伴隨著IT信息技術(shù)向社會(huì)各行業(yè)的全面滲透，整個(gè)社會(huì)圍繞著IT技術(shù)正在發(fā)生全面而巨大的改觀，其中最顯著的進(jìn)展是視頻圖像系統(tǒng)，它正在從模擬系統(tǒng)走向數(shù)字系統(tǒng)，從標(biāo)準(zhǔn)清晰度格式（SD）轉(zhuǎn)向高清HDTV標(biāo)準(zhǔn)，從單機(jī)系統(tǒng)到聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，處于不斷變化的進(jìn)程之中。
安防系統(tǒng)作為視頻圖像系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，在人們未來(lái)的生活中起著非常重要的作用，無(wú)疑，安防視頻圖像系統(tǒng)正在或?qū)⒁l(fā)生的同樣的巨變，不但提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和響應(yīng)速度，而且在圖像的清晰度方面更有質(zhì)的提高。\r\n同時(shí)，安防技術(shù)與其它學(xué)科技術(shù)融合的趨勢(shì)也越來(lái)越明顯。比如，安防領(lǐng)域的視頻監(jiān)控正處于與會(huì)議電視技術(shù)融合之中；而家電產(chǎn)品中的液晶顯示器、等離子體顯示器、DLP光顯裝置等已經(jīng)是視頻監(jiān)控顯示設(shè)備的主流；消防也因可用攝像機(jī)直接探測(cè)火災(zāi)而將與安防相結(jié)合。除此之外，智能建筑中的安防、消防、樓宇控制三大部分也正在融合，其中還包括擴(kuò)大的物業(yè)（如物業(yè)管理、停車(chē)場(chǎng)管理、背景音樂(lè)廣播等），而安防有可能成為它們中的領(lǐng)頭羊?，F(xiàn)在，視頻監(jiān)控已經(jīng)開(kāi)始網(wǎng)絡(luò)化，安防就是網(wǎng)絡(luò)，IT也將更多滲入安防之中，這將使得網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)與安防系統(tǒng)更加緊密地掛鉤和融合。\r\n
促使從模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)過(guò)渡的主要外因
其一，電視系統(tǒng)已開(kāi)始從標(biāo)準(zhǔn)清晰度過(guò)渡到高清晰度格式，從隔行掃描過(guò)渡到逐行掃描模式。\r\n目前所使用的電視是標(biāo)準(zhǔn)清晰度（SD）的模擬電視，分為NTSC和PAL兩種制式：NTSC制式是525線(xiàn)，每秒30幀畫(huà)面；PAL制式是625線(xiàn)，每秒25幀畫(huà)面。\r\n標(biāo)準(zhǔn)清晰度格式采用隔行掃描模式，先掃描靜止畫(huà)面的奇數(shù)行，然后掃描同一幅圖像信息的偶數(shù)行，這種掃描模式使兩幅畫(huà)面會(huì)同時(shí)顯示在顯示器上，也稱(chēng)為每秒50／60場(chǎng)。該技術(shù)被開(kāi)發(fā)用于節(jié)約傳輸寬帶（特定的網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)據(jù)率容量）。\r\n標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視的圖像格式是720×576，即40多萬(wàn)像素。該分辨率被稱(chēng)為480i，提供由240線(xiàn)不同信息組成的畫(huà)面，用于家用標(biāo)清的帶寬需求為45Mbii／s-90Mbii／s。隔行掃描模式當(dāng)畫(huà)面中的運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)速度較快時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)中的物體在第一場(chǎng)掃描中的位置和在第二場(chǎng)掃描中的位置存在較大差異，故會(huì)使得圖像畫(huà)面變得模糊不清。若視頻顯示器小于27英寸，標(biāo)清電視看上去還相當(dāng)清晰、流暢。但是，如果屏幕超過(guò)27英寸，480i格式的圖像質(zhì)量會(huì)明顯下降，還可能看到鋸齒線(xiàn)、輪廓模糊褪色、視覺(jué)噪聲和間斷的動(dòng)作。\r\n高清晰度格式則采用逐行掃描模式，即對(duì)一幅完整的畫(huà)面采用一次性?huà)呙?，?80線(xiàn)圖像信息行合并為一個(gè)幀，然后自動(dòng)修正畫(huà)面質(zhì)量，減少了大屏幕上的鋸齒畫(huà)面并使畫(huà)面動(dòng)作變得更為流暢。\r\n高清格式提供的圖像信息量比任何標(biāo)清格式都要多。