1.1.3 安防视频监控技术目前的发展方向——集成化、高清化、智能化

1.三代安防视频监控技术的局限性

无论是传统的第一代模拟视频监控系统，还是第二代、第三代部分或完全数字化、网络化的视频监控系统，都具有一些固有的局限性。

1）由于人类自身的弱点，易导致漏报

在很多情况下，人类并非是一个可以完全信赖的观察者，他们在观察实时的视频流或观察录像回放的时候，由于监控人员个体条件的不同及自身生理上的弱点，经常无法察觉到安全威胁，从而可能导致漏报（False Negatives）现象的发生。尤其是现在的大型视频监控系统，仅单纯靠人工的观察已被证明是不行的。

2）各个监控点不能每时每刻都处于监控状态

除了一些规模较小的视频监控应用之外，很少有视频监控系统会按照1∶1的比例为监控摄像机配置监视器。因此，对于那些机场、港湾等大型的视频监控系统，各个监控点实际上并非每时每刻都处于监控状态，因此也容易导致漏报。

3）易引起误报和漏报

误报（False-Positive）和漏报是视频监控系统中最常见的两大问题。漏报指的是在监控点发生安全威胁时，该威胁没有被监控系统或安全人员发现。误报指的是位于监控点的安全活动被误认为是安全威胁，从而产生错误的报警。

4）数据分析工作耗时而困难

报警发生后对录像数据进行分析通常是安全人员必须要做的工作之一，而误报和漏报现象则进一步增强了对数据分析的需求。安全人员经常被要求找出与报警事件相关的录像资料，找到肇事者、确定事故责任或评估该事件的安全威胁。而传统视频监控系统缺乏智能因素，且录像数据无法被有效地分类存储，最多只能打上时间标签，因此数据分析工作变得极其耗时，并且很难获得全部的相关信息。而经常发生的误报现象又使无用数据进一步增加，从而给数据分析工作带来更大的难度。

5）响应时间长

对于安全威胁的响应速度关系到一个安全系统的整体性能。传统的视频监控系统通常都由安全工作人员对安全威胁做出响应和处理，这对于处理一般性的、实时响应要求较低的安全威胁来说已经足够。但在很多情况下，在威胁发生时，需要安全系统的多个功能部分，甚至多个安全相关的部门在最短的时间内协调配合，共同处理危机。这时候，视频监控系统的响应速度将直接关系到用户的人身安全或财产损失的情况。

具有上述缺陷的视频监控系统，用于平安城市建设中显然是不妥的，因为它只能是根据录像记录的事后取证，而不能根据所采集的图像自动地进行分析、判断而预先报警，使事故抑制在萌芽之中，进而确保城市的平安。因此，用于平安城市建设的视频监控系统，必须在数字化、网络化的基础上向高清化、智能化的方向发展。

2.安防视频监控技术的发展方向是集成化、高清化、智能化

为了更好地向智能化方向发展，安防视频监控技术目前还必须在数字化、网络化的基础上先向集成化、高清化方向发展，因为有了集成化、高清化，才能真正实现智能化。所以，目前的全数字化网络视频监控系统的发展方向是集成化、高清化、智能化。

1）集成化

视频监控数字化的进步推动了网络化的飞速发展，让视频监控系统的结构由集总式向集散式、多层分级的结构发展，使整个网络系统硬件和软件资源及任务和负载都得以共享，同时为系统集成与整合奠定了基础。但是网络化的纵深发展完全依赖于网络传输建设，3G、4G时代可以推动一个时期的安防发展，但是目前国内安防技术水平依然不高。普通的480线网络摄像机一路每天传输的图像为7～20GB（取决于画面的动态状况与压缩格式），而目前的无线技术要不间断地传输这样的大容量数据，还是存在较大的技术难度。因此集成化和智能化正成为目前企业战略的必争高地。

简单的说，集成化基本是以适用性为导向，是横向发展的形式；智能化则主要以技术为导向，是纵向发展的形式。实际上，集成化有两方面含义，一是芯片集成；二是系统集成。

芯片集成从开始的“IC”（Integrated Circuit）功能级芯片，到“ASIC”（Application Specific Integrated Circuit）专业级芯片，发展到“SOC”（System-on-a-Chip）系统级芯片，再到现在的SOC的延伸“SIP”（System in Package）产品级芯片。也就是说，它从单一功能级发展到一个系统的产品级芯片了。显然，系统的产品体积大大减小，促进了产品的小型化。同时，由于元器件大大减少，也提高了产品的可靠性与稳定性。

