視頻監(jiān)控作為一種傳統(tǒng)視頻技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用，目前在國(guó)內(nèi)外已引起了越來(lái)越多的關(guān)注。視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)具有悠久的歷史，在傳統(tǒng)上廣泛應(yīng)用于安防領(lǐng)域，是協(xié)助公共安全部門打擊犯罪、維持社會(huì)安定的重要手段。近年來(lái)，隨著寬帶的普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，圖像處理技術(shù)的提高，視頻監(jiān)控正越來(lái)越廣泛地滲透到教育、政府、娛樂(lè)、醫(yī)療、酒店、運(yùn)動(dòng)等其他各種領(lǐng)域。下面闡述目前視頻監(jiān)控需要用到的各種主流技術(shù)。

　　流媒體技術(shù)

　　流媒體技術(shù)也稱流式媒體技術(shù)。所謂流媒體技術(shù)就是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過(guò)壓縮處理后放上網(wǎng)站服務(wù)器，讓用戶一邊一邊觀看、收聽，而不要等整個(gè)壓縮文件到自己的計(jì)算機(jī)上才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。該技術(shù)先在使用者端的計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建一個(gè)緩沖區(qū)，在播放前預(yù)先下一段數(shù)據(jù)作為緩沖，在網(wǎng)路實(shí)際連線速度小于播放所耗的速度時(shí)，播放程序就會(huì)取用一小段緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，這樣可以避免播放的中斷，也使得播放品質(zhì)得以保證。

　　流媒體技術(shù)不是一種單一的技術(shù)，它是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及視/音頻技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)流媒體技術(shù)，需要解決流媒體的制作、發(fā)布、傳輸及播放等方面的問(wèn)題，而這些問(wèn)題則需要利用視音頻技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)解決。在網(wǎng)上進(jìn)行流媒體傳輸，所傳輸?shù)奈募仨氈谱鞒蛇m合流媒體傳輸?shù)牧髅襟w格式文件。因這通常格式存儲(chǔ)的多媒體文件容量十分大，若要在現(xiàn)有的窄帶網(wǎng)絡(luò)上傳輸則需要花費(fèi)十分長(zhǎng)的時(shí)間，若遇網(wǎng)絡(luò)繁忙，還將造成傳輸中斷。另外，通常格式的流媒體也不能按流媒體傳輸協(xié)議進(jìn)行傳輸。因此，對(duì)需要進(jìn)行流媒體格式傳輸?shù)奈募?yīng)進(jìn)行預(yù)處理，將文件壓縮生成流媒體格式文件。這里應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是選用適當(dāng)?shù)膲嚎s算法進(jìn)行壓縮，這樣生成的文件容量較小。二是需要向文件中添加流式信息。

　　流式傳輸技術(shù)又分兩種，一種是順序流式傳輸，另一種是實(shí)時(shí)流式傳輸。順序流式傳輸是順序，在文件的同時(shí)用戶可以觀看，但是，用戶的觀看與服務(wù)器上的傳輸并不是同步進(jìn)行的，用戶是在一段延時(shí)后才能看到服務(wù)器上傳出來(lái)的信息，或者說(shuō)用戶看到的總是服務(wù)器在若干時(shí)間以前傳出來(lái)的信息。在這過(guò)程中，用戶只能觀看已的那部分，而不能要求跳到還未的部分。順序流式傳輸比較適合高質(zhì)量的短片段，因?yàn)樗梢暂^好地保證節(jié)目播放的終質(zhì)量。它適合于在網(wǎng)站上發(fā)布的供用戶點(diǎn)播的音視頻節(jié)目。在實(shí)時(shí)流式傳輸中，音視頻信息可被實(shí)時(shí)觀看到。在觀看過(guò)程中用戶可快進(jìn)或后退以觀看前面或后面的內(nèi)容，但是在這種傳輸方式中，如果網(wǎng)絡(luò)傳輸狀況不理想，則收到的信號(hào)效果比較差。