如果將屏幕分辨率轉(zhuǎn)換為像素，可以清楚地看到高清格式能提供比480i格式高出至少4倍以上的圖像信息量，圖像分辨率達(dá)到1080i或者720p。高清晰度電視的圖像格式最高可達(dá)1920×1080，即207萬(wàn)像素，實(shí)現(xiàn)全高新（full HD）的1080p。高分辨率格式所具備的更高像素?cái)?shù)可提升畫(huà)面質(zhì)量，使大屏幕上的畫(huà)面顯得更清晰、流暢。\r\n其二，視覺(jué)享受對(duì)圖像的分辨率提出了更高要求。\r\n標(biāo)準(zhǔn)清晰度格式（SD—Standard Definition）圖像分辨率主要區(qū)分有CIF（352×288）、4CIF（704×576）或D1（720×576），由于受到NTSC/PAL制式規(guī)范制約，模擬攝像機(jī)的分辨率一直被限制在4CIF，有效像素值最高水平為752H×582V，即44萬(wàn)像素。標(biāo)準(zhǔn)清晰度類(lèi)的模擬彩色CCD攝像機(jī)大多采用1/3"或1/4"隔行掃描CCD芯片，現(xiàn)在圖像清晰度已經(jīng)達(dá)到540（彩色）/570線(xiàn)（黑白）水平，出現(xiàn)了全D1高分辨率(720×576)的電視監(jiān)控系統(tǒng)。\r\n而采用高清HDTV標(biāo)準(zhǔn)的高清（HD—High Definition）系列新一代攝像機(jī)，則有HD720（水平1000像素）、1.2Mega（水平>1300像素）、3 Mega（水平2000像素）。\r\n例如，英國(guó)Forensic Vision公司的GII攝像機(jī)有1100萬(wàn)像素，它使用1.5"(40mm)的CCD芯片，比使用0.5"(25mm)CCD芯片的攝像機(jī)要清晰50倍。當(dāng)抓拍比如高速公路上的車(chē)輛等高速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，圖像沒(méi)有拖尾現(xiàn)象。\r\n其視頻輸出包括數(shù)字輸出（IP）和模擬輸出（與PAL兼容）、然后傳輸?shù)娇刂浦行幕虮镜劁浵裨O(shè)備。GII攝像機(jī)正常的幀率是1幀/秒的低分辨率，而錄制是25幀／秒。這為平衡存儲(chǔ)空間、分辨率和圖像幀率等問(wèn)題提供了理想的解決方案。\r\nGII攝像機(jī)能夠事后提供變倍放大功能，并能夠?qū)σ恍﹫?chǎng)景近景細(xì)節(jié)進(jìn)行查看，這對(duì)無(wú)人員職守或非全時(shí)間監(jiān)控很有效。\r\n另外，百萬(wàn)像素(1280×1024或更高)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可直接入網(wǎng)使用，大多采用1/3"或1/4"逐行掃描CCD芯片（如Sony公司的Wfine逐行掃描RGB CCD）。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)球型攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)矩陣等也正在日益普及，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是要能支持TCP、RTP、Multicast組播協(xié)議、Unicast單播協(xié)議等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并有高分辨率和日夜自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。此外，可以通過(guò)以太網(wǎng)供電（PoE---Power over Ethernet），以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)線(xiàn)上1000m長(zhǎng)距離傳輸?shù)腖RE（Long Range Ethernet）也受到矚目。\r\n其三，寬帶傳輸?shù)娜萘繛榇笮畔⒘康膱D像傳輸提供了平臺(tái)。\r\n傳輸標(biāo)準(zhǔn)格式圖像CIF、D1需要512K~2M帶寬，CIF分辨率的單路視頻碼率需512Kbps，4CIF或D1分辨率的單路視頻碼率則可以1536Kbps估算。而傳輸高清HDTV圖像HD720、1.2Mega、3Mega則分別需要3M、5M、12M的帶寬。\r\n
實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像壓縮的芯片已開(kāi)始從DSP過(guò)渡到SoC
