深入浅出安防视频监控系统

过网络获取视频信息的缺点，用户可以通过网络中的任何一台电脑来观看、录制和管理实时的视频信息。第三代视频监控系统是完全数字化的系统，它基于标准的TCP/IP协议，能够通过局域网/无线网/互联网传输，布控区域大大超过了前两代系统；它采用开放式架构，可与门禁、报警、巡更、语音、MIS等系统无缝集成；它基于嵌入式技术，性能稳定，无需专人管理；它灵活性大大提高，监控场景可以实现任意组合, 任意调用。而智能视频监控则是网络化视频监控领域最前沿的应用模式之一。智能视频监控以数字化、网络化视频监控为基础，但又有别于一般的网络化视频监控，它是一种更高端的视频监控应用。智能视频技术借助计算机强大的数据处理功能，对视频画面中的海量数据进行高速分析，过滤掉用户不关心的信息，仅仅为监控者提供有用的关键信息。 在世界反恐斗争日趋严峻的今天，智能视频监控显然能够成为应对恐怖主义袭击和处理突发事件的有力辅助工具。此外，智能视频监控还可以应用在交通管理、客户行为分析、客户服务等多种非安全相关的场景，以提高用户的投资回报。 3）门禁技术发展动向 门禁设备主要包括前端识别设备、门禁控制器和电控锁等。从前端识别设备来看，非接触式IC卡是绝对主流。RFID（Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别）技术的运用是非接触式IC卡目前的潮流，更快的响应速度和更高的频率是未来的趋势。与此同时，智能卡也开始应用在门禁设备中，继美国宇航局之后，不少美国大公司也开始淘汰原有的非接触式IC卡门禁系统，改用安全性和信息量更高的智能卡。 生物识别作为门禁识别前端的一种，在一些关键场所已经得到应用，这些生物识别有包括指纹、掌形、面相识别、虹膜等方式。06年8月在国家展览中心举行的“以色列赛纳门禁考勤一卡通2006(北京)技术交流研讨会”上，具有指纹、虹膜、视网膜、声音等人体生命特质的VERIDICOM生物智能卡(生物识别及智能IC卡)亮相。 什么是CCTV？ CCTV是Closed Circuit Television的缩写，即闭路电视系统。是指利用电学原理，通过光学镜头所摄取的影像光能，经由摄像机内的芯片（CCD）或摄像管（Tube）转变为电能，再经由电缆线及一些用途不同的辅助器材传送到监视器上，使电能恢复光能呈现在屏幕上。 国内安防行业的现状和趋势 a) 市场需求 i. 国内 随着国家积极财政政策的实施，胡锦涛总书记在关于构建社会主义和谐社会讲话中指出：“要大力加强社会治安防控体系建设，完善社会治安综合治理工作机制，依法打击各种犯罪活动，切实保障人民生命财产安全”。面对当前犯罪分子作案手段日趋技能化、智能化、团伙化和暴力化的势态，单靠传统的“人防”一种途径已远不能适应新形式下斗争的需要。我们必须拓展“群防群治”的新路子，那就是运用现代科学技术预防、发现、控制和打击各种违法犯罪活动，把科学技术广泛应用于治安防范。“十一五”期间城市建设的日新月异和公共基础设施建设的力度加大，社会治安动态监控成为安防市场新增长点，我国安防产业进入了快速发展壮大期，年均增长速度超过了国民经济增速的1倍以上。到2005年底，安防企业已达1.5万家，从业人员近100万人，实现增加值300多亿元，其中出口创汇产品约占10％左右。 我国安防产业发展的机遇和挑战并存，但利好因素居多，安防行业将继续保持稳定的发展速度，行业景气水平不断上升，预计到2008年，全球安防设备需求将达到740亿美元。根据对国内安防细分产品的分析得出，目前国内安防市场需求主要是以闭路监控设备也就是我们所说的视频监控相关设备需求为主，它占国内安防市场份额的60.8%，其中摄像机产品占据25%的市场份额，硬盘录象机占据20%的市场份额。根据Frost & Sullivan的数据，2005年全球视频监控设备市场约50亿美元，预计2010年将上升到86亿美元，年复合增长率为11%。 安防设备的需求品种和市场份额 安防设备需求种类和市场份额情况闭路监控设备其他设备报警设备对讲设备防盗设备门禁设备0%9.30%8.90%8.40%7.90%4.70 0@P`p`.80%市场份额 资料来源：慧聪网 b) 企业变化 i. 国内 我国安防产业经过多年的发展已经初具规模，并且发展迅速。 “十五”期间，我国安防产业年均增长速度超过了国民经济发展的1倍以上，以年均25％增长速度快速发展。安防行业正由启动期走向发展期，根据统计数据显示: 2005年安防企业已达1.5万家，从业人员近100万人，实现增加值300多亿元，其中出口创汇产品约占10％左右。