大型視頻監控系統關鍵技術及運用實踐研究

梁家斌

摘 要： 視頻監控系統是當前城市的安全的重要系統，借助大型視頻監控系統可完成對城市道路交通、生產系統等諸多領域的監控工作，有助于相關行業管理水平提升，保障社會安全。大型視頻監控系統在實際構建中，涉及到圖像采集、視頻編碼、數據存儲等關鍵技術，其技術運用效果直接關系到大型視頻監控系統的功能。故此，文章展開對大型視頻監控系統關鍵技術的研究，分析具體關鍵技術及運用實踐，旨在發揮大型視頻監控系統功能，積極推動智慧城市建設。

關鍵詞： 大型視頻監控系統；關鍵技術；視頻編碼；運用實踐

視頻監控系統可實現人物、物體識別、場景運動檢測等功能，可在日常生活、工業生產和安全防護等諸多領域中起到重要作用，尤其是大型視頻監控系統，其應用價值更為明顯。但是，在實際大型視頻監控系統運用中，其仍舊存在一些固有因素和技術發展因素限制，使其安全性和實用性受到影響。基于此，本文對大型視頻監控系統展開研究，分析大型視頻監控系統的關鍵技術，研究關鍵技術的運用實踐，詳細內容如下。

1大型視頻監控系統現狀及發展趨勢研究

1.1大型視頻監控系統現狀

大型視頻監控系統是由眾多的視頻攝像頭、龐大的監控網絡構成，其可在短時間內獲取海量的視頻信息，為安全防護、設備管理、生活等提供基礎信息。國外對大型視頻監控系統的研究相對較為成熟，具有較高的智能化水平。如：IBM Smart Surveillance System（S3系統），其選擇開放式的系統架構，便利的集成與擴展系統，可滿足大型建筑的樓宇與住宅需求。如下圖1所示為具體IBM S3系統架構。

盡管國內在大型視頻監控的研究相對較晚，但仍舊取得了巨大的成就，如：中國電信退推出的視頻監控方案“全球眼”業務，能夠實現跨區域行業客戶的綜合視頻監控需求。同時，國內大型視頻監控領域中也強化了對大型視頻監控技術的研究，推動了大型視頻監控的運用。

1.2大型視頻監控系統發展趨勢

隨著對大型視頻監控系統研究的不斷深入，大型視頻監控系統也將獲得更為長足的發展。如下對大型視頻監控系統的發展趨勢展開研究，詳細如下。

（1）數字化。將大型視頻監控系統中的音頻、視頻、控制信號等，轉化為數字狀態，這樣則轉變傳統的以攝像機成像技術為中心結構。并改變具體的數據采集、傳輸和處理等的方式，且無需進行多次轉換。

（2）網絡化。大型的視頻監控將能實現實時多任務、多用戶和分布式操作的功能，打破布控區域和設備擴展的地域、數量限制。且無線網絡傳輸速度的提升，為大型視頻監控系統的實現高清監控奠定了基礎。

（3）標準化。國際上對大型視頻監控監控系統已經制定了相關標準，國內也制定了GB/T28181 標準，不同地區存在不同的標準。隨著大型視頻監控系統的發展，其標準也將逐漸完成統一，有效完成信息共享、數據傳輸等。

（4）智能化。智能化可轉變傳統大型視頻監控系統功能，其可在“監”的基礎上，能夠實現“控”，其功能將得到進一步強化，為用戶提供更多高級的視頻功能，滿足用戶日益變化的監控需求。

2大型視頻監控系統的關鍵技術及運用實踐研究

在詳細研究大型視頻監控系統現狀及發展趨勢的基礎上，文章展開對具體大型視頻監控系統的關鍵技術及應用實踐的研究，具體內容如下。

2.1前端圖像數據采集技術

前端圖像數據采集是用于完成對數據信息采集的基礎，其主要借助監控攝像機的圖像傳感器完成。當前，傳感器主要分為CMOS與CCD兩大類，其中CMOS光電傳感器具有較高的及成都，其內部各個元器件的距離相對較近，但也存在電磁干擾的情況，容易受到干擾，導噪聲產生，從而影響圖像采集的質量。CCD電荷耦合器則具有耗電量大的問題。這些問題均對大型視頻監控系統的高清技術發展造成影響，需要進一步的研究與實踐。

2.2網絡傳輸技術

網絡傳輸技術是確保大型視頻監控系統獲取的數據信息可以得到有效的傳遞。其中具體網絡傳輸技術中包括傳輸網絡、網絡協議、IP組播技術等內容。詳細分析為：

（1）傳輸網絡。視頻圖像傳輸質量直接受到傳輸網絡的干擾，為確保監控效果，需保障傳輸網絡具有高帶寬、高傳輸速度。具體方案中， UDP協議的效率較高，然而UDP也存在一定缺陷。故此，需進一步對傳輸方案進行研究分析，保障傳輸網絡的效率的、帶寬和穩定。

（2）網絡協議。大型監控系統對視頻信息傳輸的實時性要求較高，但對可靠性要求相對較低，所以TCP協議則與大型監控系統適應性相對較差。如此，大型視頻監控系統中，選擇HTTP/TCP來傳輸控制協議，運用RTP/UDP完成實時數據傳輸。RTP與UDP的配合使用，可以最小的開銷與有效的反饋，實現傳輸效率的最優化，滿足實時數據傳輸的需求。

（3）IP組播技術。IP組播技術能完成對網絡負擔的控制，降低資源無功損耗，可適應大型視頻監控系統。若要實現傳輸控制指令與實時視頻數據，則可選擇TCP協議與UDP協議。如果單純完成視頻流數據的通信，則可借助基于UDP協議的IP組播技術完成，保障通信效率與質量。

2.3人臉特征提取技術

大型視頻監控系統借助人臉識別可完成身份驗證、出入境控制、安全防范控制等。在具體的人臉特征提取技術運用時，大型視頻監控系統的前端圖像數據采集后，生成人臉圖像文件，經過處理生成人臉數據庫。前端攝像機獲取監控場景視頻，于視頻流中選擇人臉檢測算法可獲取人臉圖像，得到其相對的位置、時間等信息。最后，將當前圖像與人臉數據庫進行對比。如下圖2所示為具體人臉識別流程。

如下公式（1）所示，為最小平均方程的誤差。其可用于獲取圖像的最佳逼近以估計光照不變成分。并運用公式（2）所示的軟閾值方式，展開對圖像的降噪處理，從而綜合提升人臉識別的準確性與可靠性。

（1）

（2）

2.4視頻大數據存儲及內容智能分析

大型視頻監控必然會產生大量的監控信息，故此，需展開有效的監控信息管理與處理工作。借助云存儲技術，實現視頻大數據存儲，在增加存儲容量的同時，可降低大型視頻監控系統建設成本。

智能視頻監控技術，發展轉變了以往依賴于監控人員分析與視頻監控畫面的局限，運用計算機的數據處理能力，完成對視頻圖像內容的智能分析，用于完成對關鍵信息的獲取，為事件記錄和報警提供基礎。此外，智能分析還具備車輛識別、智能跟蹤等功能，為大型視頻監控系統的綜合利用奠定基礎，全面發揮大型視頻監控系統的功能。

3結束語

研究分析大型視頻監控系統的關鍵技術及其運用，本文先分析大型視頻監控系統現狀及發展趨勢，再研究具體前端圖像數據采集、網絡傳輸和人臉特征提取等技術，分析其運用。從而為大型視頻監控系統的構建奠定基礎，發揮大型視頻監控系統的功能性與安全性，滿足諸多領域應用需求。

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