數(shù)字化是安防實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程監(jiān)控的基礎(chǔ)和前提。數(shù)字化的最根本需求在于滿(mǎn)足對(duì)數(shù)據(jù)的跨空間及跨時(shí)間的共享；圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)發(fā)展的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)較為復(fù)雜的運(yùn)算來(lái)除去冗余信息，使之能盡可能地逼近信息熵。\r\n目前，H.264已成為新一代數(shù)字視頻壓縮格式?jīng)Q定了變革的需求。\r\nH.264是繼MPEG4之后的新一代數(shù)字視頻壓縮格式，它既保留了以往壓縮技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和精華，又具有其它壓縮技術(shù)無(wú)法比擬的許多優(yōu)點(diǎn)。如：\r\n?有低碼流（Low Bit Rate），與MPEG.2、MPEG4、ASP等壓縮技術(shù)相比，在同等圖像質(zhì)量下，采用H.264技術(shù)壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG2的1/8、MPEG4的1／3。顯然，H.264壓縮技術(shù)的采用將大大節(jié)省用戶(hù)的下載時(shí)間和數(shù)據(jù)流量收費(fèi)；\r\n?有高質(zhì)量的圖像，H.264能提供連續(xù)、流暢的高質(zhì)量圖像（DVD質(zhì)量）；\r\n?容錯(cuò)能力強(qiáng)，H.264提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下容易發(fā)生丟包等錯(cuò)誤的必要工具。一般而言，IP網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）應(yīng)達(dá)到網(wǎng)絡(luò)時(shí)延上限<400ms、時(shí)延抖動(dòng)上限<50ms、通信丟包率<1×10-3的要求；\r\n?網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，H.264提供了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)層（Network Adaptation Layer），使得H.264的文件能容易地在不同網(wǎng)絡(luò)上傳輸（例如CDMA、GPRS、WCDMA、CDMA2000等）。\r\n另外，現(xiàn)在已經(jīng)推出的單片視頻壓縮芯片SoC，將把視頻圖像壓縮算法推向新的水平和高度。\r\n傳統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)壓縮算法的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，功能已很強(qiáng)大。而新推出的單芯片系統(tǒng)SoC(System on Chip)，使得系統(tǒng)在復(fù)雜性大為提高的情況下，設(shè)備體積卻能大為縮小。\r\n例如，TI公司正推出的達(dá)芬奇（Davinci）產(chǎn)品，有DM6446視頻編碼器/解碼器、DM6443視頻解碼器，作為數(shù)字視頻SoC，它是基于DM64x和ARM9雙核構(gòu)架的數(shù)字媒體處理芯片，集成了數(shù)字視頻所需的幾乎所有組件，為新型數(shù)字網(wǎng)絡(luò)安防設(shè)備的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。而像海思半導(dǎo)體公司則有HI3510芯片、Philips公司有PNX8550芯片。\r\n
網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控將成為安防系統(tǒng)最主要的運(yùn)行型態(tài)
網(wǎng)絡(luò)化將是安防技術(shù)發(fā)展的主流，聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。\r\n首先，網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的目標(biāo)是時(shí)延要小、能有較清晰的圖像質(zhì)量、允許多個(gè)用戶(hù)并發(fā)訪問(wèn)、網(wǎng)絡(luò)安全有保障等。在此前提下，圖像的編碼設(shè)備就要不斷提高編碼控制的靈活性以及編碼的抗誤碼能力，解決好需要傳輸?shù)凝嫶髷?shù)據(jù)和信息流量與相對(duì)較小的可用帶寬的矛盾。\r\n而網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控中的重要任務(wù)之一是要具備智能識(shí)別軟件。