但据统计，目前国内安防企业销售额在100万元以下的企业占23%，100-500万元的占37%，而年销售额在500万元以上的企业只有不到40%的份额，1000万元以上的企业数量更少。虽然，国内的安防企业以小型的私营企业和股份制企业为主，但这两年安防行业发展非常快，尤其在闭路监控、防盗报警两项业务作为行业市场启动的龙头业务，现处于高速发展期，并将逐渐向成熟期迈进。 c) 技术演进 i. 国内 数字化、网络化、智能化、集成化是视频监控发展的必然趋势。 音视频编解码技术的发展使得数字化走向了成熟，目前基于MPEG4或者H.264编码算法的数字系统已全面取代MPEG1系统，而用于完成音视频编解码的载体，主要是DSP和ASIC芯片，从技术和成本上来看，ASIC比DSP更适合于产品化，而且它的算法标准化芯片稳定性也高，但是这类芯片一旦确定就无法修改，需要添加新的功能或更新换代都比较麻烦。相形之下DSP应用上的灵活性较ASIC都略胜一筹，不过如果解决得好，DSP的优势会充分展示出来，DSP软件有极强可维护性和再利用性，既可以更新已有产品，也可以轻松地升级到新的产品，但同时DSP的软件开发也需要更多的资源和成本。因此这两类芯片还是会在一段时间内并存，并且各自吸取对方的长处，最终形成一类兼容两类之长处的音视频处理芯片。 随着视频监控系统应用的不断广泛，集中联网监控需求越来越多，尤其是平安城市的建设以及电信网通等运营商的介入，使得网络化的步伐进一步的加速，而网络化技术主要取决于CPU和操作系统，当然算法和网路协议的标准化是大型联网系统的保证。 近几年，安防行业向信息化和IT化发展的脚步非常快，甚至把一些新兴领域的技术也应用于己，如智能识别技术、生物技术等。据IMS Research预计，视频智能分析算法将更多嵌入到前端监控设备，智能设备能判定什么时候它所感兴趣的内容会发生，并且只有在那时才传输视频，从而有效节省带宽，因此极大地提高了可用网络带宽。全球生物识别市场预计每年将增长29.1%，到2007年市场总额将达到34亿美元，其中，指纹识别技术将占59.4%，面部虹膜识别占13%，签名技术占2.7%，按键识别占0.4%。 安防产品中的三个最主要的组成部分是“CCTV、门禁控制和防盗报警”，而在任何一个高标准的安防项目中，这三者也都是必不可少的。将这三者有机的集成起来，实现统一的管理，发挥更高的工作效率。随着安防行业的迅猛发展，市场对安防系统的要求也越来越高，而各种安防产品琳琅满目，高度“集成化”的安防系统更能贴切市场需求。 目前，国内安防企业根据市场需求及技术储备，都选用了不用的策略来实现产品智能化这块，比如可以自行研发、产学研用结合也可以和国内外专业从事智能算法的公司合作。以国内安防行业中的龙头企业浙江大华为例，该公司在智能化这块，根据市场需求及时间要求，采用了多种策略相结合的方式，即自行研发了一些最常用的图像信息分析算法，如把快速检索、智能跟踪等智能技术嵌入到设备中，同时以企业为主题，采用产学研用结合的方式，与清华大学在人脸识别这些高智能算法领域进行着紧密的合作，另外，还与国际上专业在安防领域搞智能算法大公司谈合作，这样采用多种策略并存的方式才能更好的兼顾自主知识产品、市场需求及需求时间等多种因素。 另外，生物技术也开始融入到安防设备中。生物识别有包括指纹、掌形、面相识别、虹膜等方式。自9.11袭击事件发生以来，生物识别技术已经引起人们越来越多的关注，并且很快成为安防系统的重要部分，被全球政府和私有企业用来在高安全领域识别人员的身份。而且，政府已经通过立法强制推行生物识别安防解决方案的使用。此外，行业组织也正在制定国际生物识别标准。随着生物识别技术越来越成熟，以及成本的逐渐下降。 各类监控系统的特点； d) 模 模拟式安防视频监控系统是一种局域性安防视频监控系统。前端摄像机到主控制室的距离通常均在1km以内，它的诸多设备(字符发生器、8画面切换器、16画面处理器、长延时录像机、系统主控制器、主显示器)的连接大都采用射频同轴电缆直接连接。当使用的射频同轴电缆长度超过0．5km时，为了补偿视频信号长距离传输的损耗，可以在系统网络中增设视频放大器。 在实际应用中，从前端摄像机到主控制室的距离往往会超越1km，若在技术上不采取补偿措施，则主控制室显示器就无法收到满意的图像，有时于脆呈现满屏雪花，虽然设置视频放大器能在一定长度的区域内延长射频同轴电缆的信号传输距离，但如果距离增加及视频放大器级数增加，图像改善的程度非但不明显反而下降。其原因是视频信号经多级放大后，系统网络的噪声也得到同样多级放大，使得噪声电平与视频信号电平几乎处在同一个数量级。这时，主控制室的主监视器屏幕上看到的图像背景可能是一片杂乱的雪花。 