监控系统中的视频处理技术 - 安防知识网

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。