智能分析技術將化解數(shù)字視頻監(jiān)控技術障礙

三、視頻分析技術減輕存儲空間負擔

一些因素推動壓縮算法從 MPEG-4 向 H.264 轉變。自 MPEG-4 被開發(fā)出以來，工程師不斷改進壓縮技術，很多是在 H.264 上的創(chuàng)新，這種新算法不是只使用一個參考幀，而是采 用多個參考幀，而且支持尺寸可變的預測塊。

　　根據(jù)具體實施的特性與選項的不同，壓縮效率會有很大差異。不過總體說來，開銷與延遲之間可以進行一定的折中。因此，采用 H.264 壓縮算法時，人們可以從一些預定義的特性 集中選擇（也稱作配置文件），其中的 H.264 高規(guī)范可以支持低延遲多解析度視頻的數(shù)據(jù)流，而這正是視頻監(jiān)控應用的重要要求。此外，在視頻質量與比特率之間折中平衡時，有許 多可調節(jié)的"旋鈕（knob）"，必須作出適當?shù)脑O置。

　　如前所述，延遲問題非常重要。目前，如果從事件發(fā)生到事件在屏幕上顯示出來有 100 毫秒延遲通常還可以接受。我們最好把延遲作為系統(tǒng)級問題來解決。由于延遲非常重要，因 此系統(tǒng)應將原始視頻直接提交預覽顯示，而不應先傳輸?shù)戒浿?存儲系統(tǒng)，然后再顯示。當然，不同的壓縮算法會在原始數(shù)據(jù)與存儲影像之間造成不同程度的延遲，我們建議關注延 遲問題的系統(tǒng)開發(fā)人員認真考慮采用 H.264 壓縮算法。

　　人們還會關注視頻數(shù)據(jù)的傳輸問題，即有沒有足夠的帶寬實時傳輸所有影像數(shù)據(jù)。在采用內置硬盤的模擬攝像機與 DVR 的混合系統(tǒng)中，DVR 必須具備足夠高的帶寬以處理所有視頻 輸入。即便是完全采用 IP 攝像機輸出的數(shù)字信號，也會出現(xiàn)同樣的問題。編解碼器與比特率的選擇會對網(wǎng)絡和存儲設備是否適用產生影響。

　　在安全監(jiān)控應用中，我們必須避免網(wǎng)絡過載，因此輕載 （over-provisioning） 是最好的解決方法。100Mbps 以太網(wǎng)通?？梢苑浅？煽康刂С?8 個 1Mbps 攝像機，而 10Mbps 以太 網(wǎng)則難以勝任。當然，最終決定要取決于采用什么樣的交換機與集線器。存儲技術也肯定會對安全應用造成影響。不過，我們不見得一定要一直傳輸所有數(shù)據(jù)，可以僅在發(fā)生特定 情況的時候傳輸數(shù)據(jù)。新型智能攝像機與 DVR 采用智能視頻分析技術，能根據(jù)用戶編入的事件對影像進行檢查，檢測是否發(fā)生了感興趣的事件，比方說有人出現(xiàn)、有人離開等。常 見的視頻分析范例包括：潛在的可疑活動檢測，比方說是否有人在敏感區(qū)域徘徊；監(jiān)控交通狀況；機場安全監(jiān)控；以及檢測是否有遺留下來無人看管的物品等。利用分析技術，我 們可以僅在發(fā)生特別事件的情況下才傳輸或存儲視頻，這就降低了整體網(wǎng)絡和存儲需求。

　　智能視頻分析功能正日益成為安全應用的必備特性，因為它有助于操作人員更高效地開展工作。例如，如果我們通過人工盯著多部攝像機畫面來監(jiān)控活動目標的話，就會消耗大量 時間和人力，甚至可能發(fā)生誤報或者漏報。在沒有智能化支持的情況下，視頻監(jiān)控只是一種被動的工具。智能視頻分析技術能幫助我們縮短檢測到非正常情況并發(fā)出警報的時間， 避免反應過慢，貽誤戰(zhàn)機。

四、設計出優(yōu)化視頻智能的系統(tǒng)

　　DSP 能支持更高的幀速率，相應提高視頻畫質，改善壓縮，確保可接受的帶寬占用，并支持視頻分析功能，從而引領趨勢發(fā)展。TI等供應商提供的高性能處理器通常能支持 7200MIPS 的高性能，而時鐘頻率在1GHz 以下，有助于快速執(zhí)行復雜算法與操作。

　　上述處理器與高級軟件相結合，將監(jiān)控攝像機與 DVR 技術提升到一個新的層次，實現(xiàn)了智能視頻分析功能。借助 ObjectVideo OnBoard等專用軟件，制造商已能夠開發(fā)出新型監(jiān)控 產品，以執(zhí)行可靠的智能視頻功能，如分析視頻、生成警報，并能根據(jù)用戶定義的規(guī)則生成其它可執(zhí)行的信息。

　　這種高級視頻內容分析技術能幫助用戶確定相關對象，并根據(jù)這些對象的活動做出判斷。例如，判斷他們是否穿過了視頻絆網(wǎng) （video tripwire），闖入特定區(qū)域或只是出現(xiàn)在攝像 機視角范圍之內。智能設備根據(jù)有關規(guī)則進行處理，以便與視頻分析進行實時比較。通過選擇只輸出警報情況下的視頻數(shù)據(jù)，還能優(yōu)化網(wǎng)絡帶寬。此外，智能監(jiān)控攝像機還可用于 需要在關鍵環(huán)境下及時采取防范措施的安全應用，這些環(huán)境包括機場、邊境管制以及商業(yè)財產等。

　　比方說，有的攝像機實現(xiàn)了超過 120 dB 的超寬動態(tài)范圍傳感器，克服了前景與背景照度差異較大的環(huán)境下，因前景光線不足而致使影像質量劣化問題。這種攝像機還采用可選 MJPEG 和 H.264 壓縮技術，以滿足用戶要求，幫助他們以更高的影像質量或更低帶寬傳輸視頻數(shù)據(jù)。

　　通過充分發(fā)揮 DSP 技術優(yōu)勢，攝像機可執(zhí)行視頻分析功能，減輕了傳輸實時視頻至機房服務器 （backroom server） 的網(wǎng)絡負載。智能攝像機可運行整套分析功能，而成本僅為專 用服務器的一小部分，用戶還能輕松定義攝像機視角規(guī)則。還有一種應用設計方案，則是采用協(xié)處理器減輕高端視頻分析工作的處理負載。例如，ARM處理器可用于在影像管道中執(zhí) 行簡單的運動檢測，但我們可添加 DSP 協(xié)處理器，這樣中端或高清攝像機就能獲得足夠高的性能，來滿足高級視頻分析功能的需求了。高性能 DSP 可執(zhí)行視頻內容分析、視頻壓 縮與編碼，以進行視頻傳輸與存儲，而 ARM 處理器則負責其它任務與聯(lián)網(wǎng)功能，以及MPEG-4 與 JPEG 編碼等。

　　通過在協(xié)處理器設計中集成 HD MPEG-4，我們可以提高攝像機的靈活性，實現(xiàn)雙數(shù)據(jù)流功能，支持可拆卸存儲，提高數(shù)字縮放功能，并擴大攝像機視野，此外還能通過集成影像管 道帶來成本的節(jié)省。

　　很快，安全監(jiān)控應用圖像模糊不清、影像抖動的日子就將一去不復返了，智能設備將幫助操作人員針對任何可疑活動進行更高效的定位、跟蹤、探測與反應。