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                                  安防視頻監控新技術的發展應用

                                  作者: 管理員 來源: 本站 發布日期:2019-08-07
                                  信息摘要:
                                  安防視頻監控新技術的發展應用摘要:社會飛速發展,人們生活水平不斷提高,安居才能樂業,平安城市、平安中國的建設大大促進了安防技術的發展。近幾年來安防新技術、新產品的運用,大大提高了破案率和安防系統的威懾力。文章主要介紹了安防視頻監控統新技術的發展應用,安…

                                  安防視頻監控新技術的發展應用

                                  摘要:社會飛速發展,人們生活水平不斷提高,安居才能樂業,平安城市、平安中國的建設大大促進了安防技術的發展。近幾年來安防新技術、新產品的運用,大大提高了破案率和安防系統的威懾力。文章主要介紹了安防視頻監控統新技術的發展應用,安防系統只能用于事后處理的被動局面大為改觀。

                                  關鍵詞:高清視頻、


                                  一、視頻高還原性

                                  還原現場是視頻監控永恒的課題。視頻監控在高還原性方面的發展主要表現在高清和模糊圖像還原上。

                                  (1)高清視頻監控    

                                  目前各種攝像機所具有的功能,如高分辨率、低照度、寬動態、大信噪比、自動增益、白平衡、降噪、去抖動、圖像均衡、Gamma校正、背光補償、日夜轉換、強光抑制、夜間補光等等,都是為實現較好的現場還原這一目的服務的。過去視頻圖像能達到標準清晰度4CIF或D1就很不錯了。但4CIF的分辨率僅為704×576,D1也只有720×576,而高清的清晰度則成倍甚至成幾倍地提高了——的分辨率為1280×720,1080p為1920×1080。標清的像素為40萬4CIF,高清已達100萬、200萬,甚至上千萬了。

                                  (2)模糊圖像還原

                                  在某些應用領域中,當視頻源不清晰,甚至十分模糊時,需要還原其本來面貌——采用影像降質診斷算法、高質量任意模糊去除算法、監控問題處理方法推薦機制、模式化場景處理綜合方法、參數交叉遍歷交互模式、漸進式自動配準流程等技術實現模糊圖像還原。我國已布局的視頻監控系統大部分沒有解決夜間照明問題,所獲得的夜間監控圖像十分模糊,甚至難分辨,而夜間是發案率極高的時段;因此模糊圖像還原具有較大的現實意義。此外,在某些情況下,模糊圖像的還原還具有極高的刑偵及軍事價值

                                  (3)寬視角

                                  普通攝像機的視角一般為幾十度,廣角攝像機的視角也達不到180°,用2~4個攝像機組成的一體化寬視角攝像機(即魚眼攝像機)則能輕松地獲得180°,甚至是360°的視角

                                  (4)數字化、網絡化、智能化

                                  數字化是視頻監控技術突飛猛進地發展的基礎。20世紀90年代以前,在模擬體制下無法實現遠距離操控、系統規模不能任意擴充、難以實現大規模長時間的圖像儲存??隨著視頻監控技術數字化、網絡化發展的興起,隨著數字視頻監控圖像損傷及延遲兩大弱點的逐漸克服,視頻監控有了更廣泛的應用——


