分的作用；

（2）实现对录机、放机以及视频切换台、数字特技机的编辑控制，至少实现一种两种画面的混合效果控制；

（3）使用组合编辑编辑画面，使用插入音频编辑配背景音乐。（4）写出整个编辑实现的步骤以及结果。5． 负责操作调音台的要求： 多路声音效果的合成输出；

（1）实现某路声音的均衡调节以及该调音台所具有的其他声音处理功能；（2）将CD音乐转换成数字音频，使用调音台配乐。

（3）以上效果的完成体现在实验报告中的是说明每种效果的实验步骤与结果。

八、实验结果

说明自己在实验中所使用设备的型号、功能及使用方法。自己怎样操作并实现了怎样的效果，总结实验后的收获。

执笔人：王世平

实验室主任：

系主任：姜秀华 “数字视频制播技术 A”实验指导书

（五）一、实验课程编码： 103004

二、实验课程名称：数字视频制播技术 A

三、实验项目名称：演播室系统示教

四、实验目的：

通过实验，全面了解数字演播室系统的基本构成及各部分的主要功能；了解数字演播室系统的信号流程；掌握数字演播室系统的节目制作流程。

五、主要设备

摄像机、录像机、视频切换台、调音台

六、实验内容：

1．了解数字演播室系统的基本构成及各部分的主要功能 2．结合演播室系统框图讲解信号流程 3．介绍数字演播室的特点

七、实验步骤

1．讲解数字演播室系统的基本构成及各部分的主要功能 2．结合演播室系统框图讲解信号流程 3．介绍数字演播室的特点

4．介绍数字演播室节目的制作流程及制作工艺 5．分组实践操作

八、实验结果：

能够简要画出演播室视频系统框图。

执笔人：王世平

实验室主任：

系主任：姜秀华 “数字视频制播技术 A”实验指导书

（六）一、实验课程编码： 103004

二、实验课程名称：数字视频制播技术 A

三、实验项目名称：视频制作网络系统的认识和使用

四、实验目的

培养学生动手操作能力，促进学生深入理解视频制作网络的结构、工作流程,并帮助学生掌握利用视频制作网络来制作包装电视节目的技术。

五、主要设备

大洋实验室视频制作网络系统。

六、实验内容

介绍视频制作网络系统的构成。操作管理视频制作网络的管理软件，演示网络播出系统的工作流程，在视频制作网络上完成一个节目的制作(电视节目编辑、增加各种特技效果与字幕)。

七、实验步骤

1.介绍系统：HP服务器、有卡工作站、磁盘阵列、以太网交换机、光纤交换机。

（1）双网结构：FC网用于实现高码率数据在各精编工作站与在线存储体之间的高速数据交换。以太网用于系统管理，并可提供低码流MPEG-4素材的传输、调用。

（2）压缩格式：MPEG2 I Frame作为高码流素材的压缩格式，可选50Mbps和25Mbps两种码率。低码流素材采用MPEG4的压缩格式。

（3）存储系统：使用美国EDI公司的EDI6000产品，配置双电源、双控制器，采用RAID技术，共开2个1Gb主机端口，提供100MBps全双工理论读写带宽。双控制器模式下，实际写带宽可达87MBps、实际读带宽可达57MBps。EDI6000具备12个硬盘槽位。本系统中配置12块73GB硬盘，其中包含2块数据校验盘,总容量876GB，有效容量730GB，能够存储50Mbps码流的MPEG2素材约33小时（每小时MPEG2 50mbps码流素材约占用22GB硬盘空间），能够存储25Mbps码流的高质量素材约66小时。

（4）交换系统：美国VIXEL公司的采用高性能的VIXEL7100 8端口1Gb光纤交换机。Cisco公司3500系列以太网交换机，配置为24个100Mb端口和2个1000Mb端口，可以直接与服务器的1000Mb以太网口相连。

（5）服务器：配置2台主备MDC网络服务器，兼作主备数据库服务器。通过Sanergy集群软件实现MDC高可用、热备切换。数据库服务器采用了先进的双机容错技术（即服务器集群技术），保证高可用性。两台服务器均分别连接到以太网交换机上又分别连接到FC交换机上，如此的冗余连接方式保证了任何一台交换机故障情况下网络数据访问仍然能够正常进行。

（6）工作站：本系统中配置了2台有卡工作站和1台配音工作站、12台无卡编辑工作站、2台DV编辑工作站，采用加拿大Matrox公司的LX视音频处理卡，支持SDI输入输出。音频处理卡采用Digigram PCX440 np，支持数字音频输入输出

2.使用系统：编辑一个1分钟短片，要求有特技转换和字幕，有一段经特技处理的视频图像。

八、实验结果

画出系统图，标明设备型号及功能。总结线编与非线编各自的优缺点。

执笔人：王世平

实验室主任：

IBM软件可扫描数字视频等 篇6

本报综合消息 明年年初，IBM将开始销售一种可以在几秒钟时间里筛选数千小时数字视频的高级视频监视软件。

这款名为Smart Surveillance System (S3)的软件利用多种分析工具，索引数字视频记录，然后在检测到视频中的某些模式时发出实时报警。例如，它可被用于当入侵者进入某个安全区域时警告保安人员，或记录出入停车场的车辆。

作为IBM T.J. Watson研究中心的研究项目，S3软件已经开发了几年时间，将被集成到一款叫做“数字视频监视服务产品”的IBM服务产品中。

除了实时报警外，S3还可被用于搜索冗长的录像资料。例如，伦敦警方在去年5月发生的地铁炸弹爆炸后，搜索了6000来个小时的监视录像带，如果使用S3，这项工作可以很快完成。

IBM已经在多家公司试验了这种软件，一个前景特别看好的领域是零售业。由于产品的价格取决于部署系统的规划，因此IBM没有公布S3和视频监视产品的详细价格信息。

微软利用虚拟化技术试用软件

本报综合消息 11月6日，微软公布了虚拟硬盘测试驱动程序（VHD Test Drive Program）计划。

微软的“虚拟硬盘（Virtual Hard Disk，简称VHD）”格式能够用于将操作系统、高级软件、具体配置的详细资料打包，VHD映像可以加载到微软的Virtual Server等虚拟机软件中。

微软“VHD测试驱动程序（VHD Test Drive Program）”所反映的理念是由虚拟化技术公司VMware提出的。VHD Test Drive Program模仿了VMware的创意，即软件专家可以对系统中的软件配置进行优化，减少客户在使用时可能遇到的麻烦。计划通过“VHD测试驱动程序”提供试用软件的公司包括赛门铁克、思杰、BEA、惠普和戴尔。

微软的VHD格式受Open Specification Promise制约，但微软保证，如果其他公司使用了Open Specification Promise涵盖的微软技术，微软不会对这些公司提出专利侵权诉讼。

与此同时，VMware和VMLogix两家公司也分别发布了利用虚拟化技术为软件开发提供方便的新产品。

又讯 近日，微软公司宣布其最新的嵌入式平台Windows Embedded CE 6.0正式上市，将为多种设备构建实时操作系统，如互联网协议（IP）机顶盒、全球定位系统（GPS）、无线投影仪，以及各种工业自动化、消费电子以及医疗设备等。

简讯

存储“防火墙”保护电脑安全

IDG专供本报消息 美国初创公司DriveSentry新近开发了一种存储“防火墙”，可防止计算机病毒损坏台式机上的数据。DriveSentry开发的这种软件为可靠的程序建立一个白名单，这些程序可以向一些文件夹或文件写数据。如果白名单之外的其他程序试图在驱动器上写数据，那么DriveSentry软件就会弹出一个窗口，询问用户是否允许这种写操作。

三星预计明年LCD可能短缺

谈数字视频监控的集大成时代 篇7

进入2010年, 经济复苏已是大势所趋, 数字视频监控行业将迎来新的发展阶段。今年3月美国拉斯韦加斯的国际安防展 (ISC-West) 和4月台湾的国际安博会 (Secutech) 无疑是两个重要的风向标, 所传递的市场前景令人鼓舞, 中国企业在这两个重要展会上均有出色的表现。

然而, 数字视频监控已进入一个集大成的新时代, 这既是机遇也是挑战, 唯有以核心技术为驱动力, 并以强大系统平台为依托, 才有可能满足不断拓展的大集成系统的需求。

数字视频技术的核心驱动力

数字视频监控能有今天的辉煌归功于核心技术的不断驱动, 概括起来主要有四种核心技术的创新, 即视频压缩、影像处理、视频显示和视频分析, 如图1所示。

回顾数字视频监控的发展历程, 数字音视频压缩技术的发展导致了压缩标准的制定并在高速数字信号处理器 (DSP) 上得以实现和应用。DSP得天独厚的高性能和低功耗以及软件可编程的特性使之成为嵌入式数字音视压缩的理想处理平台, 而在高速通用DSP芯片上集成多个视频接口及丰富外围接口, 即成为数字媒体处理器。

数字音视压缩技术包含视频编码和解码, 在视频监控应用中已由MPEG4过渡到H.264成为主流, SVC作为一个效率更高的标准也将接受市场的考验。在各种宽带和无线数字监控系统中, 既有多通道处理的需求, 也有多格式、多码率及多视频流的支持。高清技术让数字视频监控系统彻底淘汰传统模拟系统, 于是在CIF/D分辨率的基础之上720p和1080p的呼声很高, 视频压缩技术在新的潮流下得到了进一步的提升。

影像处理技术原本并不为视频监控厂商所熟知, 这主要在于广泛采用模拟摄像机来向整机提供。但是随着CMOS视频传感器技术的成熟和推广, 数字一体化摄像机将融合更多的影像处理技术, 其中包括自动曝光 (AE) 、自动白平衡 (AWB) 和自动聚焦 (AF) 技术将有可能被掌握。随着集成有视频前端的单片系统 (So C) 的推出, 不仅支持上述的3A功能, 还可以支持3D噪声滤波、人脸检测、LDC镜头校正和WDR宽动态等功能。

视频显示技术曾经是与电视相关消费类产品的应用亮点, 如今在数字视频监控中也开始频繁出现, 而且要求越来越高。在有各种SD标清输出的同时也要有更多HD高清输出, 并且要有多层级的OSD图文叠加和视频缩放功能。多媒体2D/3D图像加速技术的引入, HDMI高清接口将成为必需, 显示加密技术也许不可或缺。