所谓系统集成化，主要包括前端硬件一体化和软件系统集成化两方面。视频监控系统前端一体化意味着多种技术的整合、嵌入式构架、适用性和适应性更强及不同探测设备的整合输出。硬件之间的接入模式直接决定了其是否具有可扩充性和信息传输是否能快速反应。网络摄像机由于其本身集成了音/视频压缩处理器、网卡、解码器的功能，使得其前端可扩充性加强，同时目前市面上有部分产品内置报警线，例如，广东迅通的XTNB431-R网络高速智能球，可直接外接报警适配器，适配器连接红外对射、烟感或者门磁；同时，由于其本身具备高速无限旋转功能，可通过预置位高速旋转至报警触发点，从而第一时间把报警现场的图像传输到控制中心。

视频监控软件系统集成化，可使视频监控系统与弱电系统中其他各子系统间实现无缝连接，从而实现在统一的操作平台上进行管理和控制，使用户操作起来更加方便。

前端一体化是一个庞大的系统工程，需要整合现有的很多技术。虽然目前已经有很多比较成熟的技术，但是要在一个操作系统中进行控制、管理，也是一个重要的课题，只有解决好这个课题才能够提升并完善其应用范围。但完善这一技术远远比单独开发全新技术容易。

按照现代建筑的要求，把视频监控系统、入侵探测防盗系统、消防系统、门禁系统、广播系统完全建成独立的5套系统，不仅会使整个建筑的外观受到巨大的影响，也必然导致资源重复建设和人员增加，即导致人力、财力的浪费。因为从这5种系统可以看出，音频设备、报警设备、综合布线、人力资源都存在着重复建设。所以，需要将这些系统集成化。

首先，视频监控系统本身存在着自卫报警系统不完善的弊端，需要报警设备配合使用，这样才能够更加准确地判断是哪个监控摄像机所在地发生警情。因为当监控中心的监视墙上的画面多达几十个甚至上百个的时候，管理人员根本没有足够的精力去辨别。其次，报警系统也需要视频监控系统配合，一般报警布防理念本着“宁可错报一千，决不漏报一个”的原则，因此在布防系统设计和产品研发的过程中，都会把灵敏度、稳定性和自身故障报警视为很重要的因素，这样的状况却直接导致了报警系统能够做到不漏报，但目前仍无法做到不误报。误报的原因有：设备故障引起误报；报警系统设计、施工不当引起误报（如没有严格按设计要求施工；设备安装不牢固或倾角不合适；焊点有虚焊、毛刺现象，或是屏蔽措施不得当；设备的灵敏度调整不佳；施工用检测设备不符合计量要求）；用户使用不当引起误报警；环境引起误报警等。不管以上哪种原因导致的误报，工作人员都必须亲自到现场处理查看，如果N个点同时发生报警，纵然工作人员三头六臂也分身乏术。如果配合视频监控系统，所有问题就迎刃而解。总之，报警系统离不开视频监控系统，视频监控也需要报警系统。

此外，门禁系统、消防系统和入侵探测系统一样，也需要配合视频监控系统来判断警情，同时还需要运用广播系统执行人员的调度和配合作业。由此可见，视频监控的地位越来越显得重要。并且，目前的网络摄像机大多开始集成音频，可以实现双向音频监听和语音对讲。

因此，若一栋大厦的建设之初就能够提供各系统的总的集成方案，就能够避免人力、财力的浪费。当然这还需要一套系统解决平台来支持这么庞大的系统的运行，这也是留给安防集成商的重要课题。尤其是现在平安城市建设中的大系统集成，这些都是将来为实现大系统智能化的基础。

2）高清化

在安防行业，传统监控系统可达到标准清晰度，进行数字编码后，一般可以达到4CIF或D1的分辨率，约为44万像素，其清晰度在300至500TVL之间；采用高清网络摄像机的IP监控，如果要达到800TVL的清晰度，其分辨率至少要达到1280×720的标准，约90多万像素；宽高比为16∶9的网络摄像机，对应分辨率为1920×1080，宽高比为4∶3的网络摄像机，对应分辨率为1600×1200。安防行业更多的是借用电视领域的高清划分标准，俗称为“高清”和“标清”。

实际上，所谓的“高清”即高分辨率。高清视频监控就是为了解决人们在正常监控过程中“细节”看不清的问题。实质上，“高清”是现代视频监控系统由网络化向智能化发展的需要，而为了提高智能视频分析的准确性才从高清电视中引用而来。

高清的定义最早来源于数字电视领域，高清电视，又称为“HDTV”，是由美国电影电视工程师协会确定的高清晰度电视标准格式。电视的清晰度，是以水平扫描线数作为计量的。高清的划分方式如下。

