伴随着IT信息技术向社会各行业的全面渗透，整个社会围绕着IT技术正在发生全面而巨大的改观，其中最显著的进展是视频图像系统，它正在从模拟系统走向数字系统，从标准清晰度格式（SD）转向高清HDTV标准，从单机系统到联网运行，处于不断变化的进程之中。
安防系统作为视频图像系统的主要应用领域之一，在人们未来的生活中起着非常重要的作用，无疑，安防视频图像系统正在或将要发生的同样的巨变，不但提高了系统的实时性和响应速度，而且在图像的清晰度方面更有质的提高。\r\n同时，安防技术与其它学科技术融合的趋势也越来越明显。比如，安防领域的视频监控正处于与会议电视技术融合之中；而家电产品中的液晶显示器、等离子体显示器、DLP光显装置等已经是视频监控显示设备的主流；消防也因可用摄像机直接探测火灾而将与安防相结合。除此之外，智能建筑中的安防、消防、楼宇控制三大部分也正在融合，其中还包括扩大的物业（如物业管理、停车场管理、背景音乐广播等），而安防有可能成为它们中的领头羊。现在，视频监控已经开始网络化，安防就是网络，IT也将更多渗入安防之中，这将使得网络通信系统与安防系统更加紧密地挂钩和融合。\r\n
促使从模拟系统向数字系统过渡的主要外因
其一，电视系统已开始从标准清晰度过渡到高清晰度格式，从隔行扫描过渡到逐行扫描模式。\r\n目前所使用的电视是标准清晰度（SD）的模拟电视，分为NTSC和PAL两种制式：NTSC制式是525线，每秒30帧画面；PAL制式是625线，每秒25帧画面。\r\n标准清晰度格式采用隔行扫描模式，先扫描静止画面的奇数行，然后扫描同一幅图像信息的偶数行，这种扫描模式使两幅画面会同时显示在显示器上，也称为每秒50／60场。该技术被开发用于节约传输宽带（特定的网络连接的数据率容量）。\r\n标准清晰度电视的图像格式是720×576，即40多万像素。该分辨率被称为480i，提供由240线不同信息组成的画面，用于家用标清的带宽需求为45Mbii／s-90Mbii／s。隔行扫描模式当画面中的运动物体运动速度较快时，由于运动中的物体在第一场扫描中的位置和在第二场扫描中的位置存在较大差异，故会使得图像画面变得模糊不清。若视频显示器小于27英寸，标清电视看上去还相当清晰、流畅。但是，如果屏幕超过27英寸，480i格式的图像质量会明显下降，还可能看到锯齿线、轮廓模糊褪色、视觉噪声和间断的动作。\r\n高清晰度格式则采用逐行扫描模式，即对一幅完整的画面采用一次性扫描，将480线图像信息行合并为一个帧，然后自动修正画面质量，减少了大屏幕上的锯齿画面并使画面动作变得更为流畅。\r\n高清格式提供的图像信息量比任何标清格式都要多。如果将屏幕分辨率转换为像素，可以清楚地看到高清格式能提供比480i格式高出至少4倍以上的图像信息量，图像分辨率达到1080i或者720p。高清晰度电视的图像格式最高可达1920×1080，即207万像素，实现全高新（full HD）的1080p。高分辨率格式所具备的更高像素数可提升画面质量，使大屏幕上的画面显得更清晰、流畅。\r\n其二，视觉享受对图像的分辨率提出了更高要求。\r\n标准清晰度格式（SD—Standard Definition）图像分辨率主要区分有CIF（352×288）、4CIF（704×576）或D1（720×576），由于受到NTSC/PAL制式规范制约，模拟摄像机的分辨率一直被限制在4CIF，有效像素值最高水平为752H×582V，即44万像素。标准清晰度类的模拟彩色CCD摄像机大多采用1/3"或1/4"隔行扫描CCD芯片，现在图像清晰度已经达到540（彩色）/570线（黑白）水平，出现了全D1高分辨率(720×576)的电视监控系统。\r\n而采用高清HDTV标准的高清（HD—High Definition）系列新一代摄像机，则有HD720（水平1000像素）、1.2Mega（水平>1300像素）、3 Mega（水平2000像素）。\r\n例如，英国Forensic Vision公司的GII摄像机有1100万像素，它使用1.5"(40mm)的CCD芯片，比使用0.5"(25mm)CCD芯片的摄像机要清晰50倍。当抓拍比如高速公路上的车辆等高速运动的物体时，图像没有拖尾现象。\r\n其视频输出包括数字输出（IP）和模拟输出（与PAL兼容）、然后传输到控制中心或本地录像设备。GII摄像机正常的帧率是1帧/秒的低分辨率，而录制是25帧／秒。这为平衡存储空间、分辨率和图像帧率等问题提供了理想的解决方案。