视频分析技术业已在数字视频监控领域逐步显露锋芒, 从而使得监控真正向智能化的视觉方向发展。视频分析所包含的内容相当广泛, 其中有物体检测统计、目标物体识别和监控目标跟踪, 还可以设立警戒区进行检测或行为分析。对于摄像机自身的智能化处理, 已有视频稳定和镜头受袭告警实用技术。人脸识别技术目前已经开始实现市场化, 并已有不少成功的应用, 例如北京奥运会和上海世博会。

数字媒体处理器的高集成性

数字视频监控产品的推陈出新得益于核心处理平台的升级换代, 其中数字媒体处理器发挥了重要的作用。单片的通用DSP可以很好地实现视频数字压缩或智能视频数字分析处理工作, 但还需要在外围接视频接口和前端或后端处理设备, 因此系统比较复杂。TI以业界广泛采用的DSP核心C64集成多个数字视频接口和丰富的外围接口所推出的DM642成为一个知名度极高的数字媒体处理器, 累计在全球的销量大约两千万片, 而有一半在中国, 其中绝大多数的应用是监控视频压缩卡、硬盘录像机 (DVR) 、视频服务器等 (DVS) 。

TI推出的第一颗数字媒体So C对于数字视频监控行业的影响极其深远, 从而开创了以创新大师达芬奇冠名一个系列媒体处理平台。如图2为数字视频So C集成结构, 其中包含有ARM和DSP核心系统, 还有视频协处理器 (VICP) , 以及视频处理子系统 (VPSS) 。不同的So C平台有不同的内部组合结构, 如D M 6 4 4 6是该系列的第一个芯片, 四个单元都有集成, 以C64+为核心处理器, ARM9作为主控制器, VICP协处理器只是辅助, 视频子系统较简单, 没有集成ISP影像处理器。在该系列中面向不同的应用的So C又有DM6437, 集成C64+核心和VPSS;DM648集成C64+核心和VICP及五个视频接口;DM365集成ARM9和VPSS含ISP影像处理器。

面向1080p高清应用, 新的达芬奇高清SOC是DM6467, 集成ARM9作为主控制器, 两个高清协处理器HD-VICP作为核心处理单元, 而C64+为辅助处理单元, 另外集成了高清视频的输入和输出接口。该单芯片凭借600MHz主频就可以实现H.264格式1080P每秒30帧编码, 而运行在1GHz主频就可以实现H.264格式1080P每秒60帧编码。DM368与DM365管脚兼容, 但主频提升为400MHz, 同样可以实现H.264格式1080P每秒30帧编码。

今年TI将推出全新的多倍高清So C单芯片DM8168, 集成了1GHz主频Cortex-A8与1GHz主频C674x的DSP核心, 并集成了多个新版本的HD VICP, 还有新一代的VPSS。DM8168所提供的性能比DM6467的1GHz版本的视频压缩性能可提升4倍, 可同时支持H.264编码能力为3个1080p每秒60帧, 或多达30个D1通道。基于独立运行的HD VICP, DM8168不仅可支持高清分辨率的H.264、MPEG-4、VC1编解码格式, 而且可以支持AVS和SVC标准。作为一个创新型高清视频处理子系统, VPSS可实现更好的视频性能, 从而提升了高清视频的预处理与后处理功能, 因而可以更低的比特率支持更高质量的视频, 全面满足视频安全与视频通信应用的需求。C674x浮点与定点兼容的DSP核心, 全部的资源可以支持高级视频分析, 或者高级音频处理算法。VPSS所集成的增强型2D与3D图形加速的创新可使新型数字视频监控产品的用户界面焕然一新。DM8168的外围接口更为丰富, 包括千兆以太网、PCI E x press、SATA2、DDR2、DDR3、USB 2.0、MMC/SD、HDMI以及DVI等多种接口, 可支持高度灵活的设计方案实施。

DM8168平台完全针对监控硬盘录像机的市场要求而定义, 希望设立全新的性能标准而有所超越, 并以此巩固TI在新一代差异化视频安防产品中的领先地位。基于DM8168的混合型DVR可同时支持十六通道H.264格式D1编码与八通道D1解码, 并实现视频与图像混合功能, 并支持多达三个独立显示器。DM8168可无缝连接四个同为TI的TVP5158多通道视频解码器, 就可无缝捕获多达十六个D1视频通道。TVP5158可自动控制对比度, 降低噪声, 提高压缩比与整体视频质量, 从而不但可取消额外的FPGA与外部存储器, 还可简化设计, 提高系统灵活性。

不断延伸的大集成概念

数字视频监控已经到了集大成的时代, 其中视频压缩编解码在向多格式和高清化方向发展。数字媒体So C经过几度的大集成, 所涉及的不仅是芯片硬件系统上, 而且是在软件系统上的全面集成, 因此将进一步驱动数字视频监控产品和系统的日新月异发展, 于是呈现出不断延伸的大集成的局面。目前市场上也有一些数字媒体So C, 也实现了主控ARM与视频编解码器的集成, 然而这样的视频编解码器完全为ASIC的硬件结构, 不能够根据客户需要支持各种不同编码格式。在TI的达芬奇数字媒体So C中, 既有通用可编程DSP核心以最大限度地支持不同视频编解码算法的需求, 也有通过专用可编程协处理器提供捆绑的视频编解码算法。前者已有不少成功的产品应用, 特别是在无线3G视频服务器中的许多适应性算法需要借助于DSP来实现。后者虽然不具开放性, 但对于一些共性的需求, 也可以通过不断的软件升级来达到。

在我们谈到数字视频监控新的增长点时, 智能视频分析一定是一个热门话题。视频分析从计算机后端分析到前端嵌入式分析, 使得其应用范围大大增加, 目前已开始启动市场化的进程。在这过程中通用可编程的DSP扮演了极其重要的角色, 从DM642到DM6437或DM6435, 许多智能视频分析厂商推出了出色的算法并进入实用。基于现在的达芬奇的C64+核心, 已可实现单片的智能视频应用。未来DM8168的C674x将可提供更加强大的高级智能视频分析性能。

针对数字摄像机的智能应用, TI通过视觉加速器实现了入门级智能视频分析功能, 包括人数统计、警戒区监视、目标物体检测、摄像机防袭和视频目标流处理, 这就是名为DMVA1的业界第一颗智能视频So C。如图3为不同级别的智能视频分析解决方案。

DMVA1不仅可以支持五种入门级智能视频分析功能, 还可支持一路D1的H.264格式的IP摄像机的所有功能, 其实其硬件管脚同DM365完全兼容, 而且现在已经可以支持PSIA的国际IP摄像机行业标准。DMVA已在规划未来各代产品, 也将支持高清, 并提供更加复杂的智能分析性能, 希望将有助于中国的数字监控厂商迅速进入这样一个蓝色的海洋。

公共建筑数字视频监控系统设计 篇8

公共建筑是向社会全体公民或部分公民开放的建筑，包括写字楼、政府部门办公楼、商场、银行证券大楼、宾馆酒店、娱乐场所、图书馆、学校、科研院所、医院、体育场馆、机场、车站、桥梁等。这些建筑具有面积大、人流量大，人员结构复杂等特点。在社会治安状况日益复杂，群体性事件、恶性治安案件多发，特别是全球恐怖主义势力活跃的当今社会，公共建筑的安全防范工作变得非常重要。视频监控作为一种非常行之有效的安保手段，在公共建筑的安全防范工作中发挥着非常重要的作用。本文将以某大型综合性商业建筑项目为例，介绍公共建筑数字视频监控系统的设计。

2 项目概况

某大型综合性商业建筑，集现代购物中心、美食文化村、办公写字楼、度假酒店、休闲广场于一体。整个项目占地面积400000m2，东西方向约800m，南北方向约500m，可分为北、中、西三个区域，其中东区为美食文化村和度假酒店，中区为休闲广场，有酒吧、咖啡厅等设施，北区为购物中心和办公写字楼。

基于用户的需求，本项目需要建设一套高效、可靠、先进的视频监控系统。整个项目设置600个监控点(北区450个、中区50个、东区100个)，在北区和东区各建立一个安保监控中心，东区的监控中心兼管中区的摄像机，北区的监控中心作为整个项目的总中心，级别高于东区监控中心。

3 项目分析

3.1 视频监控体系

在视频监控系统的设计中，首先需要分析的是应采用何种视频监控体系。本项目定位高、业态组成复杂、占地面积大、投入运营后人流量大，因此考虑采用数字视频监控系统。

如表1所示，与模拟视频监控系统相比，数字视频监控系统在功能上有着明显的优势。数字视频监控系统逐步替代模拟视频监控系统是大势所趋，是监控行业发展的必然趋势。

3.2 典型数字视频监控系统结构

如图1所示，数字视频监控系统由视频采集、视频传输、视频管理与存储、视频图像显示等几个部分构成。

(1）视频采集设备

数字视频监控系统的视频采集设备包括模拟CCD摄像机(配合编码器)、IP摄像机两种。前者是通过编码器对所拍摄的视频图像进行编码，将模拟信号转换为数字信号，再利用TCP/IP协议在网络中进行传输;后者则是本身具备数字视频输出接口(以太网接口)，可直接连接网络交换机，输出数字视频图像。

(2）视频传输

数字视频监控系统的传输系统由网络交换机及其链路组成。通常在公共建筑中，数字视频系统具备独立的计算机网络，网络设备包括接入层交换机、汇聚层交换机、核心层交换机。

(3）视频管理与存储

对数字视频监控系统的管理可以通过系统的平台来完成，这个平台可以是软、硬件分离式的平台，也可以是软硬件一体的嵌入式平台。借助管理平台，可以对整个系统中所有的设备进行参数配置、性能管理、资源调整、权限分配;还可以通过接口实现数字视频监控系统与其他弱电系统的深度集成，极大扩展视频监控系统的功能空间。

视频图像的存储由磁盘阵列来完成。磁盘阵列拥有巨大的存储空间和良好的扩展能力;基于RAID技术的磁盘阵列更具有超高的可靠性，在磁盘损坏的情况下仍可以保证图像的正常存储不受影响。

