化解数字视频监控的技术障碍

文章摘要：这种要求催生了视频分析，计算机可进行分析运算，识别目标事件并将其标记下来，以供人工解释或进行其它操作。 二、根据不同应用采取不同压缩方法 正如前部分提到的那样，压缩方案对实现强大视频安全监控系统至关重要。多年来，不同的压缩方案层出不穷，不过安全监控系统一直主要采用 MPEG 与 H.264 标准。这些算法会 频繁采用参考影像，后续影像只存储相对于参考影像发生变化的信息，这就有助于将影像尺寸降到最低。 帧预测不一定总是最佳解决方案。在帧速率较低时，不同影像间的变化可能较大，这时，这种运动估计节省的带宽就非常有限。不过，更新的、低成本的新技术是采用必要而实用 技术（如 MPEG-4 与 H.264

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　　这种要求催生了视频分析，计算机可进行分析运算，识别目标事件并将其标记下来，以供人工解释或进行其它操作。

　　二、根据不同应用采取不同压缩方法

　　正如前部分提到的那样，压缩方案对实现强大视频安全监控系统至关重要。多年来，不同的压缩方案层出不穷，不过安全监控系统一直主要采用 MPEG 与 H.264 标准。这些算法会 频繁采用参考影像，后续影像只存储相对于参考影像发生变化的信息，这就有助于将影像尺寸降到最低。

　　帧预测不一定总是最佳解决方案。在帧速率较低时，不同影像间的变化可能较大，这时，这种运动估计节省的带宽就非常有限。不过，更新的、低成本的新技术是采用必要而实用 技术（如 MPEG-4 与 H.264 编解码器），以支持电视画质的帧速率。

　　实现 MPEG 算法的压缩标准在视频系统中很受欢迎。MPEG 实际包含了多个标准。MPEG-2 是一种较早期的标准，主要用于 DVD 与广播视频，而 MPEG-4 则可针对特定比特率实现更 加清晰的画质。H.264 则是最新增加的标准，也称作 MPEG-4 Part 10 或高级视频编码标准 （AVC），该标准具有更高的压缩性能。

　　一般规律是，标准 30 FPS 模拟摄像机采用 H.264 压缩技术，比特率是 1Mbps。通常 MPEG-4 所用带宽要高于 50%，而 MPEG-2 所用带宽又要比 MPEG-4 再多出 50%。　要实现这种高质量压缩，运行压缩算法的计算能力就会相应提高，这会导致成本提高，乃至延迟时间加长。但是，随着信号处理器功能变得日益强大，价格不断降低，这种计算性 能提高的负面影响在今后几年会有所降低。 


　　系统集成商或安全管理人员必须确定系统可接受的最低视频质量，这决定了视频的影像解析度与帧速率，配合所用的编解码器，也就决定了视频所需的数据传输速率、计算量以及 存储空间大小。目前，MPEG-2 算法用于原有系统中，而新系统则不采用这种算法。MPEG-4 是一种处于中间水平的压缩算法，常用于低端系统。

　　三、视频分析技术减轻存储空间负担


　　一些因素推动压缩算法从 MPEG-4 向 H.264 转变。自 MPEG-4 被开发出以来，工程师不断改进压缩技术，很多是在 H.264 上的创新，这种新算法不是只使用一个参考帧，而是采 用多个参考帧，而且支持尺寸可变的预测块。 


　　根据具体实施的特性与选项的不同，压缩效率会有很大差异。不过总体说来，开销与延迟之间可以进行一定的折中。因此，采用 H.264 压缩算法时，人们可以从一些预定义的特性 集中选择（也称作配置文件），其中的 H.264 高规范可以支持低延迟多解析度视频的数据流，而这正是视频监控应用的重要要求。此外，在视频质量与比特率之间折中平衡时，有许 多可调节的"旋钮（knob）"，必须作出适当的设置。

　　如前所述，延迟问题非常重要。目前，如果从事件发生到事件在屏幕上显示出来有 100 毫秒延迟通常还可以接受。我们最好把延迟作为系统级问题来解决。由于延迟非常重要，因 此系统应将原始视频直接提交预览显示，而不应先传输到录制/存储系统，然后再显示。当然，不同的压缩算法会在原始数据与存储影像之间造成不同程度的延迟，我们建议关注延 迟问题的系统开发人员认真考虑采用 H.264 压缩算法。

　　人们还会关注视频数据的传输问题，即有没有足够的带宽实时传输所有影像数据。在采用内置硬盘的模拟摄像机与 DVR 的混合系统中，DVR 必须具备足够高的带宽以处理所有视频 输入。即便是完全采用 IP 摄像机输出的数字信号，也会出现同样的问题。编解码器与比特率的选择会对网络和存储设备是否适用产生影响。

　　在安全监控应用中，我们必须避免网络过载，因此轻载 （over-provisioning） 是最好的解决方法。100Mbps 以太网通常可以非常可靠地支持 8 个 1Mbps 摄像机，而 10Mbps 以太 网则难以胜任。当然，最终决定要取决于采用什么样的交换机与集线器。存储技术也肯定会对安全应用造成影响。不过，我们不见得一定要一直传输所有数据，可以仅在发生特定 情况的时候传输数据。新型智能摄像机与 DVR 采用智能视频分析技术，能根据用户编入的事件对影像进行检查，检测是否发生了感兴趣的事件，比方说有人出现、有人离开等。常 见的视频分析范例包括：潜在的可疑活动检测，比方说是否有人在敏感区域徘徊；监控交通状况；机场安全监控；以及检测是否有遗留下来无人看管的物品等。利用分析技术，我 们可以仅在发生特别事件的情况下才传输或存储视频，这就降低了整体网络和存储需求。

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