伴隨著IT信息技術向社會各行業(yè)的全面滲透，整個社會圍繞著IT技術正在發(fā)生全面而巨大的改觀，其中最顯著的進展是視頻圖像系統(tǒng)，它正在從模擬系統(tǒng)走向數(shù)字系統(tǒng)，從標準清晰度格式（SD）轉向高清HDTV標準，從單機系統(tǒng)到聯(lián)網(wǎng)運行，處于不斷變化的進程之中。
安防系統(tǒng)作為視頻圖像系統(tǒng)的主要應用領域之一，在人們未來的生活中起著非常重要的作用，無疑，安防視頻圖像系統(tǒng)正在或將要發(fā)生的同樣的巨變，不但提高了系統(tǒng)的實時性和響應速度，而且在圖像的清晰度方面更有質的提高。\r\n同時，安防技術與其它學科技術融合的趨勢也越來越明顯。比如，安防領域的視頻監(jiān)控正處于與會議電視技術融合之中；而家電產(chǎn)品中的液晶顯示器、等離子體顯示器、DLP光顯裝置等已經(jīng)是視頻監(jiān)控顯示設備的主流；消防也因可用攝像機直接探測火災而將與安防相結合。除此之外，智能建筑中的安防、消防、樓宇控制三大部分也正在融合，其中還包括擴大的物業(yè)（如物業(yè)管理、停車場管理、背景音樂廣播等），而安防有可能成為它們中的領頭羊?，F(xiàn)在，視頻監(jiān)控已經(jīng)開始網(wǎng)絡化，安防就是網(wǎng)絡，IT也將更多滲入安防之中，這將使得網(wǎng)絡通信系統(tǒng)與安防系統(tǒng)更加緊密地掛鉤和融合。\r\n
促使從模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)過渡的主要外因
其一，電視系統(tǒng)已開始從標準清晰度過渡到高清晰度格式，從隔行掃描過渡到逐行掃描模式。\r\n目前所使用的電視是標準清晰度（SD）的模擬電視，分為NTSC和PAL兩種制式：NTSC制式是525線，每秒30幀畫面；PAL制式是625線，每秒25幀畫面。\r\n標準清晰度格式采用隔行掃描模式，先掃描靜止畫面的奇數(shù)行，然后掃描同一幅圖像信息的偶數(shù)行，這種掃描模式使兩幅畫面會同時顯示在顯示器上，也稱為每秒50／60場。該技術被開發(fā)用于節(jié)約傳輸寬帶（特定的網(wǎng)絡連接的數(shù)據(jù)率容量）。\r\n標準清晰度電視的圖像格式是720×576，即40多萬像素。該分辨率被稱為480i，提供由240線不同信息組成的畫面，用于家用標清的帶寬需求為45Mbii／s-90Mbii／s。隔行掃描模式當畫面中的運動物體運動速度較快時，由于運動中的物體在第一場掃描中的位置和在第二場掃描中的位置存在較大差異，故會使得圖像畫面變得模糊不清。若視頻顯示器小于27英寸，標清電視看上去還相當清晰、流暢。但是，如果屏幕超過27英寸，480i格式的圖像質量會明顯下降，還可能看到鋸齒線、輪廓模糊褪色、視覺噪聲和間斷的動作。\r\n高清晰度格式則采用逐行掃描模式，即對一幅完整的畫面采用一次性掃描，將480線圖像信息行合并為一個幀，然后自動修正畫面質量，減少了大屏幕上的鋸齒畫面并使畫面動作變得更為流暢。\r\n高清格式提供的圖像信息量比任何標清格式都要多。如果將屏幕分辨率轉換為像素，可以清楚地看到高清格式能提供比480i格式高出至少4倍以上的圖像信息量，圖像分辨率達到1080i或者720p。高清晰度電視的圖像格式最高可達1920×1080，即207萬像素，實現(xiàn)全高新（full HD）的1080p。高分辨率格式所具備的更高像素數(shù)可提升畫面質量，使大屏幕上的畫面顯得更清晰、流暢。\r\n其二，視覺享受對圖像的分辨率提出了更高要求。\r\n標準清晰度格式（SD—Standard Definition）圖像分辨率主要區(qū)分有CIF（352×288）、4CIF（704×576）或D1（720×576），由于受到NTSC/PAL制式規(guī)范制約，模擬攝像機的分辨率一直被限制在4CIF，有效像素值最高水平為752H×582V，即44萬像素。標準清晰度類的模擬彩色CCD攝像機大多采用1/3"或1/4"隔行掃描CCD芯片，現(xiàn)在圖像清晰度已經(jīng)達到540（彩色）/570線（黑白）水平，出現(xiàn)了全D1高分辨率(720×576)的電視監(jiān)控系統(tǒng)。