(4）视频图像的显示

视频图像显示系统主要由视频解码器和显示终端组成。解码器是将数字视频信号还原为模拟视频信号输出的设备。显示终端包括监视器或大尺寸的液晶、DLP、等离子屏幕等设备。

3.3 数字视频监控技术

选定了监控系统的体系架构后，就要针对数字视频监控系统的关键技术进行分析，具体内容包括数字视频编码方式的选择、传输网络规划、视频存储方式选择。

3.3.1 数字视频编码方式

常见的数字视频编码格式包括：MPEG-2、MPEG-4、M-JPEG、H.264、Wavelet(小波压缩)。

(1) MPEG-2

MPEG-2是音频、视频信息压缩的编码标准，于1992年被ISO/IEC批准为正式标准，正式标准编号是ISO/IEC 13818，用于广播、有线电视网、电缆网络以及卫星直播的广播级数字视频传输。

(2) MPEG-4

MPEG-4是音频、视频信息压缩的编码标准，于1998年11月被ISO/IEC批准为正式标准，正式标准编号是ISO/IEC 14496。通过对帧重建技术的运用，MPEG-4比MPEG-2用更少的数据和更窄的带宽传输更高质量的图像。

(3) H.264

H.264是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组(JVT)制定的新一代视频压缩编码标准。该标准在ISO/IEC中被命名为AVC (Advanced Video Coding)，作为MPEG-4标准的第10个选项;在ITU-T中则被正式命名为H.264标准。H.264能够在较低带宽(2M以内)下实现高质量(类似DVD画质)的图像传输。在同等的画质下，H.264比上一代编码标准MPEG-2平均节约64%的传输码流，比MPEG-4 ASP平均节约39%的传输码流。H.264技术还具备容错能力强、网络适应性强等优势。更强的对信道时延的适应性使得H.264既可应用于低时延模式以满足实时业务，如电视会议等要求，又可为无时延限制的应用，如视频存储等所用。更高网络适应性则表现在H.264采用“网络友好”的结构和语法，加强了对误码和丢包的处理，从而提高了解码器的差错恢复能力。H.264在编/解中采用了复杂度可分级设计，即可以对图像质量和编码进行分级，以适应复杂度不同的各种应用需求。

(4）小波格式

小波格式并非一种视频压缩编码标准。小波变换是与傅立叶变换类似的数学算法。目前H.264 SVC (Scalable Video Coding，可调视频编码)中已经使用了离散小波变换方法，其特点是：

◆压缩比高，压缩速度快，压缩后能保持信号与影像的特征不变(失真小)，且在传递中可以抗干扰;

◆支持点对多点传输，同一流媒体码流可以支持不同的网络带宽、多种分辨率的显示、存储等应用。

本项目选择采用H.264编码格式的视频编码器。

必须注意的是，数字视频编码器的输出方式必须为双码流，一路码流供实时查看使用，另一路码流供存储使用，两路码流的码流大小、帧率、分辨率均可独立调节。此外，编码器还必须支持单播和组播两种输出方式，这是因为一旦有紧急情况发生，会出现多点观看同一幅关键图像的需求。当需要在所有的监视器和大屏上同时显示同一幅图像时，必须启动组播传输方式，确保此幅关键图像的正常传输。

3.3.2 网络规划

在本项目中，计算机网络的规划对数字视频系统的建设是非常重要的。采用H.264的编码方式传输一路D1分辨率(720×576)的25帧/秒的全实时数字视频图像所占用的网络带宽大约是2Mbps。照此计算，本项目总计有600个视频监控点，总的带宽需求是1200Mbps。

供视频监控系统使用的计算机网络的规划，如图2所示。

在北区网络机房设置核心交换机，在北区办公写字楼和购物中心的弱电间设置接入交换机，并通过室内光纤与核心交换机构成星型连接，接入交换机的端口带宽为100M，核心交换机与接入交换机连接的端口带宽为1000M。北区共有450个摄像机，总的带宽需求为900M。

在东区网络机房设置核心交换机，在东区度假酒店和美食村的弱电间设置接入交换机，并通过室内/外光纤与核心交换机构成星型连接，接入交换机的端口带宽为100M，核心交换机与接入交换机连接的端口带宽为1000M。东区共有100个摄像机，总的带宽需求为200M。同时，在中区休闲广场的弱电间设置接入交换机，并通过室外光纤与东区核心交换机构成星型连接，接入交换机的端口带宽为100M，核心交换机与接入交换机连接的端口带宽为1000M。中区共有50个摄像机，总的带宽需求为100M。

在北区网络机房与东区网络机房之间敷设光纤链路，通过1000M端口连接两个区域的核心交换机，实现整个园区的网络连通。

3.3.3 视频图像存储相关内容的规划

(1)对于数字视频监控系统，图像的存储设备至关重要。通过对比磁盘阵列与硬盘录像机(如表2所示)可知，网络硬盘录像机已经不能满足本项目的使用需求，采用磁盘阵列作为本项目视频图像的存储介质是非常合适的。

(2)采用何种存储架构也是一个值得分析的问题。通常的存储架构有DAS、NAS、FC-SAN、IP-SAN几种。由表3可以看出，本项目这种数据量大，要求可靠性高，同时兼顾性价比的项目，非常适合采用IP-SAN。

(3)确定了图像的存储设备和存储架构之后，还需要计算视频图像存储的容量。按D1分辨率图像的码流为2Mbps计算，则1路图像存储24小时的存储容量为：

按照公安系统的要求，公共场所的视频监控图像应能够以D1分辨率24小时实时存储30天以上。照此计算，1路图像30天的存储容量为0.62TB

此外，要考虑到磁盘阵列在进行冗余备份时会用一到两块硬盘做RAID，且总的磁盘空间要有10%左右的预留，因此实际的存储容量要大于0.62TB。

4 系统设计

通过以上各章节对本项目的分析，可以得出一个本项目数字视频监控系统的解决方案：采用模拟摄像机及H.264格式视频编码器作为图像采集编码设备，利用网络交换机组建接入100M、骨干1000M的视频监控网络，采用IP-SAN视频图像存储架构，以数字视频监控管理平台作为整个系统的指挥中枢。

4.1 系统结构设计

本系统共设置北区、东区两个监控中心，北区监控中心作为整个系统的总监控中心。系统总体结构示意图，如图3所示。

北区共有450个摄像机，视频图像通过同轴电缆接入相应楼层的弱电间，由安装在弱电间内的视频编码器进行数字化编码后接入网络。各楼层的交换机通过室内光纤以1000M的带宽接入网络机房核心交换机。视频管理服务器和IP-SAN磁盘阵列安装在网络机房，接入核心交换机。在北区监控中心设置接入交换机，并通过室内光纤以1000M的带宽接入网络机房核心交换机，监控中心内的视频解码器和管理工作站都与此交换机连接。

东区及中区共有150个摄像机，视频图像通过同轴电缆接入相应楼层的弱电间，由安装在弱电间内的视频编码器进行数字化编码后接入网络。各楼层的交换机通过室内光纤以1000M的带宽接入网络机房核心交换机。视频管理服务器和IP-SAN磁盘阵列安装在网络机房，接入核心交换机。在东区监控中心设置接入交换机，并通过室内光纤以1000M的带宽接入网络机房核心交换机，监控中心内的视频解码器和管理工作站都与此交换机连接。

北区核心交换机和东区核心交换机通过室外光纤，以1000M的带宽进行连接，用户可以在北区的总监控中心通过这条链路查看东区摄像机的图像并对东区PTZ摄像机进行控制。

4.2 系统存储容量计算

根据摄像机的数量和视频图像的编码格式、分辨率、存储时间等因素，可以计算出磁盘阵列的存储容量。

北区共有450个摄像机，根据上文列出的计算公式，按存储30天计算，所需的存储容量为279TB，再加上10%的预留空间，得到实际的存储容量为307TB。

本项目选择的磁盘阵列可容纳24块硬盘，采用RAID5技术，使用1块硬盘作为备份盘。如每块硬盘的容量为2TB，则每台磁盘阵列的实际存储空间为46TB，北区需要使用7台这样的IP-SAN磁盘阵列。

东区和中区共有150个摄像机，按同样的方式计算，实际的存储容量为102.3TB，需要使用3台IP-SAN磁盘阵列。

5 数字视频监控发展趋势

数字视频监控系统从诞生到今天，已经取得了长足的进步。“模拟CCD+数字编码器”的架构已经日趋成熟稳定，数字监控系统未来的发展方向是什么?笔者认为，未来数字视频监控发展的方向将是摄像机IP化、传输网络多样化以及视频应用智能化。

IP摄像机，也叫做网络摄像机，其创意可能早在数字视频监控诞生之时就已经产生，但是由于诸多原因的限制未能像视频编码器一样得到大面积的推广。IP摄像机的优势在于使用简单、布线方便(可将视频线、控制线、电源线合一)、图像像素高(目前市场上已经有200～300万像素的IP高清摄像机在实际项目中得到应用)。长远来看，IP摄像机必将取代“模拟CCD摄像机+编码器”的模式，成为视频监控领域的主流。

目前，3G网络和城市无线局域网正得到大力推广。而不论是模拟摄像机还是网络摄像机，都要受到布线问题的困扰。如果摄像机搭载3G模块，布线的问题将迎刃而解。众所周知，3G网络是一个传输速率比较高的网络，目前某运营商实现商业化运营的3G网络，可以提供上传3M、下载7M的网络带宽，且稳定性非常好。如果有朝一日，3G网络摄像机产品真正成熟起来，必将在监控领域掀起一股3G风潮。同样，当城市无线局域网建设到一定程度的时候，无线网络摄像机也会大行其道——毕竟城市无线局域网的带宽可以达到54M，这将使得高清视频图像(200万以上像素，1080p分辨率)的远距离传输成为可能。

目前，智能视频分析技术在市场上的应用还不是很广泛。长时间以来，人们对视频监控系统的应用绝大多数都是对视频录像的查看，尤其是公安部门。监控录像为公安部门破案提供了巨大的帮助，但是其作用总是在事后体现。而若能在犯罪或事故发生或即将发生时及时发现，将会为社会挽回巨大的损失。智能视频分析系统的作用就是在异常情况发生时自动地进行报警，使监控系统使用者能够在第一时间发现异常情况，及时作出处理。

目前的智能分析系统能够对非法入侵、人员异常聚集、可疑丢弃物、锁定物品丢失等情况作出反应，发出警报，但由于视频分析算法的不完善和成本的相对昂贵，尚未得到大面积的应用。笔者相信，未来随着智能分析算法的完善、成本的降低，智能视频分析技术必将得到广泛的应用。

参考文献

[1]安全防范工程技术规范 (GB50348-2004) .

