数字视频监控系统的智能化实现

赵郭斌

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

随着科技的持续进步，视频监控系统从问世以来已经经历了极大的变化。通过视频监控系统的有效应用可以全面满足人们的安全需求，进一步减少监控工作进行中所投入的人力成本。为更好地迎接时代发展的浪潮，数字视频监控系统在应用的过程中不断朝着智能化的方向靠拢，并且随着科技的进步已经具备了自动识别功能以及实时追踪功能。为了改善传统视频监控系统在实际使用中的缺点，实现提升视频监控系统功能稳定性以及使用价值的目标，有必要就数字视频监控系统的智能化实现进行探讨。

1 数字视频监控系统的主要特点

过去所采用的模拟监控系统在实际应用的过程中遵循以下的原理：铜缆介质上传送基带视频信号，在应用的过程中传输距离较短，且很容易被干扰。为了解决这些不便，人们对优化传统视频监控系统的重视程度不断提升，加大人力以及物力的投入，开展系统化建设研究。数字视频系统整体原理结构如图1所示，在应用中主要有以下几项特点。

图1 数字视频系统整体原理结构

一是便利性。数字视频监控系统与传统视频监控系统存在明显差异，其特点较多，可以根据人们的实际监控需求将画面进行有效的分割，并且把多个画面进行组合，还具有远程访问等优异的功能。将这些功能通过一定的技术手段集成到数字视频服务器中，将视频摄像机连接到数字视频服务器后便可以展开视频监控工作。整个过程非常简单，易于操作，可以全面提高视频监控的便利性以及高效性[1]。

二是广泛性。远程访问功能是数字视频监控系统独有的。该功能全面打破了过往模拟视频监控系统在距离传输方面的局限性，用户在使用中只需要通过网络连接到数字视频服务器接口处就可以在计算机上看到详细的视频监控图像。这一特性使得数字视频监控系统取得了极其广泛的应用[2]。

三是可靠性。数字视频监控系统本身基于技术原理在应用过程中发生故障的概率非常低。此外，数字视频监控系统在使用时完全处于自动运行状态，无需人工干预。一旦发生系统故障，监控系统就会自动对故障产生的位置以及具体原因进行查明，并且进行自行恢复。因此，数字视频监控系统的可靠性非常高[3]。

2 数字视频监控系统的智能化实现

2.1 视频的采集

结合数字视频监控系统的实际使用特点引入智能化技术，利用视频数据采集卡进行合理的取样活动，通过量化处理以后能将文档转化为数字图形文档。为保证模拟视频处理效率，视频采集卡在制备时需要使其具备压缩硬件这一优异功能。同时，通过运用专用处理芯片对视频具体内容进行合理压缩，客户收看视频的时候需要对视频开展解压操作。数据视频监控系统的监控摄像头能直接获得视频图像，而且将它转化成另一种方式，即模数形式。数字信号在经过处理芯片的“加工”后可以在计算机对视频图像开展更高效的传输活动[4]。

2.2 视频处理

为满足人们的实际应用需求，视频工艺处理需要具备视频数据分析方法、视频图像预处理等一系列优异的功效。压缩编码理论是视频调度工作中经常使用的关键技术，根据该方法能将收集过的图像开展压缩编码，随后通过网络传输的形式进行展示。同时，该方法具有存储作用，图像预备处理应对感应器开展校准，并对图像开展修复，为消费者提供其所需的信息内容。视频采集端输入的初始视频总数十分巨大，很难通过网络传输。因此，数字视频系统应当对视频进行压缩编码，从而使网络传输的速度及质量得到全面提高。经过多年的发展，当前已经有了多种视频压缩算法，网络分层技术的应用可以使网络适用性能得到全面提高，使视频解决范畴得到很好的扩宽。此外，这类视频压缩算法能使视频图像的质感及其视频传输的稳定获得平稳提升，是发展视频压缩算法的重要发展前景[5]。

2.3 网络的传输

传统传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）传输机制与互联网传输机制在使用过程中容易产生延迟。此外，这些机制在使用时需要消耗较多的网络宽带，无法对视频数据实现实时传输。为了能全面解决以上问题，需要及时引入超文本传输协议/传输控制协议（Hyper Text Transfer Protocol/Transmission Control Protocol，HTTP/TCP)传输机制。同时，为保证传输速度，将实时传输协议/用户数据报协议（Realtime Transport Protocol/User Datagram Protocol，RTP/UDP）传输机制作为实时传输数据的传输协议，通过这样的设置手法可以使视频传输具备一定的实时性，为单总体目标广播在线传输数据信息工作提供支持，科学合理地运用实时传输控制协议（Real-time Transport Control Protocol，RTCP）对视频开展传输操纵。在实际应用中，RTCP协议专门用来传输信息，RUP则是传输工作状态。这两种传输机制在应用中各有其优势，技术人员只有根据传输工作的具体需求将这2种协议有机结合在一起，才能够对系统运行的状态进行实时把握，以最小的成本实现最高的数据传输效率[6]。

