智能摄像机——以“智力”解放“人力”(2010-12-14 :00)

　　视频监控是安全防范系统中最重要的子系统之一，为此，长期以来，人们在视频监控中投入了大量的人力、物力和财力。随着智能视频监控系统，或说智能网络摄像机的出现，这种依赖人力，且效率低下的状况得到了有效的改观，视频监控不再费时费力，也因为“智能”，在相当程度上解放了“人力”。

　　社会不断发展，科技逐渐进步，随着智能摄像机的出现，监控系统将不断完善，只需几个人呆在小小的监控室里，就能监控具有数百上千个摄像机的广大区域，可以把监控的人力成本大大降低。而这一切，正是智能摄像机的功劳。索尼(中国)有限公司的产品经理秦杰如此表述：“智能摄像机一定程度上减轻了监控人员的负担，固然，现在的智能摄像机仍有一定的误报率，但对于应用来讲，即便有一定的误报，但和以前全部需要大量人力去监看相比较，在工作效率上还是有较明显的提升。”

　　一台智能摄像机，按信号处理流程一般由镜头、CCD或CMOS成像器件、A/D转换及预处理、智能算法模块、编码压缩模块与网络接口模块等部分组成。即其是一台网络摄像机加上嵌入式智能算法模块，就智能来说，其最重要部件就是智能算法模块。

　　1、数字处理器

　　智能摄像机需要一个合适的“大脑”对视频资料进行分析和处理，这个“大脑”就是嵌入式智能算法模块数字处理器。该数字处理器是一种专门的微处理器，能够对视频数字信号进行实时处理，在摄像机成功摄得视频图像后，数字处理器就开始发挥作用了，它将按预定的规则对每一帧视频图像进行仔细的甄别和过滤，一但有违规的，该视频图像即被截取，并通过网络传输给指挥终端。

　　智能摄像机中的智能算法模块是最重要的部分，其性能的优劣是智能摄像机能否实用的关键。当智能摄像机开始进入监控状态时，只当出现异常情况下，才把相关的视频发送到后端进行监视和记录，而在一般情况下通过网络只需要传送很少的数据信息，从而极大地减少了对网络带宽的要求和占用。因此，智能摄像机的重点是智能软件算法，然后将其嵌入到数字处理器DSP中。

　　智能摄像机一般有一个单独的DSP芯片做智能算法，就相当于在原来的IPCamera内部增加了DSP芯片，这样做的好处是既不会影响原IPCamera的固有性能，又增加或极大地提高了IPCamera的智能处理效率。DSP数字处理器主要有以下功能：

　　·实时处理，确保在第一时间处理视音频信息；

　　·具最佳性能与数据流，以保证视音频资料的清晰度；

　　·独立的数据暂存功能；

　　·智能数字分析处理功能。

　　2、网络摄像机

　　智能摄像机需要合适的网络摄像机担任监控区域内的图像摄入工作。如上所述，该摄像机必须具备成像、A/D处理、编码压缩与网络传输等功能，以确保在入侵事件出现时，能够第一时间通过网络将报警图像传输给指挥终端。

　　网络摄像机的主要性能有以下三个方面：

　　·获得高清晰图像确保所拍摄视频的清晰度。高清能给智能带来更大的提升，高清采集的视频其信息量会大幅增加，对于后端处理分析来说，它能得到更多有用信息，智能处理的准确率也会更高；

　　·A/D处理和编码压缩将模拟视频信号转换成数字信号，并对数字视频信号按规定的格式进行压缩，目前用得最多的是H.264压缩格式，其视频文件大小仅是MPEG4(PART2)的50%，由此大大降低了传输数据量、所占用的带宽，且提高了传输效率。

　　·网络连接确保能够及时地将分析处理的视频资料上传至网络。

　　由于智能监控系统中的许多应用及实现技术适合在摄像机前端实现，如车牌识别、人脸检测、行为分析、目标跟踪等。智能分析技术的日益成熟使得智能技术逐步产品化，同时也逐步进入实用阶段。