[2]毕厚杰.新一代视频压缩编码标准H.264/AVC.

数字视频监控系统的设计与实现 篇9

1 视频监控系统概述

目前常规的数字视频监控系统, 通常采用C/S结构进行搭建, 其职能除了需要能够实现通过前端监控设备从环境中获取到相应的视频数据, 并且通过网络传输至数据中心以外, 还应当能够实现对于系统内部不同设备的妥善管理, 以及告警职能的完善, 除此以外, 对于用户的管理同样也应当包括在数字视频监控系统之中。在这样的需求环境之下, 需要首先对常规的数字视频监控系统从软硬件两个方面有所深入认识。

就软件角度看, 数字视频监控系统自下而上可以大体划分为三个主要的层面, 即数据层、中间服务层以及业务应用层。其中数据层包括DVR数据接口、监控数据库、多媒体数据库以及存储池等, 用于实现分布式的数据获取和存储。中间服务层则包括负载均衡平台、任务管理系统、用户授权管理以及数据检索引擎等几个主要方面, 该层面用于实现不同厂家不同型号的DVR、云台、报警主机及其他硬件设备进行兼容, 并为业务应用层提供统一接口, 使系统实现管理、配置、检索硬件设备等功能。而业务服务层则包括对系统内的多项设备进行妥善配置和控制、实现对于存储资源的统筹管理、流媒体检索与转发, 同时承担面向用户的需求满足与展现。该层主要实现监控系统平台的相关业务逻辑, 并提供监控平台与用户的交互界面。

而从硬件的角度分析, 一个完整的数字视频监控系统包括监控前端、传输网络、监控中心平台以及监控终端四个部分。监控前端设备主要指数据获取端口, 包括摄像头等, 通常摄像头通过接入DVR将视频信号转换为数字信号再进入监控系统, 同时在DVR中保存回放录像数据。数据进一步通过传输网络传输至监控中心平台, 展开对于数据的进一步识别和存储, 监控中心则包括流媒体服务器、管理中心服务器、集中存储服务器、设备代理服务器以及报警转发服务器等, 并且执行多项对应功能。最后, 监控终端负责实现人与系统之间的交互以及数据展现等。

2 数字视频监控系统的设计分析

通过对数字视频监控系统的初步了解, 可以发现其系统相对复杂, 而想要面对同样负责的环境需求实现有效服务, 必须对其展开有效规划和设计, 才能取得良好效果。

从硬件的角度看, 需要从DVR主机、数字矩阵主机、系统监控管理主机以及分控主机几个方面施以重点考虑。

对于DVR (硬盘录像机, Digital Video Recorder) 主机而言, 通常通过在计算机中加入视频采集压缩卡予以实现。在选择的过程中, 性价比是必须考虑的重点问题, 通常是需要重点考虑的。除了主板、芯片和电源、内存以外, 音视频采集压缩卡以及显卡也是需要重点考虑的方面, 并且需要依据实际工作情况, 以散热作为重点对机箱展开选择。应当确保DVR系统能够对Win系统实现良好支持, 并且能够实现全中文界面的显示, 在易用性方面表现良好。此外, 确保此设备能够与告警、门禁、消防等相关系统保持良好兼容, 并且能够自行对本地数据展开简单的管理, 同时实现必要的数据安全保护职能。而对于数字矩阵主机的选择, 本质上相当于在计算机主机中嵌入音视频解码卡来实现, 其价值相当于将系统中DVR主机发送的数字信号进行还原, 从而实现对于展示的支持。

对于系统监控中心管理主机的设计, 应当注意其保持开放的状态, 并且能够对相应的监控管理软件实现良好支持, 从而能够通过软件对远程的DVR主机以及相关设备实现良好管理即可。在网络环境下, 当前所采用的系统监控中心管理主机通常也都具有良好的网络特征, 除了能够支持分控软件相关功能以外, 还能够面向整个监控系统的工作目标展开统筹管理。对于分控主机的设计, 更多的时候仅仅表现为一台安装有分控端软件的普通PC主机, 但是必须要求能够保证分控端可以通过菜单形式实现对于某台DVR主机的控制, 并且能够支持动态IP地址, 具有网络回放功能且远程支持监控云台镜头等。

除硬件层面的设计以外, 对于软件层面同样应当给予必要的考虑, 除了需要对常规的操作系统等相关软件实现良好兼容和支持以外, 还需要重点考察数字监控软件以及网络分控软件两个方面的设计方案。对于数字监控方面而言, 作为整个系统的数据枢纽系统, 其负责采集多个前端设备的数据信息, 并且面向不同客户端以不同的需求供给形式展开服务。而对于网络分控软件而言, 其主要职责在于面向各主机端软件传送各类的信息请求, 同时也可对服务器端软件所发出的响应做出及时的处理。只有硬件和软件两个层面同时实现良好的设计, 才能构建起顺畅工作的完整数字视频监控系统。

3 结论

数字视频监控系统, 在当前工作环境中已经成为不容忽视的重要支持系统。唯有对其展开妥善的分析和设计, 以需求作为出发点, 以技术做出重要支持, 才能构建起完整有效适用的数字视频监控系统, 也才能切实支持组织更好运行。

参考文献

[1]刘沂.数据压缩与传输技术在远程视频监控中的应用[J].天津冶金, 2011, 23 (2) .

数字视频监控系统在机场的应用 篇10

数字视频监控系统经历了两个发展阶段: (1) 20世纪90年代末准数字化本地视频监控系统 (典型产品:数字硬盘录像机DVR) ; (2) 近年来, 以数字视频处理技术为核心, 综合了视频压缩、嵌入式系统、网络、存储、软件和智能分析等技术的全数字化视频监控系统。

全数字化视频监控系统不仅具有DVR的优点, 并且把监控中心和网络所连接的所有监控目标组合成一个系统, 使视频监控真正实现远程、实时、集中的功能, 系统数字化、网络化、智能化已成为一种发展趋势, 并逐步进入大规模商用阶段。

安全是机场管理的重中之重, 涉及运行指挥中心、跑道、航站楼、空管、货运、消防、车库、边检、公安和海关等多个管理单位和部门, 各单位部门对于机场各区域的安全管理既相对独立、又有交叉。因此, 视频监控的规模大、范围广、用户需求复杂, 数字视频监控系统因具有直观、可视、方便查询、技术实现灵活和易扩展等特点成为机场安全防范的重要手段, 同时监控方式也逐步由事后被动报警向主动管理方式转变, 即逐步实现智能化监控, 以提高监控管理效率。

1 概述

浦东国际机场T2航站楼总建筑面积约50万平方米, 航站楼由主楼、连接廊和候机长廊三部分组成, 站坪近机位42个, 此外还新建约17万平方米的一体化交通中心及相应的高架、地面道路。T2航站楼按照主楼满足年旅客吞吐量4200万人次规模规划设计, 布置有10个办票岛 (约350个值机柜台) , 设置了与旅客流量相符的海关、边检、检验检疫、安检等各类通道。从机场安全、有序的运营角度出发, 面对此庞大、复杂的区域设置, 如何进行全方位的空防管理和运行管理至关重要。

在系统建设初期, 经过对需求及市场技术的调研, 初步确定监控采用数字视频技术, 同时也发现一些在具体应用实施中可能存在的问题。

(1) 实际应用方面, 以网络为数字视频信息的传输平台, 采用数字视频压缩、存储、视频应用软件和图像识别分析技术实现数字化监控, 各方面数字技术已趋于成熟, 但大型应用案例并不多, 在实际应用方面仍有待进一步研究和实践。

(2) 在软件集成操作平台方面, 常见的基础平台都主攻网络监测和楼宇控制自动化方向, 在视频监控领域则尚未形成世界、国家乃至业界的平台标准。但由于图像的直观性, 各个用户功能系统都希望参与到CCTV系统的调用、联动中。规模的庞大和系统的复杂, 要求机场建设集成化视频监控系统时必须引入综合平台的技术和理念, 逐步形成一些企业级的安防建议标准。

通过浦东机场二期安防系统的建设实施, 在数字视频采集、网络传输、海量数据存储、系统联动及应用软件等方面进行了初步研究与实践, 克服了相关技术难点, 本文从系统现场设计、系统方案、应用软件及接口、系统实施、调试及智能化建设等几方面进行了总结, 形成了对数字系统实施的一些体会和建议。

2 现场设计

现场设计包括摄像机等现场设备布点设计及后端各类机房规划。

基于用户需求的布点设计是系统方案设计的基础, 整个系统方案及应用软件都围绕各用户的详细需求而展开, 如果在设计阶段没有很好的明确这些需求, 后阶段的方案设计、系统配置及软件应用都存在很大的不确定性。

机场物理空间大, 用户需求复杂, 为此, 在设计院进行布点设计阶段, 就组织进行各类用户的需求调研、汇总及专题讨论, 通过对机场十余个用户的调研、深化设计和建设期间的设计“回头看”, 并经过反复测算、修改、协商, 在综合了人防、物防、技防的前提下, 按照“科学布局、合理设置”的原则最终确定了2000余个监控点, 确定了系统规模、摄像机物理分布、各类机房布局, 实现了对整个T2全方位的监控覆盖。为机场安全监视、设备监控、生产运行提供了有效的技术防范手段。

系统各类机房功能上划分为前端设备汇聚机房、核心设备机房、分控机房三类, 汇聚机房负责前端设备的接入, 核心设备机房主要放置核心网络设备、服务器、存储等设备, 分控机房为最终用户进行操作应用的场所。

作为前端摄像机的接入机房, 一般有两种方式, 一种是直接接入到附近的弱电间 (距离近, 100m以内) , 另一种是接入到较集中的汇聚机房 (平均距离300m左右) , 前者的好处是布线距离短、灵活, 后者的好处是汇聚相对集中, 便于系统设备的合理优化利用, 系统实施灵活性较大, 两者投资差别不大, 考虑系统的稳定及实施的简单灵活, 浦东机场采用后者方式。