　　網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以看成是一臺(tái)提供實(shí)時(shí)A/V源的服務(wù)器，當(dāng)用戶請(qǐng)求進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視時(shí)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用實(shí)時(shí)流式傳輸方式向用戶終端傳送監(jiān)控畫面?？紤]到多個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將帶來(lái)流量瓶頸等問(wèn)題，可以使用視頻服務(wù)器來(lái)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，讓視頻服務(wù)器來(lái)提供強(qiáng)大的負(fù)載能力。

　　以上只是原理性的簡(jiǎn)要說(shuō)明。上述方案可以滿足小型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但在大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控前端設(shè)備與用戶終端的數(shù)目都非常龐大，除了增加考慮組播、廣播等方案外，更需要一套完善的媒體分發(fā)、調(diào)度機(jī)制來(lái)保證媒體的高效傳送。在這方面，目前尚無(wú)現(xiàn)成的成熟方案，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織（CCSA）正對(duì)此展開積極研究，以便為未來(lái)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的媒體傳送機(jī)制。

　　智能視頻監(jiān)控技術(shù)

　　智能視頻監(jiān)控技術(shù)（intelligent video surveillance）源于BELLSENT獨(dú)創(chuàng)的VTD技術(shù)，其領(lǐng)域是人工智能中的模式識(shí)別。通過(guò)將智能算法嵌入到DSP中，通過(guò)分析和提練人員和車輛二類目標(biāo)的各種行為模式，形成算法；在應(yīng)用中，通過(guò)比較和比對(duì)，辨識(shí)采集到的視頻圖像屬于何種物體，何種行為，對(duì)目標(biāo)的框架周長(zhǎng)和行動(dòng)軌跡打上標(biāo)簽，作出預(yù)警和實(shí)時(shí)報(bào)警，觸發(fā)錄像，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳。

　　智能視頻監(jiān)控技術(shù)是監(jiān)控技術(shù)第三個(gè)發(fā)展階段"機(jī)器眼+機(jī)器腦"中的"機(jī)器腦"部分，利用機(jī)器，將"人腦"對(duì)于視頻畫面的監(jiān)控判斷，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析提煉特征形成算法植入機(jī)器，形成"機(jī)器腦"對(duì)視頻畫面自動(dòng)檢測(cè)分析，并作出報(bào)警或其他動(dòng)作。它借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力過(guò)濾掉視頻畫面無(wú)用的或干擾信息、自動(dòng)分析、抽取視頻源中的關(guān)鍵有用信息，從而使攝像機(jī)不但成為人的眼睛，也使計(jì)算機(jī)成為人的大腦。智能視頻監(jiān)控技術(shù)是前沿的應(yīng)用之一，體現(xiàn)著未來(lái)視頻監(jiān)控系統(tǒng)全面走向數(shù)字化、智能化、多元化的必然發(fā)展趨勢(shì)。

　　傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)缺乏智能，在很大程度上依賴于人的判斷。然而，人類有著自身難以克服的弱點(diǎn)，比如：（1）人力有限，人的反應(yīng)與處理速度有限，導(dǎo)致我們?cè)谥付ǖ臅r(shí)間內(nèi)能夠進(jìn)行監(jiān)視的地點(diǎn)有限。這也就意味著各個(gè)被監(jiān)控點(diǎn)并非每時(shí)每刻都處于監(jiān)控當(dāng)中。（2）人并非一個(gè)可以完全信賴的觀察者，無(wú)論是在觀看實(shí)時(shí)的視頻流還是在觀看錄像回放的時(shí)候，由于自身生理上的弱點(diǎn)，我們經(jīng)常無(wú)法察覺(jué)安全威脅，從而導(dǎo)致漏報(bào)現(xiàn)象的發(fā)生。

　　從上述分析來(lái)看，當(dāng)開展大規(guī)模視頻監(jiān)控以后，智能監(jiān)控實(shí)際上已不是可有可無(wú)的裝飾品，而是系統(tǒng)所必備的一種能力。否則，巨大的投資將由于缺乏人力資源的跟進(jìn)以及人類自身的弱點(diǎn)，而有可能變?yōu)橐环N浪費(fèi)。