\r\nGII摄像机能够事后提供变倍放大功能，并能够对一些场景近景细节进行查看，这对无人员职守或非全时间监控很有效。\r\n另外，百万像素(1280×1024或更高)级的网络摄像机可直接入网使用，大多采用1/3"或1/4"逐行扫描CCD芯片（如Sony公司的Wfine逐行扫描RGB CCD）。网络摄像机、网络球型摄像机、网络矩阵等也正在日益普及，网络摄像机的发展趋势是要能支持TCP、RTP、Multicast组播协议、Unicast单播协议等多种网络协议，并有高分辨率和日夜自动转换功能。此外，可以通过以太网供电（PoE---Power over Ethernet），以及实现网线上1000m长距离传输的LRE（Long Range Ethernet）也受到瞩目。\r\n其三，宽带传输的容量为大信息量的图像传输提供了平台。\r\n传输标准格式图像CIF、D1需要512K~2M带宽，CIF分辨率的单路视频码率需512Kbps，4CIF或D1分辨率的单路视频码率则可以1536Kbps估算。而传输高清HDTV图像HD720、1.2Mega、3Mega则分别需要3M、5M、12M的带宽。\r\n
实现数字图像压缩的芯片已开始从DSP过渡到SoC
数字化是安防实现网络化和远程监控的基础和前提。数字化的最根本需求在于满足对数据的跨空间及跨时间的共享；图像数据压缩技术发展的实质就是通过较为复杂的运算来除去冗余信息，使之能尽可能地逼近信息熵。\r\n目前，H.264已成为新一代数字视频压缩格式决定了变革的需求。\r\nH.264是继MPEG4之后的新一代数字视频压缩格式，它既保留了以往压缩技术的优点和精华，又具有其它压缩技术无法比拟的许多优点。如：\r\n?有低码流（Low Bit Rate），与MPEG.2、MPEG4、ASP等压缩技术相比，在同等图像质量下，采用H.264技术压缩后的数据量只有MPEG2的1/8、MPEG4的1／3。显然，H.264压缩技术的采用将大大节省用户的下载时间和数据流量收费；\r\n?有高质量的图像，H.264能提供连续、流畅的高质量图像（DVD质量）；\r\n?容错能力强，H.264提供了解决在不稳定网络环境下容易发生丢包等错误的必要工具。一般而言，IP网络的服务质量（QoS）应达到网络时延上限<400ms、时延抖动上限<50ms、通信丢包率<1×10-3的要求；\r\n?网络适应性强，H.264提供了网络适应层（Network Adaptation Layer），使得H.264的文件能容易地在不同网络上传输（例如CDMA、GPRS、WCDMA、CDMA2000等）。\r\n另外，现在已经推出的单片视频压缩芯片SoC，将把视频图像压缩算法推向新的水平和高度。\r\n传统用于实现压缩算法的DSP芯片，有Philips公司的 PNX-1500、1700、1900和TI公司的DM642（720MHz），Equator公司的BSP-15等，功能已很强大。而新推出的单芯片系统SoC(System on Chip)，使得系统在复杂性大为提高的情况下，设备体积却能大为缩小。\r\n例如，TI公司正推出的达芬奇（Davinci）产品，有DM6446视频编码器/解码器、DM6443视频解码器，作为数字视频SoC，它是基于DM64x和ARM9双核构架的数字媒体处理芯片，集成了数字视频所需的几乎所有组件，为新型数字网络安防设备的研发奠定了基础。而像海思半导体公司则有HI3510芯片、Philips公司有PNX8550芯片。\r\n
网络监控将成为安防系统最主要的运行型态
网络化将是安防技术发展的主流，联网和远程监控将会得到更广泛的应用。\r\n首先，网络化监控的目标是时延要小、能有较清晰的图像质量、允许多个用户并发访问、网络安全有保障等。在此前提下，图像的编码设备就要不断提高编码控制的灵活性以及编码的抗误码能力，解决好需要传输的庞大数据和信息流量与相对较小的可用带宽的矛盾。\r\n而网络化监控中的重要任务之一是要具备智能识别软件。智能化则是安防技术的最终发展目标和理想境界，它要能辅助人们或者能自动从浩瀚的图像信息中提取出人们感兴趣的有用信息，例如从监控场景中辨认出物体、行为或特征，能跟踪特定的目标等等，它们属于智能视觉的学科范畴，如何能从底层的原始视频图像数据中获得高层的语义理解，就是智能视觉学科需要研究和解决的课题。\r\n其次，门禁系统在应用安全有保障的前提下，有可能会从RS485控制方式逐步过渡到TCP/IP联网系统。\r\n此外，报警系统的网络化和无线化将势在必然。