國(guó)家新聞出版廣電總局八七一臺(tái) 張 哲

網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思考

國(guó)家新聞出版廣電總局八七一臺(tái) 張 哲

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們對(duì)周邊環(huán)境安全意識(shí)越來(lái)越敏感，許多領(lǐng)域都加強(qiáng)了視頻安防監(jiān)控的力度，視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)逐漸向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。本文則通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的介紹，對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行思考和討論。

網(wǎng)絡(luò)型；視頻安防；數(shù)字視頻；報(bào)警識(shí)別；監(jiān)控系統(tǒng)

0 引言

視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)在我們生活的周?chē)h(huán)境中得到廣泛的使用，以此來(lái)保證周邊環(huán)境的安全。伴隨著網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)的不斷完善，網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)逐步取代經(jīng)典的定點(diǎn)定位型式的安防監(jiān)控系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的高清，而且在數(shù)字視頻智能分析、智能報(bào)警識(shí)別處理等方面也有很大的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)化、智能化監(jiān)控，對(duì)于視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安防領(lǐng)域中的作用具有深遠(yuǎn)的意義。

1 網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)組成

視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)是建立在一定軟硬件基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻信號(hào)的采集、傳輸和輸出等工作，在此過(guò)程中還需要先進(jìn)的存儲(chǔ)技術(shù)為依托，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控視頻的管理。網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)是在常規(guī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用交換機(jī)，通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控視頻錄像的傳輸，遠(yuǎn)程對(duì)監(jiān)控視頻進(jìn)行控制和管理。

1.1 視頻信號(hào)的采集

網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)通常使用前端IP攝像機(jī)作為信號(hào)的采集設(shè)備，IP攝像機(jī)能實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)、音頻資料等的自動(dòng)編碼，并對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)信號(hào)添加上相應(yīng)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)其在寬帶網(wǎng)絡(luò)中自動(dòng)尋址傳輸。在選擇IP攝像機(jī)時(shí)，不僅需要考慮攝像機(jī)的像素、信噪比、夜間紅外技術(shù)、設(shè)備安裝難易程度等基本條件，而且需要對(duì)IP攝像機(jī)的嵌入式操作系統(tǒng)、組播網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、音頻視頻流壓縮協(xié)議、信息安全性管理等相關(guān)功能進(jìn)行分析和考慮，進(jìn)而保證視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)采集的高效性。

1.2 視頻信號(hào)的傳輸

網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)傳輸是在寬帶網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上完成的。信號(hào)的傳輸不僅跟寬帶的寬度有關(guān)，而且與視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)等信號(hào)采集設(shè)備的像素有關(guān)，為實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的同步性傳輸，對(duì)于D1格式的視頻信號(hào)只需要2M的寬帶就能實(shí)現(xiàn)，而720P的視頻信號(hào)需要建立在3~4M的寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)保真，1080P的視頻信號(hào)則需要至少8M的寬帶進(jìn)行傳輸。一般情況下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)中有許多信號(hào)采集設(shè)備，其中有許多條信號(hào)需要進(jìn)行傳輸作業(yè)，這就需要將多條信號(hào)接入到交換機(jī)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)可以由多臺(tái)交換機(jī)組成，該交換機(jī)系統(tǒng)需要保證至少達(dá)到100M的下行寬帶和1000M的上行寬帶要求，只有這樣才能保證視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ娑?，?shí)現(xiàn)傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性和同步性。

1.3 存儲(chǔ)技術(shù)

視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)需要對(duì)相應(yīng)的監(jiān)控視頻進(jìn)行定期的存儲(chǔ)，以保證視頻信息的回放、調(diào)查和控制，需要先進(jìn)的存儲(chǔ)技術(shù)來(lái)保證視頻數(shù)據(jù)信號(hào)的存儲(chǔ)和保真。常見(jiàn)的存儲(chǔ)技術(shù)有：集成了存儲(chǔ)功能與網(wǎng)絡(luò)數(shù)字管理功能于一體的網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)（NVR），該設(shè)備既是視頻信號(hào)管理平臺(tái)，又能實(shí)現(xiàn)一定量視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，但是其存儲(chǔ)量有限，只能用于中小型網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理硬盤(pán)（RAID），該設(shè)備只能用于視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，其能實(shí)現(xiàn)大容量視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，而且能夠保證相關(guān)視頻信號(hào)的保真度，穩(wěn)定性很高，可用于大中型網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，但是畢竟這種設(shè)備是相對(duì)獨(dú)立的，因此很容易出現(xiàn)視頻信息的修改和丟失，可靠性不強(qiáng)；實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)功能的IP—SAN存儲(chǔ)設(shè)備，該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)視頻信號(hào)的IP存儲(chǔ)，具有非常高的可靠性，其存儲(chǔ)空間也是無(wú)窮的，因此在大中型網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用最大。