                                  二、視頻報警

                                  (1)早期的視頻報警只能做到將畫面的某個部位設為禁區,一旦有人進入禁區即報警而已。目前視頻報警的功能和運用已得到了很大的擴展:入侵檢測報警(翻越報警),與紅外對射報警相當,可以展現報警現場,可以做到多目標報警、多目標跟蹤及跟蹤交接非法停車檢測報警,即當車輛停入禁停區域時報警、徘徊檢測報警,即當有人非法闖入禁區且徘徊不定時報警實現PTZ自動跟蹤;遺棄物檢測報警,即當有人故意將物體遺棄在公共場合或設定區域時報警;物品搬移檢測報警,即在原視場內的物體被搬移(丟失)時報警;自動PTZ跟蹤,即當目標車輛出現在攝像機視場后對其進行自動PTZ跟蹤;目前在跟蹤交接功能上尚不理想;游泳池溺水檢測報警,即利用水下、水上攝像機覆蓋游泳池水面、水下全景,當發現泳者沉于池底或在水中掙扎的現象時進行報警;人數統計,應用于場館、景區、公共場所等區域,支持進入、離開等方向性統計,可在人數達到一定界限時報警,提示監控中心關注現場狀況;人員聚集檢測,即監測特定或敏感區域(如廣場、政府部門門口等)內的人員數量,當人群密度超過用戶設定值時報警,減少由于人員聚集引發的不安定事件的發生;行為異常檢測,即針對案件高發區域,在特定時段檢測暴力扭打、斗毆等激烈行為,提醒監控中心人員關注、處理;行為異常分析,對目標場景內人群的劇烈運動(如扭打)等檢測、報警。視頻報警的應用越來越多,且均基于視頻監控,即根據監控畫面的變化,運用特定的軟件模塊進行分析判斷,然后發出報警信號,并對報警現場進行跟蹤。視頻報警對報警與警情現場的展現能夠為處警者的正確決策、迅速處警提供充分的依據,具有利用其他物理原理實現的報警手段所不及的優勢。此外,視頻監控報警還提高了報警準確度,以及事件處理速度與事后檢索效率

                                  (2)視頻智能分析

                                  上述視頻報警本身就是基于視頻智能分析實現的,當然更復雜的視頻智能分析應用還有待開發。智能視頻分析有兩種模式:前端DSP嵌入式,以及后臺服務器處理式。前端點式工作的系統架構不夠靈活;在大規模、大系統、大范圍布局要求的推動下,基于后臺PC處理的智能視頻分析模式有了較快發展。通過應用智能視頻分析能夠真正實現7×24小時全天候監控——監控系統能自動進行視頻智能監控;值班人員只需對告警圖像進行確認和處理,無需時時緊盯多個監控屏幕,監控效率能得到大幅提高。智能視覺攝像機可以在遠距離、光線不足、低對比度、環境偽裝等的挑戰下識別人眼無法分辨的細微變化,從而發現入侵行為;能自動報警,并可自動跟蹤、跟蹤交接、形成聯防;更可貴的是能支撐預防、預警,推動人防、技防的結合,改變以往只能在事件發生后分析查證的被動局面。視頻智能分析的技術原理目前有兩種:基于背景建模技術,以及基于光流變化的異常事件檢測分析。 通過應用視頻智能分析還可實現視頻偵查智能搜索、快速定位。目前為了取證一段錄像,需連續不斷地調閱歷史錄像,造成大量人力、物力的浪費。而從海量存儲中迅速準確地找到用戶感興趣的片段這個棘手問題,正是可以利用視頻智能分析來解決的,比如在DVR中填入IP地址、用戶名、密碼、端口號、設備類型、通道號、文件類型、開始時間、結束時間,使得用戶通過簡單的操作即可從DVR中找到所需的圖像(人臉、車牌)等。應用視頻智能分析還能實現視頻質量診斷,實現視頻系統的智能化故障分析與預警,對視頻圖像的雪花、滾屏、模糊、偏色、畫面凍結、增益失衡、云臺失控、視頻信號丟失等多種攝像頭故障、視頻信號干擾、視頻質量下降進行準確的判斷和報警。監控系統按照診斷預案自動對攝像頭進行檢測,并記錄檢測結果。用戶可通過Web網頁對系統運行情況進行監控,接收、處理報警,查詢歷史信息,系統可根據攝像頭所在區域、品牌、故障類型、故障嚴重程度等不同屬性進行統計分析。人臉識別技術是最典型、最需要開發的視頻智能分析技術,涉及人臉圖像采集、人臉定位、人臉識別預處理、身份確認以及身份查找等一系列相關技術。目前人臉識別技術有三種模式,分別基于可見光、近紅外與三維人臉技術?;诩t外光和三維識別技術的人臉識別都需要專門的采集條件支持;因此對于大規模應用而言,理想的人臉識別方式是采用基于可見光的人臉識別技術。人臉識別之所以被普遍看好且已在不同領域(如追逃、重點部位門禁、取款機等)得到應用,主要是因為其自然性和不為被測個體察覺的特點。目前人臉識別抓拍率可達95%左右;在人臉部位區域分辨率不低于120×120個像素(比較好的系統支持分辨率的下限可降至80×80個像素)的前提下,人臉建模成功率在65%左右;經對比識別后,人臉識別的成功率能達到60%左右(但并非所有系統都能達到這個水平)。要滿足抓拍建模等的需要,應選用高清攝像機。      

