數字化、數字系統(tǒng)是近來高頻次出現的詞匯,數字城市、數字社區(qū)、數字安防凡事皆數字,這既是科技進步趨勢之必然,也有概念化和輿論炒作之虞。
數字安防是個時尚的概念,是大家關注的熱點,追求時尚、造勢是媒體的本能,但是、引領輿論、正確的導向也是媒體的責任。安防科技工作者更應冷靜和認真地思考和回答:數字安防的真正含義是什么;數字技術的優(yōu)勢在哪里,找到安防技術發(fā)展的正確方向和需要迫切解決的關鍵問題,幫助用戶作出合理的選擇。
數字技術的本質
首先要清楚地認識數字技術的本質:它是人類對客觀事物認識和表達方法的升華。傳統(tǒng)模擬技術用電學參量來模仿事物的特征/性,如用電壓和頻率來模擬聲音的強弱和音調;將空間上每一點的亮度表示為電荷量。這種信息表達方式已達到了很高的水平,電聲、電視技術成為人們認識客觀世界的主要手段。然而當人們產生更高的需求時(高保真的聲音、高清晰的圖像),這種方式已無能為力或要付出極大的開銷。
深入的研究發(fā)現;事物最有價值的信息是包含在它的變化及內在聯(lián)系之中。我們不在空間上每一點,時間上每一刻去模擬,而是去表達它們的變化與相互之間的關系,會更深刻、更本質反映客觀事物,得到更完整、更準確的信息,這種表達可以采用最簡單的量化方式(數字編碼)。這就是數字技術的本質。它說明我們對客觀事物的觀察、理解更深刻、準確了,認識和表達方法得到了升華。
同時、數字信號能夠充分地利用頻率資源(能量均勻地分布在一定的頻帶內),具有很高的抗干擾性(傳送過程的失真,不影響信息的保真度)和可修復性(采用糾錯、容錯技術),因此、數字化是以信息技術為核心的電子技術發(fā)展的必然趨勢,被譽為二十一世紀的特征。以信息技術、圖像技術為基礎的安全防范技術當然如此?;跀底旨夹g的本質,安防技術的數字化應該也必然導致系統(tǒng)獲得更完整、更真實的信息,如高質量的圖像;實現高保真的信息傳輸、存貯和復制(在有限的資源條件下)。而這一點正是安防技術始終追求的目標,不懈解決的課題。
采用數字技術對傳統(tǒng)探測裝置產生探測信號作波形、能量分析等,可以得到真實的探測結果,降低系統(tǒng)的誤報率,近年來探測技術的進步主要是采用數字處理技術的成果;
目前、輸出數字信號的攝像機還不普遍,采用數字技術和數字信號處理技術的攝像機則是非常的普遍了。采用DSP(數字信號處理)、DPS(數字像素傳感)、雙曝光技術,實現攝像機的超寬動態(tài)范圍;采用時延(積累)、數字降噪(NR)技術,提高攝像機的信噪比(S/N)、靈敏度,在較差的環(huán)境條件下獲得更清晰、細節(jié)更豐富的圖像,都是數字技術帶來的優(yōu)勢。它使寬動態(tài)、黑白/彩色轉換攝像機成為安防系統(tǒng)獨具特點的主流產品;
數字編碼可以有效地壓縮圖像信號的數據率,使得數字視頻存貯和窄帶條件下遠程圖像傳輸得以實現。其實圖像編碼后的數據流中。不僅包含圖像的亮度信息,還載有目標的運動方式和行為特征的信息,它充分地表現了圖像信息量大的特點。可能成為進一步圖像內容分析的基礎。同時數字信號,便于加密、防偽,具有很高的安全性,非常適于安全領域的應用;
現代出入控制系統(tǒng)是在數字技術基礎上發(fā)展起來的,它使高唯一性和穩(wěn)定性的生物特征識別的應用成為可能。(還可舉出許多實例)
必須看到:目前數字技術還有一些不足,如在圖像質量、實時性,產品的成熟性和標準化等方面。模擬系統(tǒng)仍有一定的優(yōu)勢(如局域性系統(tǒng))。要實事求是地作出選擇,要追求數字化本質的優(yōu)勢和更高的目標,而不是把它概念化作為口號或潮流去追逐。[nextpage]
安防技術數字化的進程
談到安防技術數字化的進程,自然會聯(lián)想到安防技術階段或時代的劃分。筆者一直堅持:數字化是個過程,不能說現在已經數字化了或幾年后就會數字化,更不能簡單地以系統(tǒng)中的某一典型設備來對安防技術斷代。比如、DVR若只是替代磁帶錄像機作為系統(tǒng)的圖像存貯設備,它對監(jiān)控系統(tǒng)并沒帶來什么變化;網絡監(jiān)控系統(tǒng)中的全部信息流都是數字方式,但它所實現的功能和系統(tǒng)的管理、控制模式與以視頻矩陣為核心的模擬系統(tǒng)并沒本質的差別。真正數字化的概念應該是:從本質上改變安防系統(tǒng)信息采集、傳輸、分析、數據處理以及系統(tǒng)結構、形態(tài)和控制方式,使安防系統(tǒng)從以前臺(的設備)管理為主,轉變?yōu)橐院笈_的信息分析為重點。改變視頻監(jiān)控系統(tǒng)在整個過程中對攝像機產生的視頻信號基本上不作任何處理的(經典的)的狀態(tài),逐漸成為以圖像探測和圖像內容分析為核心的方式。系統(tǒng)設備以攝像機為中心轉變?yōu)橐詧D像處理設備為中心;數字化將逐步實現安防系統(tǒng)中各種技術設備和子系統(tǒng)之間的無縫連接(利用共同的傳輸介質或通信平臺),并在統(tǒng)一的操作平臺上實現系統(tǒng)的管理和全部功能的控制。所以說:數字化不是一個或幾個設備的更替,或網絡結構的變化;而是系統(tǒng)內在的信息處理或識別方式改變的過程。