\r\n而采用高清HDTV標準的高清（HD—High Definition）系列新一代攝像機，則有HD720（水平1000像素）、1.2Mega（水平>1300像素）、3 Mega（水平2000像素）。\r\n例如，英國Forensic Vision公司的GII攝像機有1100萬像素，它使用1.5"(40mm)的CCD芯片，比使用0.5"(25mm)CCD芯片的攝像機要清晰50倍。當抓拍比如高速公路上的車輛等高速運動的物體時，圖像沒有拖尾現(xiàn)象。\r\n其視頻輸出包括數(shù)字輸出（IP）和模擬輸出（與PAL兼容）、然后傳輸?shù)娇刂浦行幕虮镜劁浵裨O備。GII攝像機正常的幀率是1幀/秒的低分辨率，而錄制是25幀／秒。這為平衡存儲空間、分辨率和圖像幀率等問題提供了理想的解決方案。\r\nGII攝像機能夠事后提供變倍放大功能，并能夠對一些場景近景細節(jié)進行查看，這對無人員職守或非全時間監(jiān)控很有效。\r\n另外，百萬像素(1280×1024或更高)級的網(wǎng)絡攝像機可直接入網(wǎng)使用，大多采用1/3"或1/4"逐行掃描CCD芯片（如Sony公司的Wfine逐行掃描RGB CCD）。網(wǎng)絡攝像機、網(wǎng)絡球型攝像機、網(wǎng)絡矩陣等也正在日益普及，網(wǎng)絡攝像機的發(fā)展趨勢是要能支持TCP、RTP、Multicast組播協(xié)議、Unicast單播協(xié)議等多種網(wǎng)絡協(xié)議，并有高分辨率和日夜自動轉換功能。此外，可以通過以太網(wǎng)供電（PoE---Power over Ethernet），以及實現(xiàn)網(wǎng)線上1000m長距離傳輸?shù)腖RE（Long Range Ethernet）也受到矚目。\r\n其三，寬帶傳輸?shù)娜萘繛榇笮畔⒘康膱D像傳輸提供了平臺。\r\n傳輸標準格式圖像CIF、D1需要512K~2M帶寬，CIF分辨率的單路視頻碼率需512Kbps，4CIF或D1分辨率的單路視頻碼率則可以1536Kbps估算。而傳輸高清HDTV圖像HD720、1.2Mega、3Mega則分別需要3M、5M、12M的帶寬。\r\n
實現(xiàn)數(shù)字圖像壓縮的芯片已開始從DSP過渡到SoC
數(shù)字化是安防實現(xiàn)網(wǎng)絡化和遠程監(jiān)控的基礎和前提。數(shù)字化的最根本需求在于滿足對數(shù)據(jù)的跨空間及跨時間的共享；圖像數(shù)據(jù)壓縮技術發(fā)展的實質就是通過較為復雜的運算來除去冗余信息，使之能盡可能地逼近信息熵。\r\n目前，H.264已成為新一代數(shù)字視頻壓縮格式?jīng)Q定了變革的需求。\r\nH.264是繼MPEG4之后的新一代數(shù)字視頻壓縮格式，它既保留了以往壓縮技術的優(yōu)點和精華，又具有其它壓縮技術無法比擬的許多優(yōu)點。如：\r\n?有低碼流（Low Bit Rate），與MPEG.2、MPEG4、ASP等壓縮技術相比，在同等圖像質量下，采用H.264技術壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG2的1/8、MPEG4的1／3。顯然，H.264壓縮技術的采用將大大節(jié)省用戶的下載時間和數(shù)據(jù)流量收費；\r\n?有高質量的圖像，H.264能提供連續(xù)、流暢的高質量圖像（DVD質量）；\r\n?容錯能力強，H.264提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡環(huán)境下容易發(fā)生丟包等錯誤的必要工具。一般而言，IP網(wǎng)絡的服務質量（QoS）應達到網(wǎng)絡時延上限<400ms、時延抖動上限<50ms、通信丟包率<1×10-3的要求；\r\n?網(wǎng)絡適應性強，H.264提供了網(wǎng)絡適應層（Network Adaptation Layer），使得H.264的文件能容易地在不同網(wǎng)絡上傳輸（例如CDMA、GPRS、WCDMA、CDMA2000等）。