整个监控系统共设置了2000多个监控点、12个视频汇聚接入机房和18个分控中心。监控点按照就近原则接入视频接入机房, 各接入机房、分控中心均相对独立, 互不影响, 即使某个机房出现停电、光缆故障等也仅会导致该机房内的视频不可用, 不会影响整个系统的运行。这种分布式架构减少了单点故障对整个系统运行的影响, 降低了系统的运行风险。具体摄像机接入机房和各分控中心布局图如图1所示。

3 系统方案

针对浦东机场T2航站楼面积大、功能区划复杂的特点, 传统意义上的模拟监控概念大多已经不再适用, 经过充分的考察、论证比较, 最终系统采用了数字化、网络化、分布式的系统结构, 同时物理结构上集中与分布相结合, 集中便于实施与管理, 而系统逻辑结构上的分布使系统负载适当均衡。

数字视频监控系统通过设置于各个接入机房的数字视频编码器 (Encoder) 收集前端摄像机模拟视频信号, 进行数字采样、压缩编码, 通过高速计算机网络传输到本地或中心的网络视频录像服务器 (NVR) 进行存储。此外在各个监控中心设置视频工作站 (WS) 和数字视频解码器 (Decoder) , 以软、硬解压缩两种方式还原视频信号供相关人员在计算机以及专业监视器上进行各种操作和监视。

浦东机场数字视频监控系统总体结构示意图如图2所示。

数字视频系统按视频数据流程分为:数字视频采集、数字视频网络传输、数据网络存储及软件应用等。主要包括:前端摄像机、数字编解码、数字视频管理和操作软件、数字视频存储、视频专用网络及视频智能化分析等软硬件设备。

(1) 数字视频采集

完成摄像机图像数字化并使其在网络中传输, 关键设备为摄像机及编解码设备。

(1) 前端摄像机部分

针对新航站楼的特点和各分区的功能需要, 并结合摄像机安装位置的不同, 采用了包括一体化室内球形摄像机、一体化室外球形摄像机、一体化室外云台摄像机、室内半球固定摄像机、电梯摄像机、室内固定枪式彩色摄像机、室内固定枪式黑白摄像机、室内云台变焦彩色摄像机、室内云台变焦黑白摄像机等9种类型, 来满足不同单位 (业务) 的监控需要。另外部分特殊监控点位还配置了高灵敏度的拾音器进行视音频同步录制, 保证了事件完整回溯, 满足了特定监控需要。

摄像机根据业务需要划分成了边防、POS、门禁、航站楼进出通道、安检、登机桥、行李、飞行区、停车库、电梯、道路、公共区域等12大类。所有前端监控信号通过视频电缆按照就近原则接入汇聚机房, 前端电源则由就近的弱电间集中供电。

摄像机在制式、电源及控制方面都比较标准化, 制式方面:国际上三大视频制式已经标准化, 中国标准为采用PAL制;电源方面:多为12V DC或24V AC两种, 及发展中的POE, 各个厂家都支持, 所有摄像机全部采用24V AC供电, 便于信号同步;PTZ控制方面:目前大多数的PTZ协议都是基于PELCO或者支持PELCO协议。

(2) 数字编解码器部分

视频编码器主要将模拟视频和控制信号转换为数字视频和控制数据流, 同时还接入拾音器信号、手动报警按钮和商场门磁报警器的报警信号, 并可输出继电器信号来驱动外部报警设备。

目前国内外大型的数字安防项目 (1500路以上) 采用的视频编码技术主要以MPEG-2和MPEG-4为主的使用空间及时间冗余的技术。H.264属于最近几年刚刚兴起的编码技术, 是当前的热点, 但产品还不成熟, 大型应用案例少。

从产品标准化方面看, 各种编解码格式还不标准, 即使两家都是标准MPEG-4格式编解码器, 仍然无法互相解码。实际上, MPEG-2/4或H.264等仅仅是大的轮廓, 各个不同厂家在这个大的标准下都有自己的小标准, 所以相互之间无法通用, 因此这部分设备是无法实现标准化的。当然, 现在有部分专业生产编解码设备的厂商, 其提供标准开放的API, 但必须得到相关软件商的开发与支持, 然而软件商本身也不开放。

由于系统必须按期保质完成, 因此考虑采用目前主流技术产品, 经过严密的招标流程, 最终选用了技术较成熟、产品稳定、图像质量较好的MPEG-2编码技术, 系统采用NICE公司的嵌入式数字视频编解码设备, 采用MPEG-2编码格式进行视频压缩、视频传输和视频存储, 最高支持PAL制式下720×576像素、4CIF分辨率、25fps实时编码, 并可灵活向下调整。

在汇聚机房按照“同类型的摄像机接入同类型的编码器”原则, 将摄像机接入到MPEG-2视频编码器, 然后通过安防网络将视频信息传输到网络视频存储服务器进行存储。

(2) 数字视频网络传输

网络系统是数字监控系统的基石, 数字视频监控系统所有的视音频、报警和控制信号通过独立的视频专用网络传输, 是一个集数据、视频为一体的网络通信平台, 网络中既有实时视频码流、录像码流、又有回放码流, 流量非常大, 因此必须做好网络系统的规划设计。

视频网络连接系统各类汇聚机房、核心设备机房及分控机房, 如汇聚机房、联合设备机房、安全、供油、安检、卫检、行李、边防、海关、商业、消防、车库、出入境等。网络中接入的摄像机总数约为2200路, 每路图像的码流为2Mbps~6Mbps, 绝大多数图像的码流固定设置为3Mbps~4Mbps。所有摄像机的模拟视频流量汇聚至相应的汇聚机房内的编码器转化为数字流量, 然后进入网络传输。

(1) 网络结构

采用三层网络架构, 即将网络分为:核心层、汇聚层和接入层。以TOC为核心, TOC内两台核心层交换机作为整个网络核心, 统一提供与各汇聚点和所有外部单位接入点的互联, 实现全网的数据交换。模块化的网络架构设计使网络的深化设计更为灵活, 同时方便网络的实施和排障。

◆接入层:主要用于提供大量终端用户的接入。

◆汇聚层:主要用于对不同用户组的隔离, 同时在VLAN中, 将网络故障限定在一个可接受的范围之内。此外, 汇聚层提供了各种基于策略的连接。

◆核心层:是快速交换的骨干, 具有高可用性和对于网络变化快速适应性。

整个系统采用双核心、双链路设计, 每台汇聚交换机均通过双光纤路由分别接入到两台核心交换机, 有效避免单点失效, 充分保证了设备间的互联。同时系统还提供充分的冗余备份, 一方面最大限度地减少故障的可能性, 另一方面保证安防网络系统全网路由能快速收敛。

按照设计阶段用户需求分析, 考虑到广播风暴的问题, 将用户应用类型分为:边防、POS、门禁、航站楼进出通道、安检、登机桥、行李、飞行区、停车库、电梯、道路、公共区域等12类, 每种应用相对较为独立, 且对应摄像机的点位相对集中。按照机房布局的实际情况, 在网络将以上每种应用划为一个逻辑区域 (VLAN) , 将应用划分为逻辑区域有以下优点:实现区域间的相对独立, 有利于区域内部的故障隔离;便于实现基于区域的访问控制。

基于以上的逻辑区域划分, 同时结合三层网络架构的相关设计, 将各个逻辑区域对应到三层网络架构的汇聚层上, 每个汇聚层设备上以及其所连的接入层设备上均只连接对应应用类型的终端。

考虑到码流对网络的影响, 不仅设计采用了以组播为主的工作模式, 还在各汇聚机房与TOC联合主机房之间设计了多个双千兆链路, 甚至在部分的采用了双万兆链路。为数字系统的顺畅的调用、存储和回放提供了足够的带宽资源。

(2) 传输协议

考虑到系统存储和调用的效率, 设计在各汇聚机房和TOC联合主机房之间的网络采用了二层协议, 保证了系统存储的高效率, 降低了延时;同时在各监控中心与TOC联合主机房之间采用了三层路由协议。

视频网络从流量上来分析是一个典型的点到多点的应用网络, 数据流从编码器发出给相应的接受者 (如NVR、工作站、解码器等) 。TCP/IP技术一般都是针对点到点的传递或者广播的方式传递, 对于这样需多点传送的数据传递方式, 传统的技术需将这些大量的流业务复制多份来发送, 这样对整个网络带宽的消耗以及对网络设备的压力是可想而知的。组播技术不需服务器针对不同的目的地址复制多份相同内容, 然后交递给网络传递, 它仅仅需要一份, 由路由器、交换机支持组播的特性, 去分别向加入了这个组播组的用户传送。当然, 组网的所有网络设备必须具备组播感知 (Multicast Aware) 的高级能力。

因此构建一个标准、完善的视频网络建议采用组播技术, 在域内采用PIM-SM作为组播路由协议。网络中各汇聚交换机被选取为对应应用的RP, 负责对应区域能的组播源的注册服务。由于大部分组播的流量一般只在各逻辑区域内, 在网内组播用户对组播RP的发现采用静态映射, 同时使用ACL来实现跨区域的组播调用;在需要开通组播业务的核心层、汇聚层和接入层的路由器及三层交换机上启动PIM-SM组播路由协议;在二层交换机上运行IGMP-Snooping。

此外, 网络方案还在冗余、可靠性、网络安全性及管理方面进行了考虑。

(3) 海量数据网络存储

不论是数字系统还是模拟系统, 存储 (录像) 系统都是监控系统中最为关键的环节, 而性能优良、稳定的存储设备是实现高可靠录像的前提。

网络视频存储服务器 (NVR) 主要负责前端视频信号的存储和回放。每台NVR具备管理64路视频的能力, 根据录像、回放比例按照7:3的要求, 并适当考虑余量, 每台NVR按照管理40路视频来配置。

需要强调的是, 在本系统中客户端对实时视频的调用不经过NVR服务器转发, 这大大降低了NVR服务器的负载, 避免NVR服务器成为系统瓶颈。

对于海量的数字视频, 存储系统的负荷是非常大, 系统需要24小时不间断的工作, 数据需要不断的写入, 同时可能伴随部分访问, 读写操作同时存在;为满足系统延时小的要求, 对系统数据吞吐率性能要求很高。