3 数字视频监控系统的智能化建设

3.1 智能化数字视频监控系统框架

视频监控系统作为一种常见的城市感知观察专用工具，在许多关键场所都充分发挥出很重要的作用。视频监控系统实时体现不同地区工作人员活动或者机器运行的具体情况，为安全保卫消防安全等一系列工作中的管理决策带来了详实的根据，对维护居民的生命财产安全有着十分重要的意义。智能化数据视频监控系统主要是由拍摄、传输、控制、纪录4个部分构成。拍摄部分主要是由监控摄像头、摄像镜头、保护罩、支撑架以及电动式云台等组成，能够对监控地区进行合理的拍摄，并将捕捉的图像转换成电子信号对有关信息进行合理的传输活动。传输部分由电缆线、调制解调机器设备及其路线驱动设备等组成，将监控摄像头捕捉的一系列电子信号传输到监测中心。控制部分负责将电子信号转换成图像展示在监控系统上；纪录部分则全自动拍摄监控摄像头捕捉到的一系列图像，进一步提高系统软件的具体利用效率[7]。智能化数字视频监控系统框架如图2所示。

图2 智能化数字视频监控系统框架图

3.2 前端采集设计

在数字视频监控系统中，进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）能够实现连接摄像头以及编码器的功能性目标，这一组件的使用不仅全面克服了模拟摄像机在使用中所具有的一系列局限性，也可以有效保障图像的传输效果。在数字视频监控系统中，前端采集硬件设备中IPC发挥着重要作用。一般个人计算机（Personal Computer，PC）采用嵌入式的架构，这一硬件可以有效完成图像采集、信号处理、编码压缩等一系列优异的功能，同时支持多种网络传输协议，不但在一些行业中发挥出了极大的优势，而且合理利用这一设备可以构建出大规模分布式的智能网络视频监控系统。就技术手段而言，IPC在使用中无需多次进行数模转化，因此技术指标得到了明显提升，甚至有完全取缔模拟摄像头的趋势[8]。

IPC在对信号处理时主要采用以下的过程：电荷耦合元件（Charge-coupled Device，CCD）或互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）影像传感器只需经过一次模数（Analog to Digital，AD）变换便由监控摄像头内嵌的数字信号处理（Digital Signal Process，DSP）芯片对数字视频信号进行分析，如减噪、增益值等，再通过压缩打包将其上传至后端服务器中。与监控摄像机数次转换所造成的耗损相比，IPC能够很好的确保图像品质。此外，IPC在对信号进行扫描时，采取的是逐行扫描的方式。这种扫描方式保障了信号的稳定性，同时IPC实现了在连接扬声器的基础上与客户进行对讲[9]。

3.3 中央服务器

在数字视频监控系统中，中央处理器主要是负责数据分析以及系统内部控制工作，在数字视频监控系统中占有非常关键的地位。中央服务器在数据采集以及分析的过程主要以SDK函数或微软提供的DriectShow函数方式实现数据采集工作。将采集后的数据信息作为流媒体，中央处理器负责将其发送至制定模块中进行数据备份、数据存储和数据分析，满足系统智能化发展的实现要求。同时，客户端提供相关的支持服务，不断加强中央系统与客户端之间的交流，提升监控视频处理、系统控制以及用户安全验证等工作，为实现智能化发展提供保障。在中央服务器中设计的管理服务内容较多，如权限管理、智能功能实现管理、客户端管理、数据服务器管理以及Web服务器管理等。以视频管理为例，由客户端采集视频信息，再将信息传输至各个模块中，制定针对性模块发展的建议，开展流媒体服务器的分析[10]。

4 结 论

在新时代背景下，智能化已经成为未来各个领域的发展趋势，构建智能化数字监控系统能够有效改善传统监控系统的弊端，提升数字视频监控系统的适用性。为了打造智能化数字视频监控系统，以智能化系统框架为基础，针对各个细节进行优化，促进智能化系统实现。