數(shù)字監(jiān)控的核心技術(shù)解析

　　數(shù)字監(jiān)控相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)和發(fā)展一直是安防熱點(diǎn)，隨著技術(shù)發(fā)展，越來越的監(jiān)控工程采用數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，如商場、超市等地。核心技術(shù)決定著產(chǎn)品的競爭力，數(shù)字監(jiān)控的風(fēng)靡和它的核心技術(shù)是分不開的，今天就來聊聊數(shù)字監(jiān)控的核心技術(shù)。

　　一、視頻壓縮算法

　　1、H.264壓縮算法

　　目前壓縮算法分為兩大類：標(biāo)準(zhǔn)算法和專用算法。標(biāo)準(zhǔn)算法為國際組織ISO/ITIj發(fā)布，早期的JPEG壓縮比太小，傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬要求過高：后期MPEG1算法壓縮比有所提高，但是還不能適應(yīng)目前寬帶網(wǎng)絡(luò)的需求：近兩年來MPEG4/H.263的推廣使得遠(yuǎn)程傳輸成為可能。專用算法為一些專業(yè)公司開發(fā)的壓縮技術(shù)，通用性較差，性能也千差萬別，針對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃惴梢灾С值蛶捑W(wǎng)絡(luò)，但是圖像效果不令人滿意。

　　2、H.264壓縮算法的實(shí)現(xiàn)難度

　　H.264算法分為：BaselineProfih、MainProfile、ExtendedProfile和HighProfile四層。H.264算法與以前的算法相比，在算法復(fù)雜度上H.264BaselineProfile是以前MPEG-4的2倍左右，H.264Mainprofile是MPEG-4的lO倍以上，而HighProfile復(fù)雜度最高在壓縮碼流方面，Baseprofile低于MPEG-4近1040%，MainPro-file低于MPEG-4的一半。可以看出，實(shí)現(xiàn)H.264MainProfile算法后可以使視頻碼流降低一半，可以實(shí)現(xiàn)CIF格式視頻在普通的ADSL上實(shí)時(shí)連續(xù)傳輸，即使在網(wǎng)絡(luò)有波動的情況下也不會受到影響;同時(shí)由于H.264算法具有網(wǎng)絡(luò)編碼層和網(wǎng)絡(luò)傳輸層結(jié)構(gòu)，這樣對于普通的寬網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性大大加強(qiáng)，不會由于網(wǎng)絡(luò)的誤碼影響傳輸?shù)馁|(zhì)量。

　　3、H.264壓縮算法的實(shí)現(xiàn)平臺

　　在JPEG和MPEG-1/2的時(shí)代，壓縮芯片以ASIC芯片為主，從MPEG-4開始壓縮芯片已經(jīng)過度到DSP時(shí)代，使用ASIC芯片的產(chǎn)品越來越少。這是由于芯片處理能力逐步提高，可以適應(yīng)算法的不斷優(yōu)化，但ASIC技術(shù)產(chǎn)品化周期長，已經(jīng)無法適應(yīng)目前算法進(jìn)步的步伐。

　　由于DSP體系結(jié)構(gòu)的限制，面對復(fù)雜的H.264算法實(shí)現(xiàn)低成本的實(shí)時(shí)壓縮已經(jīng)非常困難。在算法和芯片技術(shù)成熟以后，未來的主流壓縮平臺應(yīng)該是ASIC的天下，當(dāng)然ASIC和DSP技術(shù)相結(jié)合的芯片，同樣具有誘惑力，能夠適合未來算法發(fā)展的需要。

　　二、圖像預(yù)處理和后處理技術(shù)

　　1、圖像濾波

　　目前最嚴(yán)重的問題之一是攝像頭干擾問題，中低檔的攝像頭比較明顯，特別在低照度的環(huán)境中干擾對圖像質(zhì)量有非常大的影響。根據(jù)分析主要有兩種噪聲會影響視頻質(zhì)量。一種是相鄰色素之間產(chǎn)生的偽顏色噪聲：另一種是由于信號強(qiáng)度而產(chǎn)生的泊松噪聲（會影響物體的邊緣清晰度）。一般濾波器的工作原理是先做低通濾波，然后再做高通濾波。從頻譜上分析，物體的邊緣成分在做低通的時(shí)候己經(jīng)損失掉了一部分，盡管在高通后通過一定的處理可以還原大部分，但實(shí)際上它已經(jīng)不能夠達(dá)到最理想的效果。