                                  就當前的技術水平而言,智能視頻監控、視頻智能分析只是所屬領域初步的研發成果,尚有較多的不盡實用之處。對于“大廳廣眾”、人員集聚的場合來說,采用人臉識別的方法找出嫌疑人是困難的。而從技術角度講,視頻分析的效果也受限于系統核心組件的運算、交換、對比能力。但總地來說,視頻識別、視頻智能分析、視頻報警、視頻報警后的自動跟蹤和跟蹤交接等開辟了智能視頻的新領域,讓智能安隨著微處理器、微機的功能、性能的增強和提高,多媒體技術的應用,系統在功能、性能、可靠性、結構方式等方面都發生了很大的變化,視頻監控系統的構成更加方便靈活、與其它技術系統的接口趨于規范,人機交互界面更為友好。但由于視頻監控系統中信息流的形態沒有變,仍為模擬的視頻信號,系統的網絡結構主要是一種單功能、單向、集總方式的信息采集網絡,具有介質專用的特點,因此系統盡管已發展到很高的水平,已無太多潛力可挖,其局限性依然存在,要滿足更高的要求,數字化是必由之路。

                                   ◆模擬監控系統的主要缺點:  A.通常只適合于小范圍的區域監控模擬視頻信號的傳輸工具主要是同軸電纜,而同軸電纜傳輸模擬視頻信號的距離不大于1Km,雙絞線的距離更短,這就決定了模擬監控只適合于單個大樓、小的居民區以及其它小范圍的場所;  B.系統的擴展能力差,對于已經建好的系統,如要增加新的監控點,往往是牽一發而動全身,新的設備也很難添加到原有的系統之中; C.無法形成有效的報警聯動在模擬監控系統中,由于各部分獨立運作,相互之間的控制協議很難互通,聯動只能在有限的范圍內進行。

                                  傳統的數字視頻監控系統  ◆傳統的數字監控錄像系統通常分為兩類:一類是基于PC機組合的計算機多媒體工作方式;另一類是嵌入式數字監控錄像系統。 

                                  計算機多媒體方式的數字監控錄像系統。數字視頻壓縮編碼技術日益成熟,計算機的普及化,為基于PC機的多媒體監控創造了條件。這種新型視頻監控系統的迅速崛起,部分地取代了以視頻矩陣圖像分割器、錄像機為核心,輔以其它傳送器的模擬視頻監控模式,其優越性主要表現在:  A.PC機的多媒體監控主機綜合了視頻矩陣、圖像分割器、錄像機等的眾多功能,使系統結構大為簡化。  B.由于采用計算機網絡技術,數字多媒體遠程網絡監控不受距離限制;  C.由于采用大容量磁盤陣列存盤器或光盤存儲器,可以節省大量的磁帶介質,同時有利于系統實現多媒體信息查詢。   但隨著基于PC機的視頻監控錄像系統的發展,在實際工程使用過程中,也暴露出一些不足,主要是系統工作的不穩定性。硬件設計的缺點:PC機,兼容PC機用于24小時不間斷工作時,其性能是不很穩定的,工控PC機相對于兼容PC機的穩定性有一個檔次上的提高,適用于較復雜的工作環境;視頻監控錄像系統通常均為多路輸入系統,視頻采集卡可采用多卡方式,也可采用單卡方式。一般說,單卡方式集成度高,穩定性會優于多卡方式,很多采用一路一卡的方式容易形成硬件沖突,對其穩定性會有很大的影響。目前市場上也有部分為追求高幀數而設計采用多卡進行迭加的多路單卡設備,但其仍在計算機的總線上進行傳輸、處理,不可能會有質的飛躍。   

                                  嵌入方式的視頻監控系統。嵌入式系統是以應用為中心,軟硬件可裁減的,適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積等綜合性要求嚴格的專用計算機系統,亦即為監控系統量體裁衣的專用計算機系統。嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬件、嵌入式操作系統及應用軟件系統等組成,它是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”。