\r\n另外，現(xiàn)在已經(jīng)推出的單片視頻壓縮芯片SoC，將把視頻圖像壓縮算法推向新的水平和高度。\r\n傳統(tǒng)用于實現(xiàn)壓縮算法的DSP芯片，有Philips公司的 PNX-1500、1700、1900和TI公司的DM642（720MHz），Equator公司的BSP-15等，功能已很強大。而新推出的單芯片系統(tǒng)SoC(System on Chip)，使得系統(tǒng)在復雜性大為提高的情況下，設備體積卻能大為縮小。\r\n例如，TI公司正推出的達芬奇（Davinci）產(chǎn)品，有DM6446視頻編碼器/解碼器、DM6443視頻解碼器，作為數(shù)字視頻SoC，它是基于DM64x和ARM9雙核構架的數(shù)字媒體處理芯片，集成了數(shù)字視頻所需的幾乎所有組件，為新型數(shù)字網(wǎng)絡安防設備的研發(fā)奠定了基礎。而像海思半導體公司則有HI3510芯片、Philips公司有PNX8550芯片。\r\n
網(wǎng)絡監(jiān)控將成為安防系統(tǒng)最主要的運行型態(tài)
網(wǎng)絡化將是安防技術發(fā)展的主流，聯(lián)網(wǎng)和遠程監(jiān)控將會得到更廣泛的應用。\r\n首先，網(wǎng)絡化監(jiān)控的目標是時延要小、能有較清晰的圖像質量、允許多個用戶并發(fā)訪問、網(wǎng)絡安全有保障等。在此前提下，圖像的編碼設備就要不斷提高編碼控制的靈活性以及編碼的抗誤碼能力，解決好需要傳輸?shù)凝嫶髷?shù)據(jù)和信息流量與相對較小的可用帶寬的矛盾。\r\n而網(wǎng)絡化監(jiān)控中的重要任務之一是要具備智能識別軟件。智能化則是安防技術的最終發(fā)展目標和理想境界，它要能輔助人們或者能自動從浩瀚的圖像信息中提取出人們感興趣的有用信息，例如從監(jiān)控場景中辨認出物體、行為或特征，能跟蹤特定的目標等等，它們屬于智能視覺的學科范疇，如何能從底層的原始視頻圖像數(shù)據(jù)中獲得高層的語義理解，就是智能視覺學科需要研究和解決的課題。\r\n其次，門禁系統(tǒng)在應用安全有保障的前提下，有可能會從RS485控制方式逐步過渡到TCP/IP聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。\r\n此外，報警系統(tǒng)的網(wǎng)絡化和無線化將勢在必然。\r\n最近，以色列Electronics Line 3000（Infinite-I系統(tǒng)）、美國GE Security（Simon系統(tǒng)）和Motorola（Home Monitoring Gateway家居監(jiān)控網(wǎng)關）都推出了內置寬帶和以太網(wǎng)接口的全無線安防家居監(jiān)控系統(tǒng)，一些系統(tǒng)已經(jīng)支持用戶通過瀏覽器即可完全訪問和控制安裝在家中的安防家居系統(tǒng)。\r\n例如，以色列EL3000公司的Infinite無線雙網(wǎng)報警系統(tǒng)，將使具備全面聯(lián)通性的無線安防家居系統(tǒng)逐步進入人們的日常生活之中。對于家中安防系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的警情或其他情況，用戶可以實時接收到消息或電子郵件。其在“Infinite”平臺上研發(fā)的新系列安防多功能主機，具有“易用性和聯(lián)通性”的操作方式，用戶通過交互式圖形及可視化界面就可進行系統(tǒng)的控制和事件記錄的查詢。因此，它也是帶給用戶“安防以及更多服務”的增值服務平臺，將給人們生活帶來更多的服務功能。不過，只有最終用戶的積極參與才能使安防事業(yè)更上一層樓，這既是現(xiàn)代科技發(fā)展帶給我們的機遇，也是安防設備生產(chǎn)廠家所致力追求的目標。\r\n
電視監(jiān)控系統(tǒng)正與會議電視系統(tǒng)相融合
