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智能网络数字视频系统产品应用及设计要点(下)

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先来看看近几年安防巨头的动作,泰科安防收购TridentTek以加强Tyco/VideoTM视频安防技术和产品;霍尼韦尔宣布收购ActivEye公司——一家优秀的视频分析软件以及安防监控技术供应商;Bosch收购VCS;GE收购VisioWave;Siemens加强智能监控平台IVM;PELCO加强ENDURA数字视频监控系统;神州数码牵手SONY进军安防;中国电信推出全球眼;海康凭借DVR进入全球安防50强…… 所有这些,告诉我们,下一代安防热点是智能数字视频监控系统。

网络数字视频系统组成

1)前端视频采集部分

视频采集部分主要为编码器或DVR(或IP摄像机),将模拟视频信号采集、编码压缩后传输至网络,编码器或DVR具有PTZ控制接口,可以控制PTZ摄像机。编码器或DVR的核心是A/D转换模块及DSP压缩芯片,且具有干节点报警输入接口。

2)中央管理服务器

中央服务器是系统的核心,系统的应用服务程序、数据库、PTZ引擎等均运行于中央服务器。

系统数据库(Database),主要包括如下信息:
现场设备配置
用户权限管理与分配
用户登陆日志记录
系统报警触发联动等
虚拟实体(电子地图等)
分组显示、自动轮显等
设备分组
系统服务程序,主要支持以下应用:
是系统客户端程序与硬件设备的接口
客户应用程序通过服务程序对硬件设备执行操作,启停录像、重启设备等
实现对PTZ设备的控制操作
支持虚拟矩阵、分组显示、自动轮显等

3)系统显示及控制

系统通过解码器将数字信号解码为模拟信号,上传电视墙,并可以连接键盘,对前端摄像机进行控制。一般包括系统客户工作站(包含各种应用程序)、虚拟矩阵、解码器等等。

4)视频存储部分

数字视频监控系统分DVR和NVR架构:
DVR系统,是一套进行图像存储处理的计算机系统,具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能,DVR集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等五种功能于一身,用一台设备就能取代模拟监控系统一大堆设备的功能,而且在价格上也逐渐占有优势。

NVR系统将传统的视频、音频及控制信号数字化,通过前端设备上的网络接口,以IP包的形式在网络上传输,由NVR设备进行视频流捕获、存储和转发。相比DVR,NVR架构将视频采集、压缩与存储转发分离开来,系统具有更大的灵活性,完全实现系统的网络数字化。

在DVR架构下,采用的存储方式主要为内置硬盘方式,利用大容量硬盘,或者外挂磁盘阵列的方式,这种DAS架构,对系统视频资料共享、部署都缺少灵活性;在NVR架构下,可以采用DAS/NAS/SAN等灵活部署,具有容量大、功能强、维护方便特点!

网络数字视频系统设计

1)系统架构设计

系统架构主要指是DVR模式还是NVR模式,目前主要模式为这两种,数字矩阵或矩阵+DVR方式的数字视频不在本文讨论范围内。DVR模式和NVR模式主要区别是DVR模式本身具有存储设备在前端,因此可以允许网络暂时中断;NVR模式需要具有高度稳定的网络系统,绝对不允许网络中断。对于跨度非常大的项目,如铁路、总部公司等,一般采用DVR模式;对于机场、地铁,可以采取NVR模式,即编码器方式而不是硬盘录像机方式。

2)网络架构设计

网络需求:网络问题是数字视频系统中非常关键的基础,而一般网络建设并非由安防商提供,而是由另外的集成商提供,对网络的需求,最大问题就是带宽,而带宽的需求分析是基于架构的,基于系统整体设计:系统的视频存储方式、视频浏览方式、图象调用路由、控制中心位置、工作站工作设置、存储的模式和位置等,这些均是带宽需求设计的重要因素。在进行网络设计,首先需要模拟出整个系统的视频流、如实时视频流,存储视频流及回放流,同时根据各个流的码流,并考虑可能的并发流,并留有一定余量。对于多用户并发访问的问题,目前多数视频录象机及编码器均支持组播功能,因此组播网络可以满足多个用户同时调用同一通道时产生的带宽拥挤的问题,但是相应的网络成本及复杂程度提高。

a)存储方式设计
存储方式:存储是数字视频的一个重要部分,存储分为本地存储和中央存储,本地存储一般是短时间存储各个区域的视频图象,然后对报警图象,对重要区域图象,进行中央集中备份存储。而对于存储时间,根据不同的用户,有的需要7*24小时,有的30*24小时。存储的设计点是磁盘空间的计算及存储架构,磁盘空间计算比较简单,根据码流,录像时间很容易;对于存储架构,需要根据系统的架构、网络、机房等综合情况进行合理设计,目前比较多的是DAS及SAN。

b)视频分析设计
目前视频分析技术主要有两种架构方式,一种是基于后端服务器方式;另外一种采用DSP方式,DSP方式明显优于后端服务器方式,主要表现在:
?DSP方式
可以使得视频分析技术采用分布式的架构方式,在此方式下,视频分析单元一般位于视频采集设备附近(摄像机或编码器),这样,你可以有选择的设置系统,让系统只有当报警发生的时候才传输视频到控制中心或存储中心,相对于服务器方式,大大节省的网络负担及存储空间。
?后端服务器方式
服务器得到的图象经过网络编码传输后已经丢失了部分信息,因此精确度难免下降。视频分析是复杂的过程,需要占用大量的系统计算资源,因此服务器方式可以同时进行分析的视频路数非常有限,而DSP方式没有此限制。基于以上原因,目前市场上主流视频分析技术均采用DSP方式,基于摄像机或编码器。

网络数字监控系统以其良好的集成性、扩展性、方便管理性得到人们的广泛认同并越来越多地大规模应用。模拟矩阵的信息孤岛问题、不灵活问题、大容量存储问题、信息访问问题、不便集成等问题均随着网络数字视频系统的应用而迎刃而解。人们现在需要关心的问题是如何计算带宽、如何分配存储、如何防范病毒,而随着网络数字视频技术的飞快发展和产品的广泛应用,这些问题也将得到很好的解决。

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