因此必须事先对带宽进行详细计算, 此外, 还需要计算实际所需要的存储磁盘空间, 并确定初步模拟测试方案, 对磁盘存储性能进行测试, 计算过程需要假定以下参数:存储系统吞吐率、需要存储的通道视频数、每个通道的视频码流、视频读写百分比、磁盘存储空间需求计算等, 计算方式为:存储空间=摄像机数×码流 (Mbps) /8×录像时间×10242/10004。例如40个摄像机, 每路边码流3Mbps, 计划保存7天, 则:40CH×3Mbps/8× (3600S×24H×7D) ×10242/10004=9.5T, 因为每个摄像机的场景是随时变化的, 即码流是动态的, 因此磁盘空间计算存在一定偏差。此外, 在以上实际所需的存储容量基础上, 还必须考虑到文件系统的开销及组成RAID的开销, 通常以上两种开销各占到裸容量的10%左右。

DAS、NAS、SAN及ISCSI是目前主流的存储技术。DAS是直连式存储, 存储设备直接和服务器连接, 接口为IDE或者SCSI;NAS是网络附加存储, 采用网络技术, 通过交换机连接存储系统 (服务器) , 接口为TCP/IP;SAN是存储区网络, 采用FC (光纤通道) , 将存储系统网络化, 接口为FC (光纤通道) ;ISCSI技术架构类似于SAN, 其将SCSI协议在Internet上传输, 服务器于存储设备之间的连接不是光纤通道, 而是高性能交换机, 其对网络的稳定性要求很高。

经过充分的技术比较和测试, 考虑到本期CCTV对性能和容量的要求, 所以选择了SAN存储, 采用分布与集中相结合的多个SAN区域网络存储方式, 即存储设备集中在一个联合设备机房内, 而服务器对存储的访问采用的是分布式的方式。NVR通过SAN方式访问磁盘阵列, 每个用户类型应用采用一台存储及两台SAN交换机的接入方式, 每台NVR均通过两个4GB的光纤链路分别接入SAN网络的两台SAN交换机, 最大限度的保证存储链路冗余, 使得应用系统能够满足性能, 不会出现应用系统间性能冲突, 安全性也可以保障, 同时可用性也得到体现。

在项目实施前进行充分的测试, 选出最优化的方案, 并要求厂商提供一套存储设备, 配合CCTV集成商做测试, 多次对存储的配置进行优化, 前期多次测试为后期实施奠定了良好的基础, 在此期间视频系统和存储的专家参与系统的方案设计与测试。

(4) 应用软件及接口

软件是数字视频监控系统的核心, 尤其是实现视频传输、管理和操作的核心视频控制软件 (也称为虚拟矩阵软件) , 系统的真正主导是软件平台, 用户通过视频监控软件进行日常的监控功能应用, 系统管理员也需要使用视频监控软件对监控系统中硬件、软件资源进行全面的管理和维护。

整个系统共有约18个分控 (监控) 中心。用户在分控中心进行监控和管理工作。分控中心用户通过工作站、监视器或DLP大屏幕显示墙三种显示方式查看视频图像, 系统提供了一个完整的分布式软件集成管理界面, 保证在安防网络中任何一台工作站上, 只要权限许可就控制、配置和诊断整个数字系统。

目前主流视频系统厂商的基本视频软件主要提供通用的数字视频功能, 专注于数字视频系统本身功能的完善, 往往无法按不同行业用户的需求提供个性化的功能, 但其都为二次开发提供完善的开发工具包 (SDK) 。由于机场系统规模相对较大、用户复杂, 并需要有一定的权限管理, 因此单纯利用原厂商提供的通用的数字视频软件无法满足用户需要, 无法真正发挥数字系统的优势。因此需要根据实际需求, 在视频厂商产品的基础上定制开发更适合用户的客户端软件。

因此, 客户化开发是在基于编解码器和网络录像服务器的数字视频监控系统 (原厂商提供) 基础上, 实现具有常规调看、电子地图、全局权限、报警管理、联动调用、中央事件管理等功能, 这些功能更好地发挥了数字系统的优势。

系统客户化部分包括以下功能模块:客户化客户端软件、门禁联动软件、行李系统接口、中央事件管理系统、系统管理服务器软件及大屏显示控制软件等。软件开发过程包括在用户需求调研基础形成用户需求规格说明书、概要设计、详细设计, 进行开发, 并进行测试及故障排除等。

(1) 客户化部分软件部分主要功能介绍

◆灵活的用户权限和级别

机场视频监控区域众多, 包括候机、到达、中转、联检、行李提取、VIP/CIP等公众区域, 还包括安检、电梯、商业、门禁、桥位、行李分拣、航站楼及交通中心出入口、高速进场路及楼前道路、车库、飞行区等功能区域。

机场内使用视频监控系统的用户包括应急指挥中心、公安、安全局、消防、航站楼管理中心、交通管理中心、安检、海关、机坪管理部门、边防、行李、车库、卫检、供油等近20余类。

根据工作需要, 由于多个用户按职能管理相应区域, 各用户的监控目标各不相同, 对于同一个可控的摄像机存在着并发的冲突调用和控制问题, 需要定制开发一套完善的用户优先级和分配机制, 不同用户对不同区域需要设置不同的监控权限, 实现多区域多权限管理及用户“抢权”管理。

由于国外监控用户的使用理念和使用习惯等方面的因素, 导致国外的数字系统或者模拟系统在用户的权限分配和管理方面比较简单, 没有完整的权限和级别概念。因此原有系统的用户权限不能完全满足机场多用户的复杂权限分配要求, 必须利用SDK软件开发包进行开发, 使得各分控中心的用户对不同类型的监控点具有不同的监控权限和级别, 有些可以调用, 有些不能调用, 有些控制权限高、有些控制权限低, 使系统具有了更为灵活和贴近机场实际需要的权限分配功能。

通过用户权限配置, 可以为每个用户分配所能调用摄像机的权限、制定不同的优先级, 还可对各类用户事件进行管理、检索、查询、统计和分析, 以及对设备的配置管理和运行状态管理等功能进行权限分配。

◆报警预触发录像功能

录像一般有实时录像、定时录像、报警录像等, 报警录像又可分为移动触发录像、手动触发录像、报警事件 (接口) 触发录像等。

但是, 触发报警基本是在事故发生后结束前才启动, 录像记录的也只能是报警触发后的图像。对于事件的事后追踪而言, 其记录资料是不完整的。因此需要实现报警预触发录像功能, 以保存报警触发前数秒至数十秒钟的录像, 对于用户事后对报警事件跟踪判断具有特别意义。

◆电子地图

对于机场这种大型公众场所的视频监控系统, 建筑结构复杂, 监控网点多且分散, 各个监控点的状态信息复杂 (如部分点设置成报警联动录像功能, 部分点设置成定时录像功能, 部分点设置成全实时录像功能等) , 监控中心的工作人员在选择性监控、录像、功能设置时将面临操作复杂繁琐的问题。电子地图功能可以提供全系统监控网点分布示意图, 示意图上可直观显示监控点分布状况以及监控点的预警、报警联动等状态信息, 用户可以在示意图上根据需要自主配置各监控点的功能, 并可快捷提取监控点视频图像, 大大简化用户的功能操作。

◆中央事件管理系统

实现机场运行各类事件及其数字历史图像的统一管理。

◆设备的配置管理、设备运行状态管理

实现对系统内主要设备配置管理, 监视主要设备运行状态

(2) 接口软件

接口软件包括门禁、商业系统、行李系统、消防报警系统等接口。接口需要在不同子系统间进行信息交互, 因此应尽早明确需求, 由于安防系统网络一般为专用网, 与其他系统连接需设置防火墙, 因此系统间尽可能传递控制信号, 即视频流数据尽量不要穿过防火墙。

◆门禁系统联动接口

门禁接口软件分为两部分, 即CCTV-门禁联动服务器软件和门禁联动客户端软件。联动客户端 (联动显示的16画面) 由联动服务器进行控制, 当有开门信息或报警事件时, 联动服务器控制联动客户端软件自动弹出报警点的图像窗口并闪动。当关门或报警消除, 则该图像窗口自动清除。操作员对联动窗口图像感兴趣时, 也可对该图像进行手工操作。

◆行李系统联动接口

行李系统主要对行李的分拣、传送过程进行控制, 视频图像作为重要的技术手段, 提供值班员进行监控。视频系统接受行李系统的切换、控制命令, 将图像切换到行李系统需要的解码器上, 并可对图像进行云台控制。作为被控制的系统, 翻译行李系统发来的控制码, 对CCTV系统进行切换和控制。

◆商业系统接口

商业系统 (以下简称POS系统) 主要对商业的收款机进行控制, 图像系统作为重要的技术手段, 提供值班员进行监控。

(3) 用户监控工作方式

各分控中心根据工作需要配置不同数量的解码器、监视器和监控工作站, 在各分控中心图像工作站实时图像调用、历史图像回放功能, 另外通过解码器将数字视频解码为模拟视频, 分别通过监视墙与工作站两种方式显示视频图像。

在具备监视墙的分控中心, 不仅配置专业的图像工作站, 还配置监视器作为显示终端。通过数字系统虚拟矩阵功能, 分控中心工作站实现对数字视频监控系统的浏览、控制和调用, 同时还完成对监视墙的切换和管理。

在不具备监视墙的分控中心, 用户主要通过图像工作站将视频信号软解码, 显示在工作站显示器上, 通过工作站进行浏览、控制、调用等操作。

4 系统实施及调试

系统开始实施后, 要把握好现场安装环境、设备安装质量及进度、系统同步测试工作。安装环境主要指各类前端设备安装的条件, 如摄像机等设备安装方式, 与装饰如何配合等, 此外, 还应明确系统中主要设备对机房环境的要求, 如电力、空调、承重等。同时密切跟踪机房的实施情况, 设备安装必须在完成详细的深化设计基础上进行, 即对现场设备安装要求有详细工艺要求及进度计划, 同时对安装质量及时进行核查, 避免后期返工现象。

对于这样大型的、国内无同类项目可以借鉴的大规模数字系统方案的合理性在建设初期无法进行彻底验证, 全面、详细的测试是项目成功实施的关键环节, 所有的设计只能说在理论上是可行的, 因为其中有许多环节无法进行真正模拟, 必须经过实际测试才能验证设计的正确与否, 其中存储、网络、视频产品及软件都分属不同产品供应商, 如何保证这些产品能融合为一个可靠的系统, 尤其是数字系统中一些影响实时性能的关键指标, 需要在项目实施过程中进行模拟测试, 以验证并优化方案, 测试分为三个阶段。