　　智能視頻技術(shù)可以在很多地方得到應(yīng)用。比如：

　　（1）視頻移動(dòng)偵測(cè)：在復(fù)雜的天氣環(huán)境中（例如雨雪、大霧、大風(fēng)等）地偵測(cè)和識(shí)別單個(gè)物體或多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，包括運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)特征等。

　?。?）物體追蹤：偵測(cè)到移動(dòng)物體之后，根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，自動(dòng)發(fā)送PTZ控制指令，使攝像機(jī)能夠自動(dòng)跟蹤物體，在物體超出該攝像機(jī)監(jiān)控范圍之后，自動(dòng)通知物體所在區(qū)域的攝像機(jī)繼續(xù)進(jìn)行追蹤。

　?。?）人物面部識(shí)別：自動(dòng)識(shí)別人物的臉部特征，并通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)檔案進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別或驗(yàn)證人物的身份。此類應(yīng)用又可以細(xì)分為"合作型"和"非合作型"兩大類。"合作型"應(yīng)用需要被監(jiān)控者在攝像機(jī)前停留一段時(shí)間，通常與門禁系統(tǒng)配合使用。"非合作型"則可以在人群中識(shí)別出特定的個(gè)體，此類應(yīng)用可以在機(jī)場(chǎng)、火車站、體育場(chǎng)館等安防應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮很大的作用。

　　（4）車輛識(shí)別：識(shí)別車輛的形狀、顏色、車牌號(hào)碼等特征，并反饋給監(jiān)控者。此類應(yīng)用可以用在被盜車輛追蹤等場(chǎng)景中。

　　（5）非法滯留：當(dāng)一個(gè)物體（如箱子、包裹、車輛、人物等）在敏感區(qū)域停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或超過(guò)了預(yù)定義的時(shí)間長(zhǎng)度就產(chǎn)生報(bào)警。典型應(yīng)用場(chǎng)景包括機(jī)場(chǎng)、火車站、地鐵站等。

　?。?）交通流量控制：用于在公路上監(jiān)視交通情況，例如統(tǒng)計(jì)通過(guò)的車數(shù)、平均車速、是否有非法停靠、是否有故障車輛等等。

　　紅外熱成像技術(shù)

　　光線是大家熟悉的。光線是什么？光線就是可見光，是人眼能夠感受的電磁波?？梢姽獾牟ㄩL(zhǎng)為：0.38-0.78微米。比0.38微米短的電磁波和比0.78微米長(zhǎng)的電磁波，人眼都無(wú)法感受。比0.38微米短的電磁波位于可見光光譜紫色以外，稱為紫外線，比0.78微米長(zhǎng)的電磁波位于可見光光譜紅色以外，稱為紅外線。紅外線，又稱紅外輻射，是指波長(zhǎng)為0.78~1000微米的電磁波。其中波長(zhǎng)為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外，波長(zhǎng)為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。

　　采用紅外熱成像技術(shù)，探測(cè)目標(biāo)物體的紅外輻射，并通過(guò)光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備被稱為紅外熱成像儀。

　　紅外熱成像儀在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用舉例：

　　1.夜間及惡劣氣候條件下的目標(biāo)監(jiān)控

　　夜晚，需可見光工作的設(shè)備已經(jīng)不能正常工作，如果采用人工照明，則容易暴露目標(biāo)。若采用微光夜視設(shè)備，它同樣也工作在可見光波段，依然需要外界光照明。而紅外熱成像儀是被動(dòng)接受目標(biāo)自身的紅外熱輻射，無(wú)論白天黑夜均可以正常工作，并且也不會(huì)暴露自己。同樣在雨、霧等惡劣的氣候條件下，由于可見光的波長(zhǎng)短，克服障礙的能力差，因而觀測(cè)效果差，但紅外線的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，特別是工作在8~14um的熱成像儀，穿透雨、霧的能力較強(qiáng)，因此在夜間以及惡劣氣候條件，采用紅外熱成像監(jiān)控設(shè)備仍可以正常地對(duì)各種目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。