1.4 軟件支持

實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻信號(hào)的采集、傳輸、信息認(rèn)證等工作需要建立在一個(gè)高效穩(wěn)定的軟件平臺(tái)上。最為常見(jiàn)的軟件平臺(tái)有：網(wǎng)絡(luò)人遠(yuǎn)程監(jiān)控版；NVSCenter網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控軟件；銳眼視頻監(jiān)控衛(wèi)士；MiniVCap軟件等，它們運(yùn)用一體化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò)視頻管理，使用多種網(wǎng)絡(luò)接入方式完成對(duì)整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控視頻的播放、回放、下載等基本功能。

1.5 視頻輸出

視頻信號(hào)輸出是視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的終端顯示，現(xiàn)階段一個(gè)視頻輸出系統(tǒng)通常包含視頻解碼設(shè)備、視頻顯示器、視頻播放軟件等平臺(tái)。通常情況下，整個(gè)視頻輸出過(guò)程是建立在一個(gè)軟件平臺(tái)的控制管理上，通過(guò)視頻解碼器完成對(duì)傳輸視頻信號(hào)的解碼，最后將解碼后的視頻信號(hào)通過(guò)墻面視頻播放器進(jìn)行輸出。對(duì)于視頻播放效果的控制需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化，首先，及時(shí)對(duì)視頻解碼器進(jìn)行升級(jí)管理，實(shí)現(xiàn)解碼的高效性，提高解碼速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻流信號(hào)的幀數(shù)進(jìn)行控制，保證解碼前后視頻信號(hào)的保真；其次，采用具有高分辨率的視頻播放顯示器，對(duì)于較大分辨率的顯示屏，通常采用拼接屏技術(shù)實(shí)現(xiàn)顯示屏的高效性；還有就是對(duì)相應(yīng)的管理軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)和升級(jí)，使其具備更多的人性化功能模塊，實(shí)現(xiàn)視頻信息的高效輸出和管理。

2 網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)特性

網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)是建立在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，通過(guò)信息采集裝置產(chǎn)生數(shù)字視頻流，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)視頻流信號(hào)的傳輸，進(jìn)而達(dá)到遠(yuǎn)端用戶(hù)對(duì)監(jiān)控視頻的播放和控制，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離監(jiān)控。除此以外，當(dāng)前先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)增添了諸如數(shù)字視頻智能分析、人臉智能報(bào)警識(shí)別等更為先進(jìn)的技術(shù)，以此提高整個(gè)系統(tǒng)的科技含量，保證安防監(jiān)控的高效性。

2.1 數(shù)字視頻智能分析

網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)的核心是對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的智能分析，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的靈活性和伸縮性變得更大，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算、存儲(chǔ)和傳輸過(guò)程的智能化，采用可編程的FPGA芯片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DSP處理器，通過(guò)對(duì)硬件的加速實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻編碼通道的相對(duì)壓縮，通過(guò)建立視頻綜合型平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字視頻的智能分析。這就需要網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)建立開(kāi)放性視頻智能大數(shù)據(jù)分析架構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中包含有分布式分析單元（DAU），該單元是建立在ONVIF/PSIA數(shù)據(jù)封裝器的基礎(chǔ)上，通過(guò)運(yùn)用第三方算法插件，以此來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)流的流式計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻內(nèi)容的智能性分析；數(shù)據(jù)處理單元（DPU），該單元首先對(duì)輸入數(shù)據(jù)流的整理配置，然后運(yùn)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換插件完成數(shù)據(jù)的智能分析；數(shù)據(jù)挖掘單元（DMU），該單元通過(guò)引入智能化數(shù)據(jù)處理技術(shù)，通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)模型，對(duì)數(shù)據(jù)處理單元處理過(guò)的數(shù)據(jù)根據(jù)相互之間的關(guān)系進(jìn)行分組存儲(chǔ)，對(duì)以后數(shù)據(jù)的查找提供方便；應(yīng)用環(huán)境（AE），該單元是建立在第三方軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶(hù)的要求對(duì)相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行合理的處理，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境和應(yīng)用數(shù)據(jù)的一體化。