(1) 方案初期验证 (模拟测试)

在项目开始前, 针对系统关键设备进行关键性能测试, 如NVR与存储连接的读写性能、编码设备的传输性能及图像质量等, 以验证系统方案基本合理。

(2) 实验室测试与调试

在项目开始实施后, 应建立测试实验室, 并制定实验室测试方案, 在现场设备开始安装后, 依据设备安装的次序及现场条件, 开通已安装完成的部分前端设备, 建立模拟现场环境, 以进行较真实的测试, 测试内容包括各类系统功能测试及部分性能测试, 尽早发现系统问题, 逐步调整并优化各类系统设备 (包括网络、存储、视频设备) 的配置参数。

此外, 客户化部分的软件功能测试也是实验室测试的重点, 因为这部分软件功能的实现直接关系到系统的顺利交付使用, 期间及时与用户沟通, 完善系统功能。实验室测试阶段解决了许多系统技术问题, 为现场调试顺利进行提供了保证。

(3) 现场测试与调试

在设备基本完成安装后, 根据实验室测试的成果对系统进行全面配置, 建立正式的系统现场环境, 并要求部分最终用户到位, 进行全面现场测试, 包括功能和性能测试, 同时对各类接口进行测试。

为此, 在项目进展的不同阶段, 先后编制了模拟测试方案、实验室测试方案和现场测试方案, 并在用户的共同参与下组织、实施了模拟测试、实验室测试和现场测试。测试主要包括了功能测试、压力测试、故障恢复测试、接口测试以及存储系统测试、网络系统测试等。经过多次的全面、详细的测试, 及时的对数字视频系统、网络系统、存储系统等的配置进行了调整和优化。确保了系统正常、稳定的运行。

以存储部分测试为例, 首先对存储相关参数都进行了详细的测试和规划, 包括RAID类型、磁盘划分方式、存储内存参数和磁盘数据分布方式等。项目组在不同参数下测得结果, 并经过产品技术专家的共同分析讨论后, 最终确认了一组最优参数做为存储的配置。为了充分发掘系统的性能, 项目组还从一些细节的参数入手, 例如磁盘数据偏移量设置为128k等, 从而尽可能的提高数据读写性能, 为整个系统的顺利运行提供保证。

存储技术工程师配合视频系统工程师进行设备性能测试。包括性能需求讨论、性能测试等, 并就偏移量参数调整, RAID5分盘方式和应用部分做了近两个月的测试, 根据测试结果做了分盘方面的一些调整, 将一个RAID5的组分成两个2000GB LUN分配到主机上, 以满足操作系统和应用的要求。

经过需求讨论和性能测试后, 最终确定采用RAID5 (9+1) 做为最终的配置, 其优点在于可以同时平衡性能和成本两个方面, 在提供了性能保证的同时能满足视频的存储空间需求。此外, 一个RAID5 (9+1) 磁盘组提供了约4TB的可用磁盘空间供CCTV系统使用, 将约4TB的磁盘空间分为两个2000GB的逻辑卷, 可以避免磁盘被多台主机共享的情况, 进而避免了可能出现的存储性能损失。

在测试、实施等多个环节均和应用部门进行了大量的讨论, 确保了整个应用的顺利运行。通过讨论, 产品专家深入的了解应用的需求, 对存储的内存管理方式进行调整, 如根据应用系统的需要, 将写内存设置为最大, 剩余内存设置为读内存的方式从而进一步优化存储在应用中的性能。

5 数字视频智能化监控

数字系统通过软件实现传统系统矩阵功能, 具有容量大、扩展方便、弹性灵活等优点, 但单纯的数字化视频系统并没有真正发挥数字系统优势, 即并没有因此而减少工作人员的工作量, 系统还缺少智能化的功能, 无法自动分析、识别和处理系统中有用的信息及图像, 无法做到预/报警功能。用户需要的不仅是事后录像的查询, 更希望能通过技术手段实时发现问题, 阻止危害事件的发生, 因此智能化是数字系统发展的方向。

智能化目前主要有两种方式, 一是通过其他具有报警功能的系统将现场发生事件通过接口或集成平台传送到视频系统, 实时联动相关视频图像, 以便工作人员了解现场情况, 及时采取必要的解决途径。另一种方式是通过对视频图像本身进行分析识别, 利用智能化图像视觉分析技术, 将场景中背景和目标分离进而分析并追踪在摄像机场景内出现的目标, 自动发现所需要的信息。用户可以根据视频内容分析功能, 通过在不同摄像机的场景中预设不同的报警规则, 一旦目标在场景中出现了违反预定义规则的行为, 系统会自动发出报警, 实现视频监控智能化。

由于视频分析应用尚处于起步阶段, 但由于分析软件对不同场合的识别能力有差异, 且机场使用经验还不足, 因此选择了人流计数、停车报警及防尾随这几种应用需要较明确的40路图像进行。

6 结束语

(1) 系统难点

本系统实施初期调研阶段, 发现机场对视频监控应用需求较复杂, 而大型的数字视频监控系统在国内应用案例也比较少。技术方面, 数字视频系统涉及数字编解码、网络传输、海量存储及软件等各类技术, 既需要传统视频监控的知识, 也包含了许多IT方面的技术, 同时还需要与多个系统接口进行集成, 并且没有统一的实施标准。系统存在应用需求复杂、时间紧、任务重、国内成功案例少、技术跨度大、系统集成难度高的困难。

(2) 系统成功关键

通过一年多的努力, 系统按设计方案如期与新航站楼同步开通, 系统成功的关键在于:分布式的系统结构;合理、有效的网络设计;科学、精确的流量分析;全面、详细的各种测试;完善、高效的项目管理;严密、周详的施工计划;严格、细致的工程实施。同时, 由于对应用需求、技术等方面认识的局限, 市场上产品标准化方面不足, 系统还存在一定的遗憾, 系统在集成化平台、智能化和标准化方面还应该更进一步。

(3) 系统的进一步发展

由于视频图像的直观性, 机场各用户功能系统都希望参与到CCTV系统的调用、联动中。规模的庞大和系统的复杂, 要求建设机场视频监控系统时必须引入集成化综合平台的理念, 在保证各应用子系统工作独立性的基础上, 通过系统间接口使各个弱电子系统间能够互联互通、无缝集成, 从而达到信息共享、联动控制的目的。但是, 在平台方面, 常见的基础平台都主攻网络监测和楼宇控制自动化方向, 在视频监控领域则尚未形成世界、国家乃至业界的平台标准。

虽然开放、标准、互联互通的是发展的方向, 但目前在数字视频行业内没有统一的行业标准, 各个厂家在进行系统设计及产品开发时还是按照自己的思路去设计和开发, 多数系统还是独立的、封闭的。

因此在系统方案上只能尽可能实现标准化, 在建设过程中逐步引入综合平台的理念和智能化的技术, 总结建设经验, 逐步形成一些企业级的建议标准, 充分考虑系统的集成性、可扩展性、开放性、二次开发等, 使系统横向可与其他弱电信息系统集成, 纵向可在未来扩展时可以不局限于当前厂家的设备而可以灵活选择应用。要求系统设备选型能有一定的标准, 使系统在未来的扩展建设上具有相对的自主权。

摘要：本文从机场视频监控需求的角度, 结合数字视频技术的发展趋势, 通过数字视频监控系统在机场的实施, 阐述了数字视频监控系统的设计方案、系统调试与测试、智能化应用及集成, 为数字安防的大型应用提供可借鉴的案例。

数字化校园监控的设计与实现 篇11

关键词 校园安全；安防监控；周界报警

中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0222-01

现代电子技术快速发展，视频监控系统在校园安全上的成熟应用，使校园的安全防范观念的发生变化，为使师生能有一个安全的学习环境，建立一个高效完善的应急预警、协调指挥的视频监控系统成为保障校园安全必须解决的问题 。视频监控系统作为一种先进的、防范能力极强的数字综合系统成为安全防范技术体系中的一个重要组成部分，该系统通过遥控摄像机及其辅助设备（云台、镜头等），使操作人员能够直接查看到被监视场所的情况，对周边的环境一目了然；更为重要的是，它可以把被监视场所的图象和声音根据需要记录下来，为查询该事件的处理提供了方便条件及重要依据，视频监控系统还可以与其他安全技术防范体系，例如防盗报警系统联动运行，使防范能力更加强大。本文通过实际的工程项目来讲述视频监控工程的施工要点、注意事项。

1 工程需求分析

该学院院本部占地面积52万平方米，全院建筑面积36万平方米，办公區及半地下仓储约占地2.5万平方米，学校围墙周边长约3 500米，校园内有各类建筑19栋，其中高层3栋，多层建筑16栋，门市建筑面积2 000平方米。

安防工作的重点区域是校园各出入口，为达到预警和及时向安保部门反映情况的功能，应该采用相应的视频监控措施。某种情况下，犯罪分子有可能通过翻越围墙等手段等非正常的手段侵入校园，为防患于未然，必须加强周界等部位的安防措施，如采用视频监控及周界防范系统，把好安全防范的第一道关。

学校上下学时间固定，是人员密集区域，因此人流量具有爆发性，非常易在通道出入口、楼梯等部位发生踩踏事件。因此在这些人员密集区域，也应加强监控，这样，一旦发现异情情况可立即采取预案，有效避免事故的发生。

2 系统设计

为师生提供安全、舒适、便捷的生活环境，可构建两道安全防线为该校师生建立一个多层次、全方位、 科学 的安全防范系统，这2道安全防线是：由学校周边防跨越报警系统构成第一道防线，提供声光报警，以防范翻越围墙和周界进入学校的非法侵入者；由学校视频监控安防系统构成第二道防线，对出入学校和主要通道上的车辆、人员及重要设施进行实时视频监控管理。

3 视频监控系统实现

1）大门出入口。校园的校门是整个校园安全防范的重要区域，犯罪分子主要是通过学校出入口强行闯入校园，所以视频监控一定要把好出入口关，预防并及时发现隐患。需在每个门口设置监控点，加强对校园进出车辆及人员的管理，摄像机的选择需要满足在夜晚光线差的时候，也能清楚识别进出车辆的车牌和人员的面貌特征，为校园的管理提供事实依据，实际使用时，采用固定红外摄像机和快速球机的方式，在条件允许的情况下（如网络带宽等满足要求），还可选用高清网络摄像机。