　　2.防火監(jiān)控

　　由于紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控使用外，還可以作為有效的防火報(bào)警設(shè)備。很多火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的。用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱成像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準(zhǔn)確判定火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍，透過(guò)煙霧發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)，做到早知道、早預(yù)防、早撲滅。

　　3.偽裝及隱蔽目標(biāo)的識(shí)別

　　偽裝是以防可見光觀測(cè)為主，犯罪分子作案時(shí)通常會(huì)隱蔽在草叢及樹林中，由于野外環(huán)境的惡劣及人的視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。紅外熱成像儀是被動(dòng)接受目標(biāo)自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠(yuǎn)大于草木的溫度及紅外輻射，因此不易偽裝，也不容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。

　　視頻監(jiān)控相關(guān)技術(shù)

　?。?）CMOS圖像傳感器技術(shù)的成熟

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)的圖像傳感器正逐漸從傳統(tǒng)的CCD向CMOS轉(zhuǎn)變。這兩種傳感器各有長(zhǎng)短，但一直以來(lái)，CMOS傳感器的缺點(diǎn)漸漸減少。CMOS圖像傳感器低成本、高集成度為其主要特點(diǎn)，圖像質(zhì)量已不輸于CCD.與基于CCD的探頭相比，CMOS探頭的集成度更高，因?yàn)镃MOS傳感器集成了許多外圍處理功能，所需器件比CCD探頭少，且CMOS探頭的功耗要低得多。從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)看，CMOS傳感器可將成本大大降低。

　?。?）智能分析技術(shù)的發(fā)展

　　IEEE在圖像的智能分析等方面有比較大的成果，比如運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、人臉識(shí)別、目標(biāo)跟蹤等。

　　運(yùn)動(dòng)檢測(cè)是指在指定區(qū)域能識(shí)別圖像的變化，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的存在并避免由光線變化帶來(lái)的干擾。由于背景圖像的動(dòng)態(tài)變化，如天氣、光照、影子及混亂干擾等的影響，使得運(yùn)動(dòng)檢測(cè)成為一項(xiàng)相當(dāng)困難的工作。早期的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)是對(duì)編碼后產(chǎn)生的I幀進(jìn)行比較分析，通過(guò)視頻幀的比較來(lái)檢測(cè)圖像變化。目前常用的方法有背景減除（Background Subtraction）、時(shí)間差分（Temporal Difference）、光流（OpticalFlow）、運(yùn)動(dòng)向量檢測(cè)法等。

　?。?）芯片技術(shù)為視頻監(jiān)視產(chǎn)品提供新方案

　　IP攝像機(jī)通常集成了視頻捕獲、視頻編碼/處理和網(wǎng)絡(luò)接口功能。在視頻監(jiān)控市場(chǎng)，能夠支持這些功能的各種視頻信號(hào)處理器芯片性能差異很大，但也是能突顯優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。從功能需求少的低端產(chǎn)品到高性能的采用多核數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）芯片的高端產(chǎn)品，針對(duì)不同的市場(chǎng)，對(duì)視頻信號(hào)處理器的要求差別很大。高性能的DSP芯片使視頻處理器性能得到極大提升。這些DSP是催生智能攝像機(jī)的關(guān)鍵要素。正因?yàn)檫@些DSP,IP視頻服務(wù)器才具備同時(shí)對(duì)多視頻流進(jìn)行智能管理的能力。

　　（4）視頻壓縮格式越來(lái)越先進(jìn)

　　以前的數(shù)字視頻監(jiān)控的圖像格式主要以MJPEG與MPEG2為主。隨著圖像壓縮技術(shù)的提高，出現(xiàn)了越來(lái)越先進(jìn)的視頻壓縮格式，如MPEG-4,H.264,國(guó)內(nèi)正在大力發(fā)展具有自主產(chǎn)權(quán)的AVS編碼格式。視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展為視頻監(jiān)控在圖像傳輸、錄像存儲(chǔ)等方面帶來(lái)極大的好處。