几种技术在监控中的应用

2009年06月15日 16:06    qupeng2008
关键词: 监控
随着通信、计算机、多媒体技术的发展,以及安防、金融、教育等行业日益增涨的客户需求,大型的远程视频监控系统正在全国各地迅速地建设起来。视频监控在经历了模拟监控、数模结合监控、全数字化监控的发展后,正朝着网络化、平台化、大型化、综合化的方向发展。   传统的视频监控技术已无法满足新的业务需求与新的业务模式。视频监控的发展,越来越需要各种技术的综合,并且不断创新。未来的视频监控系统将是各种先进技术的集大成者。下面简要阐述目前视频监控需要用到的各种主流技术。
  二、 流媒体技术
  实时视频监视与录像回放是视频监控的两大重要基本业务,其本质是将视频源上的多媒体数据传送到视频接收端。实时视频监视要求完成视频的实时传输,具有很强的实时性;录像回放则类似于VOD业务,具有一定的实时性(但并非很强),要求画面清晰流畅,并且能完成各种播放控制操作。
  我们可以将前端的摄像机看成是实时的A/V源,而将录像文件看成是存储的A/V文件,那么目前解决此类问题的一个很好的办法便是运用流媒体技术。
  我们知道,流式传输及流媒体(StreamingMedia)是为了解决信息传输实时性问题而开发的。流式传输主要指通过网络传输媒体(如音频、视频等)的技术总称,其特定含义为通过网络将音视频等信息传输到用户终端播放时,无须等全部文件下载完毕才可播放,而是将连续的音视频信息压缩后放于服务器,用户终端播放时只要将开始部分的内容存入其内存,其余数据流由用户终端在后台继续接收并播放,直至播放完毕或用户中止操作。这样,用户播放媒体的等待时间将显著减少,且无须太大缓存。流媒体指使用流式传输技术的连续时基媒体。
  流式传输主要是为了区别于下载传输而提出的。传统的下载转输方式有两个基本条件,一是基于文件操作,二是文件要全部下载后才能使用(播放)。对于实时视频监视而言,不存在文件的概念,因此无法用“下载”的方式实现。对于录像业务,录像数据可以以文件形式存在,但是,如果录像数据如果必须等完全下载后才能播放的话,会带来很大的时延,用户无法忍受。所以,比较理想的方式是采用流式传输。
  实现流式传输有顺序流式传输(ProgressiveStreaming)和实时流式传输(RealtimeStreaming)两种方法。视频监控业务主要采用实时流式传输。

图1采用流媒体技术的视频监控示意图

        图1为采用流媒体技术的视频监控系统架构示意图。网络摄像机可以看成是一台提供实时A/V源的服务器,当用户请求进行实时监视时,网络摄像机采用实时流式传输方式向用户终端传送监控画面。考虑到多个用户同时访问网络摄像机将带来流量瓶颈等问题,可以使用视频服务器来进行中转,让视频服务器来提供强大的负载能力。

  以上只是原理性的简要说明。上述方案可以满足小型的视频监控系统,但在大型的视频监控系统中,监控前端设备与用户终端的数目都非常庞大,除了增加考虑组播、广播等方案外,更需要一套完善的媒体分发、调度机制来保证媒体的高效传送。在这方面,目前尚无现成的成熟方案,中国通信标准化组织(CCSA)正对此展开积极研究,以便为未来的视频监控系统提供标准的媒体传送机制。
  三、 Presence技术
  提到Presence,大家首先想到的肯定是即时通信(IM)。而Presence技术与视频监控的结合似乎是一个比较新的提法。以传统方式来思考,似乎两者没有太大瓜葛。其实不然,Presence可以很好地为服务于视频监控。
  Presence,也作“PresenceInformation”,中文一般译为“呈现”,用以传达用户状态以及用户通过一组设备进行通信的能力。Presence最常用于即时通信工具中,比如,在很多IM软件中有:联机、忙碌、离开、显示为脱机等状态。这些便称为“Presence状态”,它们表征了用户当前所处的某种状态。同时,这些状态还反映出与该用户与其他用户进行通信的能力,比如若用户处于“脱机”状态的话,别的用户便不能用即时消息与之通信。

  一个最简单的Presence过程如下:一个用户(称为Watcher)订阅(SUBSCRIBE)他感兴趣的另一用户(Presentity)的Presence状态,Presentity接受订阅请求。以后Presentity的状态发生变化之后他会发布(PUBLISH)自己的新状态,这个新状态会通知(NOTIFY)给Watcher。下图给出的是RFC2778提出的Presence模型。

图2RFC2778Presence模型

        从系统的角度来看,视频监控中的各个监控前端设备与IM系统中的用户有很多相似之处,比如说,系统应时刻了解各监控前端设备:(1)是否已登录到系统;(2)具备什么样的能力集(比如支持何种编码方式,是否支持加密,是否支持远程PTZ控制);(3)是否正在被用户访问,以及被哪些用户访问等等。

  不难发现,以上这些“状态”的维护正是Presence技术的擅长之处。可见,如果能将Presence的技术成果运用到视频监控系统中,将会带来很大的方便。
  四、 智能视频技术
  智能视频监控是网络化视频监控领域最前沿的应用模式之一。
  智能视频(IV,IntelligentVideo)源自计算机视觉(CV,ComputerVision)技术。计算机视觉技术是人工智能(AI,ArtificialIntelligent)研究的分支之一,它能够在图像及图像描述之间建立映射关系,从而使计算能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容。
  视频监控中所提到的智能视频技术主要是指:“自动的分析和抽取视频源中的关键信息。”如果把摄像机看作人的眼睛,而智能视频系统或设备则可以看作人的大脑。
  建造视频监控系统的目的,一是为了视觉上的延伸——把处于别地的画面通过网络与设备“拉近”到眼前,因此有了远程监控;二是为了智力上的延伸——让系统自动为我们分析问题并解决问题,于是有了智能监控。当然,后者是更高层次上的要求,但也是视频监控今后发展的必然要求。
  传统的视频监控系统缺乏智能,在很大程度上依赖于人的判断。然而,人类有着自身难以克服的弱点,比如:(1)人力有限,人的反应与处理速度有限,导致我们在指定的时间内能够进行监视的地点有限。这也就意味着各个被监控点并非每时每刻都处于监控当中。(2)人并非一个可以完全信赖的观察者,无论是在观看实时的视频流还是在观看录像回放的时候,由于自身生理上的弱点,我们经常无法察觉安全威胁,从而导致漏报现象的发生。
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