會議電視系統(tǒng)與電視監(jiān)控系統(tǒng)同出一宗，都具有攝像、視音頻切換、圖像顯示等裝置和功能，所不同的僅僅是應用場合及控制方式而已，因此二者將會融合，現(xiàn)在已有二者合二為一的應用實例。\r\n會議電視系統(tǒng)的組成設備除傳輸線路外，主要就是包含攝像機在內的終端設備和中央控制單元MCU。\r\n作為視訊交換層的重要組成設備之一，會議電視終端主要放置在用戶末端，其主要功能要求包括：對需要發(fā)送的視頻、音頻信號進行壓縮編碼；對收到的視頻、音頻信號進行解碼；提供多種傳輸速率，可從64Kbps直至2Mbps；支持多種視頻編碼，如H.261、H.263、H.263＋、H.264等；支持多種音頻編碼，如G711、G722、G728等；與其它視訊會議終端或者MCU設備建立連接；管理配置功能等。\r\n另外，音頻輸入輸出設備（包括調音臺、功放，麥克風和音箱）、視頻輸入輸出設備（包括若干臺電視機和投影儀作為視頻輸出設備，主要有攝像機、圖文攝像機、錄像機）、進行數(shù)據(jù)應用及視音頻切換控制的音視頻切換矩陣等。\r\n
消防監(jiān)控系統(tǒng)將會更多地采用攝像機裝置
與其它的圖像型火災探測系統(tǒng)相比，超大場所基于煙霧視覺識別的VSD系統(tǒng)最大的特點就是：可以利用大多數(shù)現(xiàn)有的閉路電視（CCTV）系統(tǒng)，如安防系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)等，不需要增加額外的現(xiàn)場設備及布線就可以方便地搭建火災報警控制系統(tǒng)，大大節(jié)約了系統(tǒng)成本、降低了系統(tǒng)安裝維護的復雜性。\r\n而且，與傳統(tǒng)的火災探測系統(tǒng)相比，VSD在探測能力上相比具有顯著的優(yōu)勢。它實現(xiàn)了對火災的極早期檢測，直接探測火源，可以檢測到人眼看不到的細微煙霧顆粒，還可以檢測所有種類的煙霧。\r\n此外，VSD系統(tǒng)是目前唯一的戶外煙霧探測解決方案，不受高速氣流運動的影響。對于傳統(tǒng)探測器來講，煙霧會被高速氣流吹散，根本無法到達探測器，更不用說完成檢測。VSD系統(tǒng)帶來的一個直接好處就是，使值班人員在第一時間看到火災現(xiàn)場準確位置的圖像，從而快速采取相應措施。先進的煙霧運動模式分析算法及可視化警報驗證極大地消除了誤報的發(fā)生，而消除誤報警正是傳統(tǒng)火災系統(tǒng)中的一大難題。\r\n再者，在易爆及有毒環(huán)境中，VSD系統(tǒng)還可以通過調整攝像機及鏡頭參數(shù)，在環(huán)境外部就可以完成對內部區(qū)域煙霧的有效檢測，避免采用昂貴的隔爆探測器；16路常開／常閉警報輸出，可以方便地實現(xiàn)與現(xiàn)有的火災報警控制系統(tǒng)連接。VSD能同時對來自8臺攝像機的信號進行采集分析，硬件設備能夠同時對8個圖像進行實時處理，不會有任何信息丟失或延誤。\r\nVSD系統(tǒng)主要的應用場所包括體育館、大型展覽館、大型會議廳、商場等。目前，VSD系統(tǒng)已經(jīng)成功應用在世界范圍內許多消防工程中。\r\n另外，雙波段圖像型火災探測系統(tǒng)則采用CCD攝像機作為探測系統(tǒng)的前端，可實現(xiàn)防火、防盜和一般監(jiān)控三位一體；采用防火并行處理器，能同時對多只雙波段攝像機獲取的信息進行及時處理：監(jiān)控距離遠（0.5~60m），適合大空間建筑的防火；能對監(jiān)控現(xiàn)場進行實時錄像，保留現(xiàn)場的第一手資料，為事后分析、處理提供依據(jù)；具有聯(lián)動控制功能，能迅速聯(lián)動聲光報警；自動滅火、排煙、錄像、報警電話等系統(tǒng)，將火災損失降低到最低限度。\r\n由上述可見，在信息技術的帶動下，許多不同的學科、不同的專業(yè)將可能會逐步走向技術的相互融合之途，向著智能化的目標，殊途同歸將是未來發(fā)展的大趨勢。\r\n
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