2.2 報(bào)警識(shí)別技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)還通過(guò)開(kāi)放性的構(gòu)架、智能化的插件集成和數(shù)據(jù)算法，在視頻大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上達(dá)到對(duì)大數(shù)據(jù)的智能分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形信息的對(duì)比識(shí)別分析。首先，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別和跟蹤是視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，當(dāng)前一種基于視頻運(yùn)動(dòng)分析檢測(cè)技術(shù)的入侵探測(cè)器技術(shù)能夠通過(guò)對(duì)視頻流的數(shù)字化分析實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控區(qū)域物體的運(yùn)動(dòng)情況的檢測(cè)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像、報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄等；其次，基于圖像處理的報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)視頻安防監(jiān)控的主要技術(shù)支持，該技術(shù)就是對(duì)視頻圖像數(shù)據(jù)幀進(jìn)行采樣、分析，當(dāng)有人員闖入防區(qū)或有異常情況發(fā)生時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，該技術(shù)一方面要通過(guò)一些復(fù)雜算法來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻信息的采集，如：MATLIB算法、Visual C++算法等。另一方面，對(duì)圖像進(jìn)行一些預(yù)處理來(lái)改善圖像的質(zhì)量，常使用位圖轉(zhuǎn)化YcbCr圖、圖像灰度化、圖像二值化、濾波等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像質(zhì)量的增強(qiáng)；最后，運(yùn)用應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法對(duì)采集到的圖像序列幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分割，通過(guò)對(duì)人體比例特征、人體運(yùn)動(dòng)步態(tài)特征、人體膚色等特征的深入研究，常使用的識(shí)別方法有基于人體輪寬高比的識(shí)別算法、基于步態(tài)識(shí)別的算法和基于人體膚色的算法等。通過(guò)以上技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的處理和分析，使得網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)能夠完成對(duì)監(jiān)控信息的智能化分析和識(shí)別，實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警識(shí)別，提高整個(gè)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控區(qū)域的安全性管理。

3 結(jié)論

隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積的不斷延伸，網(wǎng)絡(luò)電子信息技術(shù)逐漸滲透到社會(huì)發(fā)展的方方面面，網(wǎng)絡(luò)型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)也在許多場(chǎng)合得到普遍的使用。相信在我國(guó)電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展勢(shì)頭下，整個(gè)安防監(jiān)控系統(tǒng)將進(jìn)行更為優(yōu)化的設(shè)計(jì)，使其功能更加強(qiáng)大，越來(lái)越人性化，配置更為完善，以此來(lái)滿(mǎn)足人們更高的要求，在更多領(lǐng)域受到越來(lái)越多的青睞。使得整個(gè)社會(huì)生活變得更加安全穩(wěn)定。

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共基極放大電路的輸出電阻與共射極放大電路相當(dāng)，輸出電阻較大，當(dāng)負(fù)載改變時(shí)，輸出電壓變化較大，因此該電路帶負(fù)載能力比較差，不適用于多級(jí)放大電路的輸出級(jí)。

4 小結(jié)

經(jīng)過(guò)以上分析，共基極放大電路的特點(diǎn)主要有：（1）具有電壓放大能力和功率放大能力；（2）輸出電壓與輸入電壓同相；（3）輸入電阻小，輸出電阻大，頻率特性好；（4）無(wú)電流放大能力?；诠不鶚O放大電路的特點(diǎn)，在實(shí)際電路中廣泛應(yīng)用于寬頻或高頻電路中。

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作者簡(jiǎn)介：

張?zhí)雇ǎ?983—），男，河南葉縣人，河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院信息與電子工程系助教，碩士研究生，研究方向：非線(xiàn)性電路與智能信息處理。

張哲（1981—），男，廣東五華人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于國(guó)家新聞出版廣電總局八七一臺(tái)。