2）校园周界。由于校园周界的围墙一般都是多边形，监控比较困难，是整个校园安全防范最弱的区域，需要在周边围墙处设置多个监控点，以减少人力防范，防止犯罪分子及盗贼翻墙进入，实际设计时考虑到夜晚围墙周边的光线差，并且实现每个监控点可监看范围最大化，实现全方位、24小时、无盲点的监控，本系统采用快速球机与红外摄像机相互配合。摄像机应安装在周界保护范围内，要求摄像机安装时不留盲点。

3）操场、主要路口等。操场、室内等室外区域，人员活动量大，一般容易发生争执和打斗事件，需要在此设置监控点。由于室外监控的范围很大，需要采用一体化智能高速球，进行全景监控。

4）教学楼、办公楼、宿舍楼室和食堂等人员密集区域。考虑到安装在教学楼大门出入口、楼梯口、走廊和食堂大堂内等部位的摄像机要求能看清楚进出人员的样貌，本区域有全天候工作的要求，所以选择红外摄像机。

5）楼梯口、走廊等区域。校园教学楼楼层通道非常多，为了让监控人员实时监控到楼层通道的情况，发现警情能够及时处理，加强楼层通道的管理，减少巡逻人员的劳动强度，需要在教学楼楼层通道区域设置监控点，为教学楼的安全管理提供事实依据。由于该区域具有全天候工作的要求，所以选择红外摄像机。

6）停车场、单车停车棚。校园停放场是整个校园安全防范薄弱环节，该区域面积广泛，为了加强停车场、单车棚车辆和人员的管理，需在停车场、单车棚区域设置监控点。考虑到停车场、单车棚光线差，并且要求能看清楚车辆停放和人员活动情况，因此建议选择红外摄像机。

4 周界报警系统实现

周界探测器由一个发射端和一个接收端组成。发射端发射经过调制的两束红外线，这两条红外线构成了探头的保护区域。如果有人企图跨越被保护区域，则两条红外线被同时遮挡，接收端输出报警信号，触发报警主机报警。如果有飞禽飞过被保护区域，由于其体积小于被保护区域，仅能遮挡一条红外射线，则发射端认为正常，不向报警主机报警。经过调制的红外线光源是为了防止太阳光、灯光等外界光源干扰，也可防止有人故意使用红外灯干扰探头工作。

为了能够更好的对校园的安全得到保证，安装周界对射防盗报警系统是对校园周界实施警戒。报警设备采用四光束红外对射探测器，安装在校园围墙和大门的上方，主动红外对射探测器的发射端和接收端合理放置，防止监控盲区的出现。

主动对射红外报警器即光电入侵探测器，它的工作原理:主动发射和接收红外能量，不随环境的变化而产生误报警或漏报警。一端发射红外能量信号，另一端接收红外信号，由此而形成数条类似 交通 栏杆式的横向线型封锁屏障。因此主动红外光束与空间的接触面很窄，从而最大可能的减少了误报警。

工程中采用日本“艾礼富”红外对射探测器，该探测器具有非常高的稳定性，双光束的配置可将误报减少到最低。在校园的所有围墙上安装红外对射探头，利用接口与总线相联，实行小区周边防范，一旦小区周边有非法者侵入，管理机就会发出报警，指出报警的时间和地点、编号等。

安防系统作为智能校园监控的重要组成部分，该监控系统的完善与否也已成为衡量校园安全环境的重要依据。通过以上设计，从智能分析预警及周界报警预警开始，接着视频跟踪闯入人员，根据事件的危险程度，联动门禁系统及公共广播系统，再配合相应的预案，可以为校园构筑一套严密的安防系统，即可做到严密防范的目的。作者认为各中小学校可根据各自的规模大小选择合理的安全防范系统的组成方案，综合考虑技术的先进性和可靠性及经济 上的可行性，提出适合自己的解决方案。

参考文献

[1]赵海庆.博物馆集成化保安监控系统的设计[J].智能建筑,2009,10.

[2]周遐.安防系统工程[M].北京:机械工业出版社,2008.

[3]秦兆海,周鑫华.智能楼字技术设计与施工[M].北京:清华大学出版社,2007.

[4]戴瑜兴.建筑智能化系统工程设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[5]张公忠.现代智能建筑技术[M].北京:中国建筑出版社,2009.

[6]粱华.实用建筑弱电工程设计资料集[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[7]马鸿雁,李惠异.智能住宅小区[M].北京:机械工业出版社,2011.

数字视频基础简介 篇12

在传统教学过程中, 通过电视机播放的教学视频几乎都是模拟信号, 是通过摄像机的光敏元件将光信号转化为电信号储存在录像带上, 然后通过播放器和电视机, 把电信号还原成视觉信息。数字信号是使用A/D转换器将模拟信号其数字化, 呈现在数字媒体上。一般来说, 直接将模拟信号数字化后的视频是无法或者不建议直接使用的, 因为视频信号数字化后的数据量很大, 非常占用磁盘空间, 给视频的使用带来储存和传播的障碍, 效率较低, 所以必须要对视频进行压缩。

2 数字视频的压缩与文件格式

2.1 MPEG与H.264

MPEG (Moving Pictures Experts Group) 是动态图像专家组的英文缩写, 是在ISO/IEC (国际标准化组织/国际电工委员会) 联合指导下成立的, 专门负责为CD建立视频和音频标准。MPEG是一个标准系列, 包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4。MPEG-1压缩后的码率为1.5Mb/s, 主要用于VCD的制作。MPEG-1中最著名的第三代音频协议被称为MPEG-1 Layer 3, 简称MP3, 成为广泛使用的音频压缩技术。MPEG-2制定于1994年, 压缩后的速率有多种, 应用较为广泛的是DVD制作, 速率为5~15Mb/s。MPEG-4第一版在1998年10月通过, 第二版在1999年12月通过。本标准制定了较低的传输速率情况下, 获得较高的画面质量。压缩后的码率最低可达64Kb/s, 为网络传输视频提供了强大的基础, 因此主要用于虚拟现实、远程教育、网络直播家庭摄像等。

H.26x系列数字视频编码标准是由国际电信联盟 (ITU) 提出的, 其制定的标准有H.261、H.263、H.263+等。目前使用最广泛的H.264标准是国际电信联盟 (ITU) 联合国际标准化组织 (ISO) 共同提出的, 是在MPEG-4技术基础上, 发展的新一代数字视频压缩格式。H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比, 在同等画质下, H.264的压缩比是MPEG-2的2倍, 是MPEG-4的1.5倍, 在同等网络带宽情况下, 可以传输更高质量的视频。因此, 目前网络视频资源普遍都是使用H.264进行压缩。

2.2 常见的文件格式简介

我们在使用数字视频的时候, 通常会发现视频有多种封装格式, 每个封装格式都有其特点, 在不同的使用环境, 可选择不同的封装格式。

AVI格式是由微软、INTEL、IBM公司联合发布的用于windows的视频技术规范。本规范未限定压缩标准, 也就是说可以使用多种压缩算法生成AVI文件, 也必须使用相同的解压缩算法才能播放, 兼容性较差, 并且是采用软件辅助压缩的视频技术。视频文件比较大, 不利于储存和传播。但是其视频画面质量好, 通常对视频原始素材进行封装。

MP4文件格式是基于Quick Time容器格式定义的, 是一个十分开放的容器, MP4文件中的媒体描述与媒体数据是分开的, 并且媒体数据的组织也很自由, 不一定要按照时间顺序排列, 甚至媒体数据可以直接引用其他文件。同时也支持流媒体。因此, MP4封装格式目前被广泛应用, 也是封装高清H.264视频和AAC音频典型格式。

MOV是美国苹果公司开发的基于MAC计算机的视频技术, 如果要在PC机上播放, 需要安装播放插件;RM/RMVB是REAL公司推出的视频压缩技术, 可以把庞大的AVI格式文件压缩到原来的几十分之一, 但是画面质量也较差, 由于其文件较小, 占用较少的网络带宽, 曾被广泛的应用到网络视频;ASF是微软公司开发的流媒体格式文件, 使用的是MPEG-4压缩技术, 具有高压缩比和高质量, 被广泛的应用。

3 视频制作常用工具简介

在制作视频资源过程中, 通常会经历素材获取, 素材编辑, 生成成片三个环节。

视频的原始素材大多数是通过拍摄设备和软件制作而成。专业数字摄像机, 单反相机, 手机等都可以获取拍摄的素材。使用屏幕录制软件可以获取计算机操作过程的素材资源。屏幕录制软件Camtasia Studio由于操作简单, 功能强大, 性能较好, 使用较为广泛。使用二维动画, 三维动画软件可以制作动画素材。制作二维动画软件比较多, 常用有Adobe Flash, Anime Studio。制作三维动画的软件一般使用3d MAX, Maya。

原始素材一般都需要经过编辑处理成为需要的视频资源。专业的视频剪辑软件有Windows Movie Maker, Adobe Premiere, EDIUS等, 面向低端的有会声会影, Pinnacle Studio等, 做视频特效的软件有After Effect。根据不同的素材和差异化的需求, 选择不同的工具进行组合完成。

通过对元素素材的编辑过后, 需要生成成片。这个过程一般分为两个步骤:首先生成没有压缩, 或者高数据流压缩的成片, 作为母片, 然后再根据视频的需要, 将母片压缩成为需要的格式的成片。这个压缩过程可以通过编辑软件完成, 也可以使用格式工厂等转换软件完成。

4 视频资源的使用

教学视频一般都是上传至网络学习平台或者视频服务平台。免费的学习平台可以使用moodle平台, 功能强大, 操作简单。视频服务平台免费的可以使用优酷视频, 但是视频内容会被投放广告。

总的来说, 数字视频已经逐步深入到普通教师的教学过程中, 希望通过以上的介绍使普通教师能够了解数字视频技术, 熟悉数字视频的制作过程以及制作技能, 能够合理的使用数字视频, 为自己的教学工作带来更多的生机和活力。

参考文献

[1]侯自强.数字视频技术进展[N].中国图像图形学报, 1996 (01) :58-59.