當前安防技術的數字化的進程表現在兩個層面:
一個層面是系統(tǒng)中采用數字設備和設備中采用數字技術。上面已講了一些,安防產品采用數字技術有效地提高產品的功能和性能,而數字設備的應用則逐步地改變著安防系統(tǒng)的形態(tài)。其中、數字視頻記錄設備(DVR)是應特別提及的,它不僅具有圖象存貯功能(替代模擬磁帶錄像機),還具有圖象組合、運動探測、報警接口、前端控制和網絡功能,是中小型安防系統(tǒng)的控制器和分布式系統(tǒng)的節(jié)點設備。
另一層面是構成(全)數字化的系統(tǒng)結構和應用模式。數字化系統(tǒng)特別是全數字系統(tǒng),尚無明確的定義。我們不妨引用電視技術的概念:既系統(tǒng)中的全部信息流(包括數據、音頻、視頻、控制)均為數字方式。利用(公共)網絡平臺構成的遠程監(jiān)控和報警系統(tǒng)是數字化的安防系統(tǒng),其優(yōu)勢是低開銷的(遠距離)傳輸和可以自主生成的系統(tǒng)結構,但數字化的真正優(yōu)勢目前還沒有表現出來。
總而言之、數字化、從模擬向數字的轉變不是可以截然斷代的事,而是一個兩者相結合、相融合的逐步演變的過程。在這一過程中數字安防的概念會更加清晰和完善。安防系統(tǒng)將會在一個全新的技術基礎和環(huán)境下,發(fā)生本質的提升和改變。
數字化是安防智能化的必由之路
智能化的系統(tǒng)不是分別、孤立地反映各種物理量和狀態(tài)的變化,而是全面地、從它們之間的相關性和變化過程的特征去分析和判定,從而得出真實的結果。這就要求系統(tǒng)和設備采用人性化的設計,具有模仿人思維方法的分析和判斷功能。數字技術或數字化則是實現這樣系統(tǒng)的基礎。當前安防系統(tǒng)中的一些智能化的功能就是有采用數字技術實現的,例如:模擬量系統(tǒng)分析各種探測數據之間的關系(時間、頻度、速率、次序、空間分布等)來作出報警的判定。
自適應系統(tǒng)不是簡單地設定閥值,而把各種環(huán)境因素綜合起來作為背景,在此基礎上進行目標的分析,來實現真實的報探測。
這些在模擬方式很難實現的功能現在已普遍為“雙鑒”探測器、多維視頻探測系統(tǒng)、泄漏電纜探測系統(tǒng)等產品所具有。
智能化是與時俱進的概念,是自動化的最高境界,它的真實含義是:自主、優(yōu)化的調節(jié)和效率、協(xié)調的互動。安防系統(tǒng)的智能化可以理解為:實現真實的探測;實現各種信息和特征(不同定義、不同的載體)的自動分析、識別;系統(tǒng)聯(lián)動機構和相關系統(tǒng)之間準確、協(xié)調的互動。所有這些都必須在數字技術的基礎上才能實現,也是數字化本質的集中體現。
安防系統(tǒng)具有“預警”功能是其智能化最高境界,數字視頻技術的作用十分重要。圖像內容分析和特征識別將使圖像系統(tǒng)具有發(fā)現某些事件的征兆,預測事件發(fā)生趨勢的功能,使監(jiān)控系統(tǒng)具有預測(警)的能力。同時、安防系統(tǒng)中許多長期未能解決的難題將在數字視頻的基礎上得到答案,許多模糊不清的概念得以澄清。它將集探測(圖像內容分析)、特征識別和圖像監(jiān)控于一體,成為全新概念的安防系統(tǒng)的核心技術。
在信息技術這個箭頭的帶動下,許多不同的專業(yè)都在向著一個目標發(fā)展,許多學科和技術走上異途同歸的路,這就是當今技術融合的大趨勢。同時、許多相關技術從其自身的要求,自然地提出了自已的安全解決方案,安全防范已成為許多技術本源的內容。安全防范這個概念越來越模糊了,安全防范技術的界限越來越來不清楚了。在這樣的環(huán)境下如何突出安全技術的特點,把握安防技術的發(fā)展方向,是十分重要的。安防技術在其發(fā)展和進步的過程中,始終圍繞一個核心,這就是“探測”?!皩崿F探測,實現真實的探測,實現早期的探測”就是安防技術進步的歷程。也將是安防系統(tǒng)數字化的過程。