智能化則是安防技術(shù)的最終發(fā)展目標(biāo)和理想境界，它要能輔助人們或者能自動(dòng)從浩瀚的圖像信息中提取出人們感興趣的有用信息，例如從監(jiān)控場(chǎng)景中辨認(rèn)出物體、行為或特征，能跟蹤特定的目標(biāo)等等，它們屬于智能視覺(jué)的學(xué)科范疇，如何能從底層的原始視頻圖像數(shù)據(jù)中獲得高層的語(yǔ)義理解，就是智能視覺(jué)學(xué)科需要研究和解決的課題。\r\n其次，門(mén)禁系統(tǒng)在應(yīng)用安全有保障的前提下，有可能會(huì)從RS485控制方式逐步過(guò)渡到TCP/IP聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。\r\n此外，報(bào)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和無(wú)線(xiàn)化將勢(shì)在必然。\r\n最近，以色列Electronics Line 3000（Infinite-I系統(tǒng)）、美國(guó)GE Security（Simon系統(tǒng)）和Motorola（Home Monitoring Gateway家居監(jiān)控網(wǎng)關(guān)）都推出了內(nèi)置寬帶和以太網(wǎng)接口的全無(wú)線(xiàn)安防家居監(jiān)控系統(tǒng)，一些系統(tǒng)已經(jīng)支持用戶(hù)通過(guò)瀏覽器即可完全訪問(wèn)和控制安裝在家中的安防家居系統(tǒng)。\r\n例如，以色列EL3000公司的Infinite無(wú)線(xiàn)雙網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)，將使具備全面聯(lián)通性的無(wú)線(xiàn)安防家居系統(tǒng)逐步進(jìn)入人們的日常生活之中。對(duì)于家中安防系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的警情或其他情況，用戶(hù)可以實(shí)時(shí)接收到消息或電子郵件。其在“Infinite”平臺(tái)上研發(fā)的新系列安防多功能主機(jī)，具有“易用性和聯(lián)通性”的操作方式，用戶(hù)通過(guò)交互式圖形及可視化界面就可進(jìn)行系統(tǒng)的控制和事件記錄的查詢(xún)。因此，它也是帶給用戶(hù)“安防以及更多服務(wù)”的增值服務(wù)平臺(tái)，將給人們生活帶來(lái)更多的服務(wù)功能。不過(guò)，只有最終用戶(hù)的積極參與才能使安防事業(yè)更上一層樓，這既是現(xiàn)代科技發(fā)展帶給我們的機(jī)遇，也是安防設(shè)備生產(chǎn)廠家所致力追求的目標(biāo)。\r\n
電視監(jiān)控系統(tǒng)正與會(huì)議電視系統(tǒng)相融合
會(huì)議電視系統(tǒng)與電視監(jiān)控系統(tǒng)同出一宗，都具有攝像、視音頻切換、圖像顯示等裝置和功能，所不同的僅僅是應(yīng)用場(chǎng)合及控制方式而已，因此二者將會(huì)融合，現(xiàn)在已有二者合二為一的應(yīng)用實(shí)例。\r\n會(huì)議電視系統(tǒng)的組成設(shè)備除傳輸線(xiàn)路外，主要就是包含攝像機(jī)在內(nèi)的終端設(shè)備和中央控制單元MCU。\r\n作為視訊交換層的重要組成設(shè)備之一，會(huì)議電視終端主要放置在用戶(hù)末端，其主要功能要求包括：對(duì)需要發(fā)送的視頻、音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼；對(duì)收到的視頻、音頻信號(hào)進(jìn)行解碼；提供多種傳輸速率，可從64Kbps直至2Mbps；支持多種視頻編碼，如H.261、H.263、H.263＋、H.264等；支持多種音頻編碼，如G711、G722、G728等；與其它視訊會(huì)議終端或者M(jìn)CU設(shè)備建立連接；管理配置功能等。\r\n另外，音頻輸入輸出設(shè)備（包括調(diào)音臺(tái)、功放，麥克風(fēng)和音箱）、視頻輸入輸出設(shè)備（包括若干臺(tái)電視機(jī)和投影儀作為視頻輸出設(shè)備，主要有攝像機(jī)、圖文攝像機(jī)、錄像機(jī)）、進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用及視音頻切換控制的音視頻切換矩陣等。\r\n
消防監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)更多地采用攝像機(jī)裝置