e) 数 数字式安防视频监控系统的主控制室的设备部件只有一台主控计算机，器件配置大为简化。 数字式安防视频监控系统是随着计算机技术、多媒体技术、数字图像压缩技术以及网络应用技术的飞速发展，为解决传统的模拟式安防视频监控系统的弊端应运而生的。它的工作方式与模拟式视频监控系统不同。它不仅支持网络化操作，也支持模拟式安防视频监控系统的工作，支持从模拟式安防视频监控系统升级到数字式安防视频监控系统。 成熟的数字式安防视频监控系统有单机硬盘录像系统、局域网传输硬盘录像系统、广域网传输硬盘录像系统。它功能强大，单个通道仅占CPU资源的2％，即使是16个通道同时工作，也不超过总资源的40％。所以它能实现1—16路(每路25帧／s)实时图像的监控和同步录像(同步附有音频)，所有通道的音视频均可以在网络上传输，还能跨网段传输，其图像的清晰度达到或超越CIF(325x288)格式，能实现多画面显示功能(单画面、4画面、8画面或16画面切换)，还可外接烟感探头、紧急按钮等诸多类别的传感器，并控制云台和可变镜头工作，整个系统有自动备份功能。 所以数字式安防视频监控系统一经面市就以它先进的控制特性和强大的功能获得了相关行业和广大客户的关注。 f) 总结 通过上文的分析与比较，可以明显地感到数字化安防视频监控系统确实比模拟式安防视频监控系统性能优良。由于数字化安防视频监控系统是将计算机网络技术、多媒体技术与安防视频监控技术有机地结合起来的一种全新系统，其各项技术背景均是成熟的，是对模拟式安防视频监控系统的革命，是一次里程碑式的飞跃，极具现实意义。数字化安防视频监控系统将计算机网络系统与视频监控系统两个独立的系统融会一体，实现了数据、图像和语言的三网合一，使网络系统的每一台多媒体计算机均可对监控信息进行管理和调用，大大提高了管理水平和效率，已成为现代化管理的一个有力工具。 术语 软件术语 COM组件与ActiveX控件 ActiveX是Microsoft对于一系列面向对象程序技术和工具的称呼，其中主要的技术是组件对象模型（COM）。在有目录和其它支持的网络中，COM变成了分布式COM（DCOM）。在创建包括ActiveX程序时，主要的工作就是组件，一个可以自足的在ActiveX网络（现在的网络主要包括Windows和Mac）中任意运行的程序。这个组件就是ActiveX控件。ActiveX是Microsoft为抗衡Sun Microsystems的JAVA技术而提出的，此控件的功能和JAVA applet功能类似。 如果您使用的是Windows操作系统，您或许会注意到一些以OCX结尾的文件。OCX代表“对象链接与嵌入控件”（OLE），这个技术是Microsoft提出的程序技术，用于处理桌面文件的混合使用。现在COM的概念已经取代OLE的一部分，Microsoft也使用ActiveX控件代表组件对象。组件的一大优点就是可以被大多数应用程序再使用（这些应用程序称为组件容器）。一个COM组件（ActiveX控件）可由不同语言的开发工具开发，包括C++和Visual Basic或PowerBuilder，甚至一些技术性语言如VBScript。 目前，ActiveX控件在Windows 95/NT和Macintosh中运行，Microsoft还准备支持UNIX的ActiveX控件。 ActiveX组件包括如下几类： 1.自动化服务器：可以由其他应用程序编程驱动的组件。自动化服务器至少包括一个也许是多个供其他应用程序生成和连接的基于IDispatch的接口。自动化服务器可以含有也可以没有用户界面（UI），这取决于服务器的特性和功能。 2.自动化控制器：那些使用和操纵自动化服务器的应用程序。 3.控件：ActiveX控件等价于以前的OLE控件或OCX。一个典型的控件包括设计时和运 行时的用户界面，唯一的IDispatch接口定义控件的方法和属性，唯一的IConnectionPoint接口用于控件可引发的事件。 4.文档：ActiveX文档，即以前所说的DocObect，表示一种不仅仅是简单控件或自动化服务器的对象。ActiveX文档在结构上是对OLE链接和模型的扩展，并对其所在的容器具有更多控制权。一个最显著的变化是菜单的显示方式。一个典型的OLE文档的菜单会与容器菜单合并成一个新的集合，而ActiveX文档将替换整个菜单系统，只表现出文档的特性而不是文档与容器共同的特性。 5.容器：ActiveX容器是一个可以作为自动化服务器、控件和文档宿主的应用程序。 什么是COM组件 组件对象模型（COM）指由微软公司开发的规范和执行操作，是为集成组件提供的一组框架。该框架支持分布式对象的互用性和可再用性，开发者通过从不同供应商处集中的可再用组件来建立 COM 通信系统。 