高清數字視頻監控系統關鍵技術研究

費洪亮

摘 要：隨著現代科學技術的發展，視頻監控逐漸實現了數字化、智能化、高清化的發展，滿足了越來越多行業及用戶的發展需求。高清數字視頻監控系統的出現，更是引發了安防行業的一場技術革命，成為未來視頻監控系統發展的必然趨勢。本文基于高清視頻監控系統概念及應用特點的闡述，詳細分析和探討了其關鍵技術。

關鍵詞：智能化;數字視頻;高清;視頻監控系統;關鍵技術

我國的視頻監控技術發展到目前，經歷了從模擬監控系統到數字視頻監控的漫長演變過程。視頻監控應用領域不斷拓展的背景下，國內的安防市場異常活躍，視頻監控系統的發展擁有廣闊的發展市場和巨大的商機。近年來，隨著視頻監控用戶的增多，人們對視頻監控的圖像清晰度、信息存儲及處理速度等都有了較高的發展要求，高清數字視頻監控系統便應運而生。

1.高清數字視頻監控

“高清”即高分辨率，其最早來源于數字電視領域，指的是經規范確定的高清晰度電視標準格式，又稱為“HDTV”。近年來，高清數字視頻監控得以迅速發展，在建筑、交通、商業分析等多個行業得以應用。在大數據及智能化發展背景下，高清數字視頻監控系統為適應市場不斷創新，應用功能也不斷得以完善。系統提供了大量視頻壓縮標準，用戶可靈活進行視頻格式的調整，實現帶寬及圖像質量的優化設置等等。

一般以廣電標準的720p、1080p以及1080i三種分辨率作為監控領域的高清標準，而傳統的4CIF或FullD1都不能稱為高清。然而在視頻監控領域，由于其涉及多個技術層面，真正實現高清視頻并不容易。一般而言，采用百萬高清的CCD或CMOS攝像機就能達到視頻的高清標準，但監控系統運行中還需要進行視頻編解碼、傳輸、回放、存儲及顯示等多個環節，期間視頻信息量倍增。因此，若要求每個環節都支持高清，僅僅依靠單純的高清網絡攝像機并不能實現高清監控問題的解決。于用戶而言，高清視頻監控應是一個上述環節均包含在內，形成整體的“高清”，只有這樣，才能實現真正意義的高清數字視頻監控（見圖1）。

2.高清視頻監控系統關鍵技術

作為一個整體，高清視頻監控系統從數字視頻的圖像采集、傳輸處理到顯示應用等環節應具備系列的完整解決方案。

2.1高清前端采集技術

視頻監控系統前端信息采集是實現高清視頻效果的基礎，若不能保證前端視頻信息采集的高清，后端的效果也就難以保證。因此，首先要具備高清網絡攝像機。攝像機感光元件在很大程度上決定著圖像的清晰度，CCD雖在目前最為廣泛使用，但其存在較低的響應速度，難以滿足高清監控攝像機的掃描方式;采用CMOS敏感元件能較好地對高分辨度進行逐行掃描，但其也存在靈敏度、抗干擾、低照度等方面的不足。

另一方面，CCD技術不斷發展，實現了從1/4英寸到1/2甚至2/3英寸的發展，配合圖像處理芯片，也能輸出720p及1080i的分辨率輸出;同樣，CMOS由于成本低廉，便于集成，加之成像技術不斷進步，因而受到廣大客戶的喜愛，改種類型的監控攝像機目前已達到1600×1200甚至更高的分辨率。再者，調焦操作在高清視頻中也很重要，保證前端采集信息的高清度，也需保證鏡頭的角度和進光度，并能通過適宜的焦距和光圈來配合成像。因此，要體現高清的視頻效果，也通常需要配合較高的變倍。

2.2高清傳輸技術

網絡、光釬、視頻基帶、寬頻共纜等等是現階段常用的監控系統傳輸技術，且各技術分別具有不同的自身特點和應用層面。監控系統在進行傳輸方式的選擇時，常需要根據不同的監控要求及傳輸距離，進行傳輸方式的選擇。就高清數字視頻監控系統而言，面對高清應用的超大數據量，滿足高速長距離傳輸，采用光纖傳輸方式無疑是最佳的選擇。光釬傳輸通過對控制信號向光信號的轉換，具有較快的傳播速度，成為音視頻及控制信號長距離傳輸的首選。再者，高清意味著更高的帶寬，而H.264編碼的1080p高清畫面約需要10M的帶寬，普通的互聯網難以承載，因此光纖就顯示出一定的應用優勢。

2.3高清存儲技術

隨著視頻監控應用規模的日漸廣泛，如何更好地實現視頻信息的存儲和保存成為相關領域研究的焦點。當前較為常用的存儲方式主要包括DAS、NAS、SAN等三種。相比而言，直連式存儲（DAS）架構較為簡單，但對服務器性能要求較高，其并未實現存儲和轉發的分離，擴容較困難，難以應用于大容量的業務平臺。網絡接入存儲（NAS）的應用主要以文件共享為主，難以有效實現文件的管理和查詢，且多會出現數據難以調用的情況，因此不適合應用于監控領域。存儲區域網絡（SAN）又可分為FC SAN和IP SAN兩種，其中FC SAN建設成本較高，多用于高帶寬、低延時的IT系統，在視頻監控領域應用不多;相對而言，IP SAN在視頻監控系統存儲中較為常用，尤其是大容量廣域網的監控存儲領域。

2.4高清顯示技術

為保證顯示效果，高清視頻監控對顯示設備也具有較高的要求。一般的液晶屏和顯示器難以支持高清視頻監控的分辨率標準。高清視頻監控所用的顯示設備不僅要支持較高的視頻輸出分辨率標準，還應對所用現實設備的顯卡性能、配套服務器接口類型等因素進行綜合考慮。

2.5高清與智能的融合技術

視頻監控分辨率的提高并不能代表高清數字視頻監控系統的全部特色。同樣，高清系統中融合了智能化技術，能帶來原有標清系統無法實現的效果，如對智能人臉識別術、智能車牌識別等，這也是相關領域的一場技術變革。實現高清與智能技術的融合應用，兩者相輔相成，帶來視頻監控應用模式的變革。

3.結束語

綜上所述，從某種程度上講，高清數字視頻監控系統以現代信息網絡為依托，以智能化、高清化的視頻采集、傳輸、存儲及引用為特色，引領著安防行業未來的發展趨勢。隨著科技發展的日新月異，也必將會有更多的新技術在視頻監控中得以應用，進而帶動高清數字視頻監控系統逐步完善，以更好地為用戶服務。

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