主頁（http://www.by236.com）：監控系統中的視頻處理技術

【中國集群通信網】二十世紀九十年代末，伴隨著計算機技術、圖像處理技術和網絡技術的發展與普及，興起了數字化監控浪潮，數字監控的廣泛應用起源于金融行業的數字化改造，主要標志是DVR代替了模擬錄像機。無論是PC式的DVR，還是嵌入式的DVR，均可實現原來模擬錄像機所具備功能，如報警錄像、定時錄像、資料復核等功能，還能實現移動偵測錄像(在視頻編碼過程中實現)、字符疊加(如OSD、LOGO等)、區域遮蓋(保護隱私區域)、數字水印(防止錄像資料被篡改)等功能，這些功能的實現，大部分是應用視頻處理技術來實現的，同時，通過視頻處理技術的不斷創新，可以實現更多滿足實際應用需求的特定功能。

　　回顧一下，數字硬盤錄像機(DVR)的發展已經有很多年了，總的來說發展很快，各種新技術、新產品、新概念層出不窮，但錄像清晰度、錄像成本始終是監控系統中關注的二大重要因素。錄像清晰度與圖像質量、分辨率、碼率、幀結構等視頻編碼參數有很大的關系，錄像成本與壓縮效率有很大關系，要取得高的圖像質量，那么勢必增加錄像成本，反之，要降低錄像成本，那么勢必影響圖像質量。具體應用中，如何做到兼顧這2個因素呢?為此，海康威視提出并實現了“動態調整編碼參數”技術。

　　“動態調整編碼參數”就是在不啟停錄像(不切換錄像文件)的情況下，對編碼參數進行調整，同時生效。在具體的應用中，對于靜止或一般的監控場景，調整相應編碼參數，使錄像保持在很低的碼率，而在圖像發生變化，或產生報警時，可以調整相應編碼參數，實現高質量的錄像，可以動態修改的參數包括：分辨率、錄像質量、碼率控制、幀率控制以及幀結構。由于上述參數可以動態修改，因此可以保持圖像的連續、無需頻繁的切換文件，即滿足了在關鍵時刻對高圖像質量的要求，又節省了硬盤空間。

　　聯網監控是在銀行系統完成數字化改造以后的又一重要需求，特別是對于無人值守的離行式ATM機來說，聯網監控是高效運維的重要手段，監控中心不僅可以實時了解DVR的在線狀況，也可以實時查看有警情的現場圖像，一定程度上改變了單純通過錄像復合，進行事后處理的現狀。

　　對于金融行業來說，錄像的清晰度要得到保證，這樣的話視頻數據較大，而網絡資源是有限的，所以網絡帶寬成了傳輸視頻數據的瓶頸。為解決這個問題，海康威視提出并實現了雙編碼技術。

　　輸出碼流的圖像質量、分辨率、幀率、碼率等視頻參數都可以獨立設置。這樣生成的兩個碼流就可以滿足不同的應用需求，比如主碼流用于錄像，子碼流用于網絡傳輸。隨著視頻監控應用領域的拓展，編碼技術的發展，多編碼技術的實現將成為可能，這樣多個碼流可滿足不同傳輸信道、不同應用的需求，如通過千兆網、VPN專網、ADSL、無線網絡等傳輸信道，以及重要用戶、一般用戶等可以傳輸不同碼率、不同圖像質量的視頻數據。

　　對于傳統的CCTV監控中心來說，矩陣是一個很重要的設備，它主要完成視頻切換、PTZ控制等功能，同時還可對切換規則進行編程設置，視頻切換的路數取決于矩陣主機背板的切換能力，切換是通過電路來實現的。海康威視針對數字監控提出并實現了數字矩陣，并在兩個平臺上實現。

　　對于單臺的DVR來說，實際上就是一個基于數據總線的視頻切換矩陣。對于PC式DVR，輸入的視頻路數是視音頻壓縮卡的路數，一路視頻可切換輸出到顯卡，通過增加解碼卡，也可以將多路視頻切換到解碼輸出通道(輸出路數的多少取決于解碼卡的多少)。總共能夠切換的路數主要取決于總線的帶寬。另外，通過PC平臺可以非常容易地設置切換規則、進行PTZ控制。對于嵌入式DVR，輸入的視頻路數就是DVR的視頻輸入路數，輸出路數一般至少有一路，有的DVR輸出兩路、四路等，同樣通過DVR可以設置切換規則、可以進行PTZ控制。

　　對于一個基于IP網絡的監控系統來說，前端視頻的輸入、IP網絡設備、后端的解碼設備以及控制設備共同組成基于IP交換的數字矩陣。

　　視頻輸入的路數取決于控制端能訪問的前端視頻編碼的路數，視頻輸出的路數取決于解碼服務器的數量，以及各服務器解碼輸出通道的路數，同時也取決于IP網絡的帶寬。切換規則由控制臺設置完成，控制臺同時可以方便地進行PTZ控制。

　　數字矩陣相對于傳統的模擬矩陣，在切換規則的設置，切換界面的友好性，以及切換畫面的處理方面，具有較強的靈活性，同時，切換路數的擴展性方面也更加方便，成本更低。如對于切換畫面的處理方面，無需畫面分割器，在DSP平臺上就可以實現畫面分割線是，以窗口為單位進行視頻輸出。總之，數字矩陣更加具有發展潛力。

　　近年來，隨著公安系統“3111”工程的實施，視頻處理技術在監控中發揮著更大的作用，如對圖像清晰度的要求，產生了支持D1畫質的DVR，同時，動態調整編碼參數技術、雙編碼技術、數字矩陣等在“3111”工程中也得到了大量的應用。尤其是對于智能監控的要求，產生了基于車牌識別、人臉識別等技術的應用，這些應用拉動了視頻監控產業的發展，同時也推動了視頻監控行業的技術發展。總的來看，DVR產品基本上是沿著數字化、網絡化、智能化的發展方向走下來的。數字化是基礎，網絡化和系統化是方向，在這其中，用戶需求是最關鍵的推動因素。我們相信，隨著視頻監控應用領域的不斷拓展，伴隨著日新月異的用戶需求，業內企業將進一步加快技術創新的步伐，從而推動視頻監控整個產業鏈快速、良性地發展。