视频监控系统类的产品占据安防系统行业50%左右的市场份额,是维护社会安定团结、保护人民群众生命财产安全的重要手段。近年来随着“奥运会”、“世博会”等重大工程的实施,视频监控系统得到长足的发展。视频监控系统发展到今天,已经经历了三个重要的发展阶段:模拟产品阶段、模数混合产品阶段和数字化网络视频监控阶段。
视频监控的发展初期主要采用模拟产品,称为闭路电视监控系统。系统由模拟摄像机、同轴电缆、监视器、模拟矩阵、键盘等部件组成。部署在监控现场的模拟摄像机输出的模拟视频信号通过同轴电缆直接传输到监视器进行显示,如果有多个摄像机的信号需要显示在监视器上,则中间还需要串联一个模拟矩阵,通过键盘切换分时显示各摄像机采集的画面。录像文件存储在录像带中。
模拟监控系统的局限性是显而易见的,主要包括以下几方面:
(1)同轴电缆传输模拟信号容易造成信号损失,传输距离有限制,并且模拟信号容易受到外界环境的干扰,出现图像失真现象。
(2)模拟系统不利于大规模部署,通常都是单独的小系统,远程监控更是无从谈起。
(3)模拟系统不利于图像信息的保存和取证。图像信息是重要的证据,模拟图像在存储方面非常不方便,不利于图像的调取和查看历史图像。
既然模拟系统存在这么多的局限性,所以基于PC的监控系统一经出现就得到广大用户的好评。PC视频监控系统的应用得益于视频压缩技术的进步,各种基于DSP或者ASIC的压缩卡的出现使得监控系统进入半数字时代。前期的混合监控系统由PC(工控机)、视频压缩卡、摄像机、电缆等部分组成。摄像机输出的模拟视频信号通过同轴电缆传输到监控中心,之后通过BNC端子进入视频压缩卡,经过A/D转换为数字信号然后进行实时显示和压缩。之所以把基于PC的系统称为模数混合监控系统是因为前端传感器到PC之间的信号仍然是模拟的,进入压缩卡后才转变为数字信号,因此它不是纯粹的数字系统。
基于PC的多媒体监控系统存在的问题主要是稳定性问题。由于PC多采用Windows操作系统,容易被病毒攻击,运行的软件也不是唯一的,容易出现死机现象。另外显示卡、压缩卡的兼容问题也是影响用户使用的因素。正所谓时势造英雄,针对PC监控系统的固有问题,DVR(Digital Video Recorder)应运而生。DVR即硬盘录像机,是基于嵌入式系统的视频采集、压缩和存储设备。由于DVR采用嵌入式操作系统和嵌入式处理器技术,因此不容易出现死机现象,彻底解决了Windows系统不稳定的缺陷,设备的可靠性大大增强。DVR使用的主流嵌入式DSP处理器包括TI、ADI Blackfin、NXPTrimedia等系列。由于DVR具有运行稳定、操作方便、存储功能强大等优点,所以很快得到市场的认可,几乎达到一统市场的盛况。即使在当今数字监控系统大行其道的情况下DVR仍然占据很大的市场份额。同样由于前端摄像机和DVR之间的信号仍然是模拟信号,因此基于DVR的监控系统也被称为模数混合监控系统。
真正理想的数字监控系统应该是从前端图像采集单元、图像编码单元到传输线路到后端解码单元、显示单元和存储分发单元都是数字化的。不幸的是这样纯粹的数字系统还不多见,主要是由于数字显示设备价格还比较昂贵。数字监控系统的优点是显而易见的,信号从采集到显示、存储中间的过程中,除掉压缩环节外信号是没有损失的(最大的损失在于视频压缩过程)。
目前典型的数字网络视频监控系统包括以下几部分:网络摄像机、监控PC、IPSAM/NAS存储设备、以太网设备等,其中网络摄像机是核心设备。网络摄像机主要由四部分组成:图像采集单元、数据压缩单元、网络传输单元和主控单元。图像采集单元负责获取前端图像传感器输出的数字视频信号;压缩单元负责把原始视频信号去除相关性,按照某种标准格式压缩为数字码流;网络传输单元则是负责压缩码流的分发;图像采集单元、数据压缩单元和网络传输单元在主控单元的协调下分工协作,共同完成网络摄像机的功能。通常网络摄像机内嵌Web服务器,用户可以通过设备的IP地址或者域名远程登录到网络摄像机,从而实现远程查看实时视频和控制网络摄像机。视频压缩算法是网络摄像机的核心,目前主流的算法包括MPEG-4和H.264,我国自主知识产权的AVS标准也有一定应用,但是在安防领域的应用前景尚不明朗。另外M-JPEG标准在交通领域和国外市场也有较普遍的应用。
数字监控系统的优点是显而易见的,主要包括以下几点:
(1)数字视频监控系统是基于IP技术的,采用普通双绞线即可完成视频图像的传输。相对于模拟时代的同轴电缆,施工方便很多,工程量大为减少。
(2)数字视频监控系统的抗干扰性明显优于模拟系统。
(3)数字视频监控获得的视频文件由于经过图像压缩过程,数据量相对较小,易于存储、分发和取证。
(4)基于IP技术的视频传输使得远程监控成为可能,而且便于大规模部署。用户可以通过有线或者无线等各种接入技术登录到设备,远程查看视频图像,真正做到信息共享。
(5)数字技术的采用使安防系统兼具IT化趋势,促进了视频监控与业务流程的融合,更好地实现监控为管理服务的目的。