1080i格式：是标准数字电视显示模式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，显示模式为16:9，分辨率为1920×1080，隔行/60Hz，行频为33.75kHz。

720p格式：是标准数字电视显示模式，750条垂直扫描线，720条可见垂直扫描线，显示模式为16:9，分辨率为1280×720，逐行/60Hz，行频为45kHz。

1080p格式：是标准数字电视显示模式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，显示模式为16:9，分辨率为1920×1080，逐行扫描，专业格式。

高清电视，就是指支持1080i、720p和1080p的电视标准。这一原本用于广电行业的高清视频标准目前也已被视频监控行业作为公认的技术标准而普遍沿用。例如，上海市于2010年9月颁布了国内第一个针对安防监控用数字摄像机的地方性技术规范，规范中将数字摄像机按清晰度由低到高分为A、B、C三级。其中，B级要求分辨率大于或等于1280×720，C级要求分辨率大于或等于1920×1080。可见，720p和1080p已经成为业界高清网络摄像机的一种标准。所以，这里借用一下广电标准，凡能达到百万像素的摄像机，配套以1080p分辨率的显示设备及相应的传输通道，就可以形成一套可称之为高清的视频监控系统。

一个高清的方案将是从前端至后端一整套的高清解决方案，缺少一环，将不能实现真正的高清。目前更多具有倾向性的解决方案是通过编码处理实现网络传输来解决后续的问题。对于高清视频，所使用的显示设备也必须能够支持视频输出的分辨率标准。所以在系统构架中，对于高清后端显示设备，首先能够保证其不影响监控效果，其配套的服务器接口类型、显卡性能、分辨率的扩展等因素均是在考虑范围之内。再者，也无需一味地追求最高配置，只需要支持传输的视频分辨率格式即可。如果本身视频达不到1080p，配给1080p的显示器也是资源上的浪费。

3）智能化

无论是传统的第一代纯模拟视频监控系统，还是第二代、第三代经过部分或完全数字化之后的网络视频监控系统，都具有一些固有的局限性，即是用人来观察图像。例如，目前广泛应用在银行、仓库等部门的视频监控，通常只是用于事后的取证，它丢弃了图像的基本价值（一个动态的、实时的媒质），就如同把直播变成录像一样。而安防迫切需要的是能够连续地监控，并及时告警事件（盗窃、破坏、入侵）可能发生或正在进行，预测一个趋势，提醒管理人员事态的发展到了限定的界线，以便及时阻止事件的发生或避免产生更严重的后果。视频监控具有早期探测（预警）功能的特征是在事发前能够识别和判断出可疑的行为，这就是视频监控的智能化。

智能化视频监控的真正含义是，系统能够机器分析（自动理解）图像并进行处理。系统从目视解释（视读）走向机器解释（机读），而这正是安防系统需要实现的目标。显然，系统由目视解释转变为自动解释是视频监控技术的飞跃，是安防技术发展的必然。智能视频监控系统能够识别不同的物体，发现监控画面中的异常情况，并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，从而能够更加有效地协助安全人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象。

目前，许多城市和地区正在或准备建立大型视频监控系统，该系统中摄像机的数量多，监控的范围广。这样，系统可以得到大量的图像，但工作人员根本无法管理和监看成百上千的摄像头，因而在很大程度上失去了监控系统的预防与积极干预功能。如果系统具有自动分析和识别图像所含信息的功能，也就是具备智能，这将大大提高系统的性能。早期出现的智能视频监控系统就是内置移动探测与报警功能的系统。一些特殊的需要也促进了智能监控技术的发展，如智能交通系统需要移动目标流量的统计、车牌号码的识别。由于智能化视频监控系统可以及时发现侵入指定区域的移动目标，因而具备了周界防范功能。智能跟踪技术和危险探测系统是智能化视频监控系统的又一应用，采用这一技术后，入侵者会自动显示在多个显示屏上，并由一台摄像机跟踪到另一台摄像机。跟踪的目标可以是汽车、移动物体、非正常遗留物或入侵者，并且系统还可以提供报警管理。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。

智能视频（Intelligent Video，IV）源自计算机视觉（Computer Vision，CV）技术。计算机视觉技术是人工智能（Artificial Intelligent，AI）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，从而使计算机能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容。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。如果把摄像机看做人的眼睛，而智能视频系统或设备则可以看成人的大脑。因此，智能视频监控技术将根本上改变视频监控技术的面貌，安防技术也将由此发展到一个全新的阶段。