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视频监控系统 |
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视频监控系统特点与技术剖解 |
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视频监控的发展需要越来越的技术综合，并且不断创新。下面谈下目前视频监控的特点以及需要用到的各种主流技术。
视频监控特点
安防技术是一门应用技术，它是把其它学科的技术拿来，实现自己安全的目的。从这个意义上讲，安防技术的范围很广，涉及的领域很多，只要能用来实现安全的技术都可能视为安防技术。早期的安防系统就是这样，把泊来、拿来的各种技术和设备去构成安防系统。大家知道，一个完整的安防系统应具有如下三个基本要素：
1.探测、能及时地发现防范区域内的各种异常现象。安防系统探测的对象主要是人，或人的行为。非法的行为我们称之谓入侵，所以安防系统的探测又称入侵探测。实现探测的设备为报警(探测)器，红外探测和微波探测是最常用的探测技术。早期探测器设计的很简单，比如被动红外探测器，与门控用和节水用的红外传感器没有什么差别，因此、误报警率很高。其它一些报警器也是如此，所以误报警率高成了困扰早期安防系统的一大难题。
2.环境监控、安防系统要能对探测的结果作出评价(判断其真伪)，要能控制事件发生的过程，了解事件处置的结果，必须具备监控的手段。在早期安防系统中用声音来进行监控较多，成本也比较低廉。随着电视技术的成熟和普及，图像监控成了主要的手段。由于图像信息量大、实时性好，并具有主动探测的能力，逐渐成了安防系统的核心技术，在安防系统中占有很大的比重。现如今，有安防必有视频监控已成了定式。
3.周界管理和出入控制、安防系统要有明确的防范区域，即周(边)界。通过各种物理的、技术(电子)的手段，组成一个封闭的周界，并通过与周界结合的出入口，对人、物的出入进行管理和控制。安防系统应保证合法出入防范区域的人和物的通畅，有效地发现和阻止非法的出入。显然，门禁是适合出入控制的常用设备。高强度的门配高安全的(防盗)锁是最古老的门禁设备，电子控制、采用特征识别技术的系统是现代门禁的典型方式，但两者的构成要素是相同的。
Presence技术
提到Presence，大家首先想到的肯定是即时通信(IM)。而Presence技术与视频监控的结合似乎是一个比较新的提法。以传统方式来思考，似乎两者没有太大瓜葛。其实不然，Presence可以很好地为服务于视频监控。
Presence，也作“PresenceInformation”，中文一般译为“呈现”，用以传达用户状态以及用户通过一组设备进行通信的能力。Presence最常用于即时通信工具中，比如，在很多IM软件中有：联机、忙碌、离开、显示为脱机等状态。这些便称为“Presence状态”，它们表征了用户当前所处的某种状态。同时，这些状态还反映出与该用户与其他用户进行通信的能力，比如若用户处于“脱机”状态的话，别的用户便不能用即时消息与之通信。
一个最简单的Presence过程如下：一个用户(称为Watcher)订阅(SUBSCRIBE)他感兴趣的另一用户(Presentity)的Presence状态，Presentity接受订阅请求。以后Presentity的状态发生变化之后他会发布(PUBLISH)自己的新状态，这个新状态会通知(NOTIFY)给Watcher。下图给出的是RFC2778提出的Presence模型。
RFC2778Presence模型
从系统的角度来看，视频监控中的各个监控前端设备与IM系统中的用户有很多相似之处，比如说，系统应时刻了解各监控前端设备：(1)是否已登录到系统;(2)具备什么样的能力集(比如支持何种编码方式，是否支持加密，是否支持远程PTZ控制);(3)是否正在被用户访问，以及被哪些用户访问等等。
不难发现，以上这些“状态”的维护正是Presence技术的擅长之处。可见，如果能将Presence的技术成果运用到视频监控系统中，将会带来很大的方便。
智能视频技术
智能视频监控是网络化视频监控领域最前沿的应用模式之一。