與其它的圖像型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)相比，超大場(chǎng)所基于煙霧視覺(jué)識(shí)別的VSD系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是：可以利用大多數(shù)現(xiàn)有的閉路電視（CCTV）系統(tǒng)，如安防系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)等，不需要增加額外的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及布線(xiàn)就可以方便地搭建火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，大大節(jié)約了系統(tǒng)成本、降低了系統(tǒng)安裝維護(hù)的復(fù)雜性。\r\n而且，與傳統(tǒng)的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)相比，VSD在探測(cè)能力上相比具有顯著的優(yōu)勢(shì)。它實(shí)現(xiàn)了對(duì)火災(zāi)的極早期檢測(cè)，直接探測(cè)火源，可以檢測(cè)到人眼看不到的細(xì)微煙霧顆粒，還可以檢測(cè)所有種類(lèi)的煙霧。\r\n此外，VSD系統(tǒng)是目前唯一的戶(hù)外煙霧探測(cè)解決方案，不受高速氣流運(yùn)動(dòng)的影響。對(duì)于傳統(tǒng)探測(cè)器來(lái)講，煙霧會(huì)被高速氣流吹散，根本無(wú)法到達(dá)探測(cè)器，更不用說(shuō)完成檢測(cè)。VSD系統(tǒng)帶來(lái)的一個(gè)直接好處就是，使值班人員在第一時(shí)間看到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確位置的圖像，從而快速采取相應(yīng)措施。先進(jìn)的煙霧運(yùn)動(dòng)模式分析算法及可視化警報(bào)驗(yàn)證極大地消除了誤報(bào)的發(fā)生，而消除誤報(bào)警正是傳統(tǒng)火災(zāi)系統(tǒng)中的一大難題。\r\n再者，在易爆及有毒環(huán)境中，VSD系統(tǒng)還可以通過(guò)調(diào)整攝像機(jī)及鏡頭參數(shù)，在環(huán)境外部就可以完成對(duì)內(nèi)部區(qū)域煙霧的有效檢測(cè)，避免采用昂貴的隔爆探測(cè)器；16路常開(kāi)／常閉警報(bào)輸出，可以方便地實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有的火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)連接。VSD能同時(shí)對(duì)來(lái)自8臺(tái)攝像機(jī)的信號(hào)進(jìn)行采集分析，硬件設(shè)備能夠同時(shí)對(duì)8個(gè)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，不會(huì)有任何信息丟失或延誤。\r\nVSD系統(tǒng)主要的應(yīng)用場(chǎng)所包括體育館、大型展覽館、大型會(huì)議廳、商場(chǎng)等。目前，VSD系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用在世界范圍內(nèi)許多消防工程中。\r\n另外，雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)則采用CCD攝像機(jī)作為探測(cè)系統(tǒng)的前端，可實(shí)現(xiàn)防火、防盜和一般監(jiān)控三位一體；采用防火并行處理器，能同時(shí)對(duì)多只雙波段攝像機(jī)獲取的信息進(jìn)行及時(shí)處理：監(jiān)控距離遠(yuǎn)（0.5~60m），適合大空間建筑的防火；能對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，保留現(xiàn)場(chǎng)的第一手資料，為事后分析、處理提供依據(jù)；具有聯(lián)動(dòng)控制功能，能迅速聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警；自動(dòng)滅火、排煙、錄像、報(bào)警電話(huà)等系統(tǒng)，將火災(zāi)損失降低到最低限度。\r\n由上述可見(jiàn)，在信息技術(shù)的帶動(dòng)下，許多不同的學(xué)科、不同的專(zhuān)業(yè)將可能會(huì)逐步走向技術(shù)的相互融合之途，向著智能化的目標(biāo)，殊途同歸將是未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)。\r\n
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