　　当前传统式的视频监控系统，有太多的视频数据被录制和存储下来，但是这些数据中绝大多数都是一些无关紧要的视频画面，重要事件的信息往往被淹没在海量的录像资料当中，从而给事件的分析和处理工作带来很大的难度，同时也浪费了宝贵的存储资源和查寻时间。而具有智能功能的网络摄像机可以解决这样的困境：基于计算能力上的局限，集中式视频监控系统无法实现对大量视频信息的实时分析工作。而智能网络摄像机拥有专用的、高度集成化的硬件设备，其自身便可实现高级视频分析算法，这一特性大大降低了对后端设备的性能要求，从而使用户可以构建出超大规模的智能视频系统。比如，已有一些高级的智能视频分析算法(如车牌号码识别、人数统计等等)可被集成到网络摄像机当中。通过使用该智能网络摄像机，可以做到将系统的智能功能集成到视频监控系统中，能够使用户获得一个比传统的DVR或其他集中式的智能系统更加有效和功能强大的视频监控解决方案。

　　但针对当前智能网络摄像机的强劲应用趋势，松下电器(中国)有限公司的市场企划课课长关口裕也提出了较保守的看法，他说道，“究竟摄像机要发挥的最重要的作用是什么？理想状态是所有功能都集成在摄像机前端，但我们松下则认为不要搞太复杂的东西到摄像机里面，因为摄像机本身有体积和架构的限制，而现在的芯片处理技术也还不能胜任过多复杂的运算，所以除了一些简单的智能可以考虑前端处理，监控摄像机的真正智能化还有待芯片技术的再提高。”

　　随着大规模安防系统在各种公共场所中的应用，通过智能视频监控系统实现预防恐怖袭击和公共治安等突发事件的需求日益增长。目前基于中心处理的智能视频监控系统由于计算能力和通讯带宽等因素限制，无法应用在大规模视频监控应用中，而实施分布式智能视频监控系统是实现大规模智能视频监控应用的基础。具有场景状态感知能力的嵌入式智能摄像机网络是分布式智能视频监控系统的重要组成部分，研究嵌入式智能摄像机的相关问题是实施分布式智能视频监控的关键。由此，业内有人也对智能网络摄像机功能实现方案提出了设计原则，其要点主要有以下几点：

　　1、模块化设计。

　　这里所说的模块化设计，主要是指智能化功能模块化。即可嵌入网络摄像机的智能功能中，除其基本功能每个摄像机都需要而组成一个模块外，其它功能可由单独模块来实现。这样比较灵活方便，可以根据实际监控应用的需要而选取不同的模块嵌入，从而可减少设计和制造成本，用户也愿意接受。因此，模块化设计不仅可以给厂家的设计和生产带来较大的方便，也比较适合实际的应用需要。

　　2、可靠性设计是任何产品都必须的，即要求系统所设计的产品结构合理、产品经久耐用、系统运行稳定可靠。为此，产品必须进行精良的EMC设计，除能承受各种类型的电磁能量EMS干扰，以适应各种恶劣环境下不出现故障外，还要求自身的电磁干扰EMI性能达到标准，不产生超过标准所要求的电磁能量。

　　3、实用化设计。所谓实用化设计，即系统比较实用，操作使用简单方便、环节少、易学等，能自动方便地进行功能设置，能与防盗、防火、门禁等系统联动，自动化程度高，使系统能在实际可能发生受侵害的情况下及时预/报警。此外，还要求有自检功能，并将自检结果定时上报给管理中心，接受管理中心监控，以便出现故障立即维护。

　　4、经济性设计。在考虑系统经济性时，除考虑降低系统的研发成本、生产成本外，还要顾及系统的使用成本，即包括使用期间的维护费、备件费等。为获得较高的性价比，设计时不应盲目追求复杂的方案。在满足性能指标的前提下，尽可能采用精简的方案设计，即意味着结构简单、可靠性高、成本较低。

　　任何一项新技术从概念到普及应用都是需要一个过程的，可喜的是，目前中国的监控行业正保持着飞速发展的速度。无论是国内还是国际厂商都表示，在未来的时间里，他们将在智能视频监控领域加大研发力度。作为新时期视频智能监控中最重要的组件，智能摄像机具备很多的优势：安装方便、运营成本低、监控效果好、具智能分析功能等，智能摄像机未来主要的趋势是与物联网的整合应用，或可通过公安网，把所有视频信息都整合在一个数据库里面，方便调看监控信息。我们有理由相信，随着智能监控技术的不断发展与完善，智能摄像机终将为我们的安全防范提供更安全的保障。

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