智能视频（IV，IntelligentVideo）源自计算机视觉（CV，ComputerVision）技术。计算机视觉技术是人工智能（AI，ArtificialIntelligent）研究的分支之一，它能够在图像及图像描述之间建立映射关系，从而使计算能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容。
视频监控中所提到的智能视频技术主要是指：“自动的分析和抽取视频源中的关键信息。”如果把摄像机看作人的眼睛，而智能视频系统或设备则可以看作人的大脑。
建造视频监控系统的目的，一是为了视觉上的延伸——把处于别地的画面通过网络与设备“拉近”到眼前，因此有了远程监控；二是为了智力上的延伸——让系统自动为我们分析问题并解决问题，于是有了智能监控。当然，后者是更高层次上的要求，但也是视频监控今后发展的必然要求。
传统的视频监控系统缺乏智能，在很大程度上依赖于人的判断。然而，人类有着自身难以克服的弱点，比如：（1）人力有限，人的反应与处理速度有限，导致我们在指定的时间内能够进行监视的地点有限。这也就意味着各个被监控点并非每时每刻都处于监控当中。（2）人并非一个可以完全信赖的观察者，无论是在观看实时的视频流还是在观看录像回放的时候，由于自身生理上的弱点，我们经常无法察觉安全威胁，从而导致漏报现象的发生。
流媒体技术
实时视频监视与录像回放是视频监控的两大重要基本业务，其本质是将视频源上的多媒体数据传送到视频接收端。实时视频监视要求完成视频的实时传输，具有很强的实时性;录像回放则类似于VOD业务，具有一定的实时性(但并非很强)，要求画面清晰流畅，并且能完成各种播放控制操作。
我们可以将前端的摄像机看成是实时的A/V源，而将录像文件看成是存储的A/V文件，那么目前解决此类问题的一个很好的办法便是运用流媒体技术。
我们知道，流式传输及流媒体(StreamingMedia)是为了解决信息传输实时性问题而开发的。流式传输主要指通过网络传输媒体(如音频、视频等)的技术总称，其特定含义为通过网络将音视频等信息传输到用户终端播放时，无须等全部文件下载完毕才可播放，而是将连续的音视频信息压缩后放于服务器，用户终端播放时只要将开始部分的内容存入其内存，其余数据流由用户终端在后台继续接收并播放，直至播放完毕或用户中止操作。这样，用户播放媒体的等待时间将显著减少，且无须太大缓存。流媒体指使用流式传输技术的连续时基媒体。
流式传输主要是为了区别于下载传输而提出的。传统的下载转输方式有两个基本条件，一是基于文件操作，二是文件要全部下载后才能使用(播放)。对于实时视频监视而言，不存在文件的概念，因此无法用“下载”的方式实现。对于录像业务，录像数据可以以文件形式存在，但是，如果录像数据如果必须等完全下载后才能播放的话，会带来很大的时延，用户无法忍受。所以，比较理想的方式是采用流式传输。
实现流式传输有顺序流式传输(ProgressiveStreaming)和实时流式传输(RealtimeStreaming)两种方法。视频监控业务主要采用实时流式传输。 
采用流媒体技术的视频监控示意图
上图为采用流媒体技术的视频监控系统架构示意图。网络摄像机可以看成是一台提供实时A/V源的服务器，当用户请求进行实时监视时，网络摄像机采用实时流式传输方式向用户终端传送监控画面。考虑到多个用户同时访问网络摄像机将带来流量瓶颈等问题，可以使用视频服务器来进行中转，让视频服务器来提供强大的负载能力。
以上只是原理性的简要说明。上述方案可以满足小型的视频监控系统，但在大型的视频监控系统中，监控前端设备与用户终端的数目都非常庞大，除了增加考虑组播、广播等方案外，更需要一套完善的媒体分发、调度机制来保证媒体的高效传送。在这方面，目前尚无现成的成熟方案，中国通信标准化组织(CCSA)正对此展开积极研究，以便为未来的视频监控系统提供标准的媒体传送机制。(end)
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(8/19/2010) |
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