COM 为组件的创建定义了应用程序接口（API），用来集成自定义应用程序或支持不同组件间的相互作用。COM 库对于实现对象间通用接口而言是相当关键的。COM 库负责维护有关系统注册中可用类方面的信息。接口定义语言（IDL）是用于描述 COM 接口和方法的一种高级符号语言。此外 COM 定义了二进制接口标准。该标准促进了语言的独立性。 什么是ActiveX controls（ActiveX控件） 采用COM技术创建的可重用的小对象。由于ActiveX控件的目的是用作可视编程组件，因此它们比标准的COM组件有着更多的要求，如自注册、属性表显示、事件生成等。 ActiveX控件是采用运行中DLL的方式来实现的，通常有一个.ocx扩展名。它们可用在ActiveX控件的容器中，如Visual Basic或Visual C++程序中，或者用在Microsoft Internet Explorer的Web页中。 API 应用程序编程接口，简称API(Application Programming Interface)，就是软件系统不同组成部分衔接的约定。 随着软件规模的日益庞大，我们需要把复杂系统划分成小的组成部分，编程接口的设计十分重要。程序设计的实践中，编程接口的设计首先要使系统的职责得到合理划分。良好的接口设计可以降低系统各部分的相互依赖，提高组成单元的内聚性，降低组成单元间的耦合程度，从而提高系统的维护性和扩展性。比较典型的有Window API。 Windows 这个多作业系统除了协调应用程式的执行、分配内存、管理系统资源之外， 她同时也是一个很大的服务中心，调用这个服务中心的各种服务(每一种服务就是一个函数)，可以帮应用程式达到开启视窗、描绘图形、使用周边设备等目的，由於这些函数服务的对象是应用程序(Application)， 所以便称之为 Application Programming Interface，简称 API 函数。WIN32 API也就是Microsoft Windows 32位平台的应用程序编程接口。 凡是在 Windows 工作环境底下执行的应用程式， 都可以调用Windows API。 当初WINDOWS操作系统开始占据主导地位的时候，开发WINDOWS平台下的应用程序成为人们的需要。而在WINDOWS程序设计领域处于发展的初期，WINDOWS程序员所能使用的编程工具唯有API函数，这些函数是WINDOWS提供给应用程序与操作系统的接口，他们犹如“积木块”一样，可以搭建出各种界面丰富，功能灵活的应用程序。所以可以认为API函数是构筑整个WINDOWS框架的基石，在它的下面是WINDOWS的操作系统核心，而它的上面则是所有的华丽的WINDOWS应用程序。 但是，没有合适的Windows编程平台，程序员想编写具有Windows风格的软件，必须借助API，API也因此被赋予至高无上的地位。那时的WINDOWS程序开发还是比较复杂的工作，程序员必须熟记一大堆常用的API函数，而且还得对WINDOWS操作系统有深入的了解。然而随着软件技术的不断发展，在WINDOWS平台上出现了很多优秀的可视化编程环境，程序员可以采用“即见即所得”的编程方式来开发具有精美用户界面和功能强大的应用程序。 这些优秀可视化编程环境操作简单、界面友好（诸如VB、VC++、DELPHI等），在这些工具中提供了大量的类库和各种控件，它们替代了API的神秘功能，事实上这些类库和控件都是构架在WIN32 API函数基础之上的，是封装了的API函数的集合。它们把常用的API函数的组合在一起成为一个控件或类库，并赋予其方便的使用方法，所以极大的加速了WINDOWS应用程序开发的过程。有了这些控件和类库，程序员便可以把主要精力放在程序整体功能的设计上，而不必过于关注技术细节。 实际上如果我们要开发出更灵活、更实用、更具效率的应用程序，必然要涉及到直接使用API函数，虽然类库和控件使应用程序的开发简单的多，但它们只提供WINDOWS的一般功能，对于比较复杂和特殊的功能来说，使用类库和控件是非常难以实现的，这时就需要采用API函数来实现。 这也是API函数使用的场合，所以我们对待API函数不必刻意去研究每一个函数的用法，那也是不现实的(能用得到的API函数有几千个呢)。正如某位大虾所说：API不要去学，在需要的时候去查API帮助就足够了。但是，许多API函数令人难以理解，易于误用，还会导致出错，这一切都阻碍了它的推广。本专题就是想帮助那些想快速掌握API函数用法的同志们。通过对API函数的分类，结合一些有趣的实例，应该可以达到快速掌握的目的。 SDK