数字化视频监控技术的发展分析

     近年来，随着我国经济的快速发展，城市面貌日新月异，道路基础设施建设突飞猛进，机动车保有量日益剧增，交通安全管理面临着前所未有的新机遇和新挑战，传统的交通管理模式和手段已不能更好地适应时代发展的要求。那么走科技强警之路，将科学技术应用到交通管理的各项业务当中、不断提升交通管理工作的现代化水平成为必然。

　　视频监控系统可以帮助交警部门动态监控以及准确记录道路车辆及人员信息，提高道路安全管理水平，提升打击违法犯罪的战斗力，并为快速侦破案件提供科学、有效的依据。

　　视频监控技术的发展历程

　　20世纪80年代，安全技术防范在我国民用领域率先兴起，视频监控成为当时最主要的技术防范手段之一。当时的视频监控技术比较简单，都是直接采用视频同轴电缆将视频图像从前端监控点传回监控中心，并逐一显示在监视器上。随着监控点的增多问题随之显现出来:视频显示设备和录像设备的大幅增多，增加了建设成本，加大了管理难度。

　　为了方便管理，提高监控效率，人们引入了视频矩阵技术，即将视频图像从任意一个输入通道切换到任意一个输出通道。视频矩阵的出现，解决了大量视频图像的切换显示和分配共享等问题。视频采集（摄像机）、视频传输（视频同轴电缆）、视频管理（矩阵）、视频显示（监视器）和视频录像（录像机）就构成了一个基本的视频监控系统。

　　到了90年代，随着对视频监控系统要求的提高以及视频监控应用在诸多领域的普及，视频监控技术也有了飞速发展，不仅实现了远距离监控，还实现了视频联网监控。光端机的出现解决了视频图像远距离传输的问题。

　　视频联网监控是远距离大范围监控发展到一定阶段的产物，视频联网监控使人们对远距离大范围监控以及视频资源共享的迫切需求得到了满足。初期矩阵之间的联网是通过RS232/422低速数据的通讯来完成的，其缺陷是:RS232/422数据的传输速率低、节点不能任意编号、不支持远程管理使联网规模受到限制;后期开发的IP联网控制功能，即联网控制数据则走IP通道，视频图像数据走光纤通道，弥补了RS232/422联网的缺陷，增强了视频联网的扩容能力。

　　无论是RS232/422方式的矩阵联网，还是IP方式的矩阵联网，其核心都是基于模拟矩阵+光端机的视频联网监控系统。模拟矩阵历经10多年的发展完善，以其成熟的技术、稳定的表现、简易的操作占据市场主流近10年，但是模拟视频技术的发展已接近极限，基于模拟视频的技术瓶颈，随着监控范围和系统规模的不断扩大，问题和局限也就越来越多的暴露出来。

　　视频信号在多级传输中，需要经过多次的A/D、D/A转换，每次转换都会导致视频信号一定程度的损耗，系统规模越大，传输层次越多，传输距离越长，视频损耗就越严重，导致图像质量无法保证。

　　视频监控系统中需要加入多种的大量的中间接入设备，如光端机、矩阵、视分器等等，且其中大部分设备不具备网管功能，无法实时侦测设备运行状态，设备故障也不能自动查找。

　　所以基于模拟矩阵的视频联网监控系统在面对大容量、大规模、多层次的联网监控需求时显得力不从心，限于模拟视频的技术瓶颈，无法解决根本问题，这使得人们不得不去开发新型的联网监控技术。

　　随着数字技术与网络技术的发展，视频监控技术也进入了全数字化与网络化阶段，这使得传统监控系统中视频图像的传输与管理实现了统一。

　　数字化视频最初是从硬盘录像机开始的，视频压缩技术是硬盘录像机最核心的技术。目前在视频监控领域，主流的压缩标准采用H.264，资料显示H.264视频压缩标准以其高效率的编码效率和传输性能，在视频监控领域得到了广泛应用。

　　随着网络技术在我国的普及，人们又提出了网络虚拟矩阵的全数字化矩阵概念。网络虚拟矩阵是以IP网络为媒质，基于TCP/IP协议，采用网络视频编解码器、网络交换机、路由器、网络视频存储设备、网络视频管理平台所构建的基于IP网络的全数字网络监控平台。全数字网络监控系统的显着优势在于充分发挥了数字技术和网络技术的特性，在很多方面解决了模拟矩阵技术无法解决的难题，例如:视频的无损交换、复制与存储;远距离监控与任意扩展;支持任意网络拓扑结构。全数字化的网络监控还简化了管理层次，全网视频统一管理与后台的灵活应用等显着优势使得全数字的网络监控平台在2000年以后逐步成为安防监控的主流。

　　但是这种基于IP网络的全数字网络监控技术远非完美:

　　首先，基于IP网络的带宽限制，我们必须将数字视频进行压缩处理，即以牺牲图像质量（延时、误码、丢帧等）来完成视频的数字化和网络化。图像质量下降，将导致无法为公安机关执法部门提供强有力的视频图像支持，不能满足技防实战的需求。

　　其次，IP网络本身并不是为视频、音频这样的实时大容量业务传输而设计的，网络虚拟矩阵简单的将视频流打包成IP数据包通过普通的网络设备（交换机、路由器等）进行数据交换，这导致了在实际应用中许多不尽人意的地方，包括图像质量、实时性、准确性、控制失灵、延迟抖动等。

　　最后，网络技术的复杂性加大了管理、使用和维护难度，IP网络使得安防监控系统最关注的安全性无法得到保证。

　　所以，基于IP网络的全数字化网络监控方案虽然能够支持任意网络拓扑结构，实现全网视频的统一管理与远距离监控，满足大规模监控和多层次管理需求，但基于IP网络的特性，我们必须以牺牲视频图像的高质量、视频监控的实时性和安全性为代价来完成视频监控的数字化与网络化。那么还有更好的视频监控技术，既能够保证视频的高质量，无延时，又能够具备数字化网络系统特性吗?

　　现在视频监控行业有出现了一种将非压缩视频+光纤网络和压缩视频+IP网络相结合的技术手段，这种新技术是将模拟摄像机视频进行数字化编码，但不做压缩，数字化后的视频信号通过光纤网络进行传输。根据高速非压缩数字视频的传输与交换原理，实现非压缩视频的采集、传输与交换。同时将非压缩视频传输管理与压缩视频应用（存储、桌面浏览等）进行无缝结合，从而解决图像质量与视频资源的管理和应用两者间的矛盾。

　　这种方式与IP网络监控相同的是:全网图像任意节点接入，任意节点输出，实现了全网图像的无损传输、无损交换和资源共享以及后台应用。与IP网络监控不相同的是:图像未经压缩保证了图像的高质量、实时性和准确性，以及改善整个监控网络的安全性。