二十世纪九十年代末,伴随着计算机技术、图像处理技术和网络技术的发展与普及,兴起了数字化监控浪潮,数字监控的广泛应用起源于金融行业的数字化改造,主要标志是DVR代替了模拟录像机。无论是PC式的DVR,还是嵌入式的DVR,均可实现原来模拟录像机所具备功能,如报警录像、定时录像、资料复核等功能,还能实现移动侦测录像(在视频编码过程中实现)、字符叠加(如OSD、LOGO等)、区域遮盖(保护隐私区域)、数字水印(防止录像资料被篡改)等功能,这些功能的实现,大部分是应用视频处理技术来实现的,同时,通过视频处理技术的不断创新,可以实现更多满足实际应用需求的特定功能。
回顾一下,数字硬盘录像机(DVR)的发展已经有很多年了,总的来说发展很快,各种新技术、新产品、新概念层出不穷,但录像清晰度、录像成本始终是监控系统中关注的二大重要因素。录像清晰度与图像质量、分辨率、码率、帧结构等视频编码参数有很大的关系,录像成本与压缩效率有很大关系,要取得高的图像质量,那么势必增加录像成本,反之,要降低录像成本,那么势必影响图像质量。具体应用中,如何做到兼顾这2个因素呢?为此,海康威视提出并实现了“动态调整编码参数”技术。
“动态调整编码参数”就是在不启停录像(不切换录像文件)的情况下,对编码参数进行调整,同时生效。在具体的应用中,对于静止或一般的监控场景,调整相应编码参数,使录像保持在很低的码率,而在图像发生变化,或产生报警时,可以调整相应编码参数,实现高质量的录像,可以动态修改的参数包括:分辨率、录像质量、码率控制、帧率控制以及帧结构。由于上述参数可以动态修改,因此可以保持图像的连续、无需频繁的切换文件,即满足了在关键时刻对高图像质量的要求,又节省了硬盘空间。
联网监控是在银行系统完成数字化改造以后的又一重要需求,特别是对于无人值守的离行式ATM机来说,联网监控是高效运维的重要手段,监控中心不仅可以实时了解DVR的在线状况,也可以实时查看有警情的现场图像,一定程度上改变了单纯通过录像复合,进行事后处理的现状。
对于金融行业来说,录像的清晰度要得到保证,这样的话视频数据较大,而网络资源是有限的,所以网络带宽成了传输视频数据的瓶颈。为解决这个问题,海康威视提出并实现了双编码技术。
输出码流的图像质量、分辨率、帧率、码率等视频参数都可以独立设置。这样生成的两个码流就可以满足不同的应用需求,比如主码流用于录像,子码流用于网络传输。随着视频监控应用领域的拓展,编码技术的发展,多编码技术的实现将成为可能,这样多个码流可满足不同传输信道、不同应用的需求,如通过千兆网、VPN专网、ADSL、无线网络等传输信道,以及重要用户、一般用户等可以传输不同码率、不同图像质量的视频数据。[nextpage]
对于传统的CCTV监控中心来说,矩阵是一个很重要的设备,它主要完成视频切换、PTZ控制等功能,同时还可对切换规则进行编程设置,视频切换的路数取决于矩阵主机背板的切换能力,切换是通过电路来实现的。海康威视针对数字监控提出并实现了数字矩阵,并在两个平台上实现。
对于单台的DVR来说,实际上就是一个基于数据总线的视频切换矩阵。对于PC式DVR,输入的视频路数是视音频压缩卡的路数,一路视频可切换输出到显卡,通过增加解码卡,也可以将多路视频切换到解码输出通道(输出路数的多少取决于解码卡的多少)。总共能够切换的路数主要取决于总线的带宽。另外,通过PC平台可以非常容易地设置切换规则、进行PTZ控制。对于嵌入式DVR,输入的视频路数就是DVR的视频输入路数,输出路数一般至少有一路,有的DVR输出两路、四路等,同样通过DVR可以设置切换规则、可以进行PTZ控制。
对于一个基于IP网络的监控系统来说,前端视频的输入、IP网络设备、后端的解码设备以及控制设备共同组成基于IP交换的数字矩阵。
视频输入的路数取决于控制端能访问的前端视频编码的路数,视频输出的路数取决于解码服务器的数量,以及各服务器解码输出通道的路数,同时也取决于IP网络的带宽。切换规则由控制台设置完成,控制台同时可以方便地进行PTZ控制。
数字矩阵相对于传统的模拟矩阵,在切换规则的设置,切换界面的友好性,以及切换画面的处理方面,具有较强的灵活性,同时,切换路数的扩展性方面也更加方便,成本更低。如对于切换画面的处理方面,无需画面分割器,在DSP平台上就可以实现画面分割线是,以窗口为单位进行视频输出。总之,数字矩阵更加具有发展潜力。
近年来,随着公安系统“3111”工程的实施,视频处理技术在监控中发挥着更大的作用,如对图像清晰度的要求,产生了支持D1画质的DVR,同时,动态调整编码参数技术、双编码技术、数字矩阵等在“3111”工程中也得到了大量的应用。尤其是对于智能监控的要求,产生了基于车牌识别、人脸识别等技术的应用,这些应用拉动了视频监控产业的发展,同时也推动了视频监控行业的技术发展。总的来看,DVR产品基本上是沿着数字化、网络化、智能化的发展方向走下来的。数字化是基础,网络化和系统化是方向,在这其中,用户需求是最关键的推动因素。我们相信,随着视频监控应用领域的不断拓展,伴随着日新月异的用户需求,业内企业将进一步加快技术创新的步伐,从而推动视频监控整个产业链快速、良性地发展。