　　這些噪點(diǎn)隨著產(chǎn)品型號和工作再境向小同。由于多數(shù)視頻壓縮算法是通過前后幀圖像的差異實(shí)現(xiàn)壓縮，因此這種隨機(jī)噪點(diǎn)對壓縮的影響非常大，有的時(shí)候甚至造成碼流成倍上升，將壓縮算法的優(yōu)點(diǎn)全部掩蓋。

　　2、圖像的其他處理技術(shù)

　　對于全幅圖像（FullD1）的處理有一個(gè)重要問題，全幅圖像是由前后兩場圖像數(shù)據(jù)合成的，如果圖像運(yùn)動比較快，就會造成兩場的圖像差別較大，運(yùn)動快的部分圖像有了一定的位移，這樣就造成合成的圖像在運(yùn)動快的部分圖像邊緣形成鋸齒效應(yīng)。而采用了De-interlace技術(shù)較好的解決了這個(gè)問題。同時(shí)，在解碼回放的時(shí)候也可以應(yīng)用了DeBlock技術(shù)，排除了由于解碼而造成的各種干擾，可以使得圖像還原效果提升了一個(gè)層次。

　　三、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　1、組網(wǎng)技術(shù)

　　目前絕大多數(shù)視頻組網(wǎng)有兩個(gè)特點(diǎn)：一是采用集中式：二是采用私有控制協(xié)議。集中式可靠性和擴(kuò)展性差，對于小規(guī)模視頻應(yīng)用尚可，但對于較大的城域范圍甚至更大的應(yīng)用范圍，視頻接點(diǎn)成千上萬，集中方式的中心節(jié)點(diǎn)將不堪重負(fù)，網(wǎng)絡(luò)非常脆弱。由于采用私有控制協(xié)議，己有的視頻組網(wǎng)只能一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用于一個(gè)工程，一個(gè)工程一個(gè)設(shè)計(jì)的格局費(fèi)時(shí)費(fèi)力、不能互通，形成視頻應(yīng)用的“孤島”，維護(hù)管理和升級都非常復(fù)雜。

　　2、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

　　從目前的應(yīng)用情況來看，面向?qū)嵱玫南到y(tǒng)面臨兩大難題，即視頻服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)信息安全問題。即使在寬帶網(wǎng)絡(luò)上由于沒有有效的Qos機(jī)制，很難保障高質(zhì)量的視頻連續(xù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)信息安全是另一個(gè)限制數(shù)字視頻應(yīng)用發(fā)展的因素，目前的廣域網(wǎng)絡(luò)上沒有一個(gè)有效的安全保障機(jī)制，這樣就大大限制了網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用的領(lǐng)域。

　　3、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

　　從產(chǎn)業(yè)化角度來考慮，由于IP地址資源的限制和目前網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，很大程序上約束了大容量系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)幾路視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸是一回事，建立、管理一個(gè)數(shù)千路視頻應(yīng)用則是另外一回事，因此，在目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系下這幾乎是不可能的。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv6是未來發(fā)展的重要方向，IPv6支持網(wǎng)絡(luò)地址自動配置和動態(tài)域名服務(wù)、安全認(rèn)證、數(shù)據(jù)安全、服務(wù)質(zhì)量保證：支持DHCP/PPPoE等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持組播功能。

　　四、智能化技術(shù)

　　智能化技術(shù)是與應(yīng)用領(lǐng)域緊密結(jié)合的技術(shù)，可以針對各種應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)開發(fā)出不同類型的應(yīng)用技術(shù)，提升產(chǎn)品的適應(yīng)力。例如：圖像識別：實(shí)時(shí)圖像識別是對視頻的圖像壓縮序列進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，來達(dá)到不同;應(yīng)用環(huán)境的要求：目標(biāo)類型識別用于識別目標(biāo)的類型、位置，進(jìn)一步可以實(shí)現(xiàn)人像匹配、車輛分析（顏色、車型、車牌）;目標(biāo)自動跟蹤技術(shù)是通過對移動目標(biāo)的識別，自動控制攝像機(jī)來跟蹤目標(biāo)的移動，監(jiān)視目標(biāo)的整個(gè)移動過程。這些智能化工作方式在

　　多種應(yīng)用環(huán)境下都很有價(jià)值。圖像分析：移動目標(biāo)的分析技術(shù)是通過對畫面中移動目標(biāo)的識別，分析統(tǒng)計(jì)目標(biāo)的類型、流量、運(yùn)動方向、速度等信息，可以用于交通道路指揮自動化以及重要場合自動檢測分析，也可以用于環(huán)境監(jiān)控中的自動化監(jiān)測報(bào)警。