\r\n最近，以色列Electronics Line 3000（Infinite-I系统）、美国GE Security（Simon系统）和Motorola（Home Monitoring Gateway家居监控网关）都推出了内置宽带和以太网接口的全无线安防家居监控系统，一些系统已经支持用户通过浏览器即可完全访问和控制安装在家中的安防家居系统。\r\n例如，以色列EL3000公司的Infinite无线双网报警系统，将使具备全面联通性的无线安防家居系统逐步进入人们的日常生活之中。对于家中安防系统发现的警情或其他情况，用户可以实时接收到消息或电子邮件。其在“Infinite”平台上研发的新系列安防多功能主机，具有“易用性和联通性”的操作方式，用户通过交互式图形及可视化界面就可进行系统的控制和事件记录的查询。因此，它也是带给用户“安防以及更多服务”的增值服务平台，将给人们生活带来更多的服务功能。不过，只有最终用户的积极参与才能使安防事业更上一层楼，这既是现代科技发展带给我们的机遇，也是安防设备生产厂家所致力追求的目标。\r\n
电视监控系统正与会议电视系统相融合
会议电视系统与电视监控系统同出一宗，都具有摄像、视音频切换、图像显示等装置和功能，所不同的仅仅是应用场合及控制方式而已，因此二者将会融合，现在已有二者合二为一的应用实例。\r\n会议电视系统的组成设备除传输线路外，主要就是包含摄像机在内的终端设备和中央控制单元MCU。\r\n作为视讯交换层的重要组成设备之一，会议电视终端主要放置在用户末端，其主要功能要求包括：对需要发送的视频、音频信号进行压缩编码；对收到的视频、音频信号进行解码；提供多种传输速率，可从64Kbps直至2Mbps；支持多种视频编码，如H.261、H.263、H.263＋、H.264等；支持多种音频编码，如G711、G722、G728等；与其它视讯会议终端或者MCU设备建立连接；管理配置功能等。\r\n另外，音频输入输出设备（包括调音台、功放，麦克风和音箱）、视频输入输出设备（包括若干台电视机和投影仪作为视频输出设备，主要有摄像机、图文摄像机、录像机）、进行数据应用及视音频切换控制的音视频切换矩阵等。\r\n
消防监控系统将会更多地采用摄像机装置
与其它的图像型火灾探测系统相比，超大场所基于烟雾视觉识别的VSD系统最大的特点就是：可以利用大多数现有的闭路电视（CCTV）系统，如安防系统、交通管理系统等，不需要增加额外的现场设备及布线就可以方便地搭建火灾报警控制系统，大大节约了系统成本、降低了系统安装维护的复杂性。\r\n而且，与传统的火灾探测系统相比，VSD在探测能力上相比具有显著的优势。它实现了对火灾的极早期检测，直接探测火源，可以检测到人眼看不到的细微烟雾颗粒，还可以检测所有种类的烟雾。\r\n此外，VSD系统是目前唯一的户外烟雾探测解决方案，不受高速气流运动的影响。对于传统探测器来讲，烟雾会被高速气流吹散，根本无法到达探测器，更不用说完成检测。VSD系统带来的一个直接好处就是，使值班人员在第一时间看到火灾现场准确位置的图像，从而快速采取相应措施。先进的烟雾运动模式分析算法及可视化警报验证极大地消除了误报的发生，而消除误报警正是传统火灾系统中的一大难题。\r\n再者，在易爆及有毒环境中，VSD系统还可以通过调整摄像机及镜头参数，在环境外部就可以完成对内部区域烟雾的有效检测，避免采用昂贵的隔爆探测器；16路常开／常闭警报输出，可以方便地实现与现有的火灾报警控制系统连接。VSD能同时对来自8台摄像机的信号进行采集分析，硬件设备能够同时对8个图像进行实时处理，不会有任何信息丢失或延误。\r\nVSD系统主要的应用场所包括体育馆、大型展览馆、大型会议厅、商场等。目前，VSD系统已经成功应用在世界范围内许多消防工程中。\r\n另外，双波段图像型火灾探测系统则采用CCD摄像机作为探测系统的前端，可实现防火、防盗和一般监控三位一体；采用防火并行处理器，能同时对多只双波段摄像机获取的信息进行及时处理：监控距离远（0.5~60m），适合大空间建筑的防火；能对监控现场进行实时录像，保留现场的第一手资料，为事后分析、处理提供依据；具有联动控制功能，能迅速联动声光报警；自动灭火、排烟、录像、报警电话等系统，将火灾损失降低到最低限度。\r\n由上述可见，在信息技术的带动下，许多不同的学科、不同的专业将可能会逐步走向技术的相互融合之途，向着智能化的目标，殊途同归将是未来发展的大趋势。\r\n
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