                                  嵌入式操作系統是一種實時的,支持嵌入式系統應用的操作系統軟件,它是嵌入式系統極為重要的組成部分,通常包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界面、標準化瀏覽器等,嵌入式操作系統在系統實時高效性、硬件的相關依靠性、軟件固態化及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。 

                                  ◆基于網絡攝像機的視頻監控系統      

                                  新一代網絡攝像機將普通攝像機、視頻壓縮卡和網絡轉換器集成于一體,將圖像轉換為基于TCP/IP網絡協議的數據包,使攝像機所攝取的畫面通過RJ-45以太網接口直接傳送到網絡,用戶可以通過網絡監視遠端畫面。使用網絡攝像機可為監控系統的開發和使用帶來許多優越性。首先,先進型。監控點現場可以實現數字化和網絡化,可直接利用已有的計算機網絡綜合布線傳輸圖像,并進行監控;性價比高。系統所需設備簡單,系統的控制全由后端軟件完成,省去了傳統的監控系統中大量的昂貴的設備;適應現場能力強。設備可靠性、穩定性好,能做到無人職守和遠程控制,實現基于網絡的集中管理;擴展和延伸性好。當需要增加新的監控地點時,只需在現有網絡中增加一臺網絡攝像機即可,不需要對現有布線系統做任何改動。所以網絡攝像機有以上的優點,但是自1997年第一臺網絡攝像機問世以來,它并沒有像人們預料的那樣迅速普及,其主要原因就是相應的控制軟件的研發相對滯后,大大影響了它的普及推廣。 


                                   四、 視頻監控系統的新發展  視頻監控系統的發展方向。

                                  前端一體化、視頻數字化、監控網絡化、系統集成化是視頻監控系統公認的發展方向,而數字化是網絡化的前提,網絡化又是系統集成化的基礎,所以,視頻監控發展的最大兩個特點就是數字化和網絡化。  

                                  數字化,數字化是21世紀的特征,是以信息技術為核心的電子技術發展的必然,數字化是邁向成長的通行證,隨著時代的發展,我們的生存環境將變得越來越數字化。視頻監控系統的數字化首先應該是系統中信息流(包括視頻、音頻、控制等)從模擬狀態轉為數字狀態,這將徹底打破“經典閉路電視系統是以攝像機成像技術為中心”的結構,根本上改變視頻監控系統的信息采集、數據處理、傳輸、系統控制等的方式和結構形式。信息流的數字化、編碼壓縮、開放式的協議,使視頻監控系統與安防系統中其它各子系統間實現無縫連接,并在統一的操作平臺上實現管理和控制,這也是系統集成化的含義。 

                                   網絡化,今天伴隨著網絡視頻監控的成熟和普及從06年中國電信、中國網通推出運營級網絡視頻監控服務,到近年來以平安城市為首的大量行業監控系統全面轉向網絡化,帶動了整個安防的網絡化轉型,網絡化的概念和網絡化的應用越來越普及;外部環境另一方面指的是IP攝像機產業的逐漸形成,IP攝像機越來越多、產品種類也越來越豐富。網絡化是NVR(網絡硬盤錄像機)的基礎,而IP攝像機是與NVR(網絡硬盤錄像機)緊密相關的,這兩個方面的成長和成熟,有效的促進了NVR(網絡硬盤錄像機)的成長今天,高清時代的到來,高清監控必然是全網絡化的。   


                                  縱觀以上觀點,就不難理解為什么網絡數字視頻監控系統正成為視頻監控領域研究的熱點和發展方向。                         

                                  綜上所述,無論是視頻監控技術還是其他安防子系統的技術,其發展趨勢均以數字化為前提,以網絡運用為基礎,以智能化、智慧化為方向。在這種趨勢下,信息采集、傳輸、信息處理/控制、管理、顯示/記錄等方面的新技術如雨后春筍般不斷涌現;而這些新技術不斷轉化為產品并運用于實際工程,不僅改變了三大基本防范手段的排序,彰顯了技術防范的重要作用,而且正在改變著安防“事件”事后處理的固有模式。


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