探析网络高速球未来技术发展趋势

作者：方培根  王克彦

　　前言

　　高速球是一种高端的球型摄像机，具有运转速度快、定位精确、监控方式灵活等特点，已广泛应用于平安城市、校园监控、无人值守变电站等场所。高速球已越来越为人所熟知。随着高速球市场需求的提升，应用开始呈现多元化发展。由于高清化、智能化、网络化等技术的迅猛发展，促使了高速球的特色功能层出不穷。

　　网络高速球是高速球特色发展的重要分支，是模拟高速球和IP技术融合发展的完美结晶。在高速球基础上，只要增加一块IP模块即可构成一个基本的网络型高速球。在结构上，网络智能高速球最少只需引出电源线与一根网线即可，其布线更加方便。在传输方式上，网络智能高速球通过网络进行传播，传播的是数字信号，传输范围广，容易实现远程接入。

　　未来技术发展趋势

　　高清化

　　随着国际市场和国内市场对于监控系统的普及和大量使用，人们对图像的要求越来越高：从最开始能看到图像，到现在的要清晰的图像，到今后的能进行处理分析的高清晰图像。整个市场高清化的氛围，消费者的需求无疑刺激高清百万像素网络球机等高清技术与产品的快速普及。

　　传统的网络球主要基于CIF和D1分辨率的视频处理，视频可视范围小，分辨率不足以看清图像细节。高清网络球首先解决了“看得清”的难题，最高达1920×1080的分辨率将视频细节表现得一览无余；其次16：9的视频格式同样解决了“看得广”的难题，相对于4：3的传统监控视频，高清网络编码直接提升了30%的可视宽度，更适合安防监控领域应用。特别是以下场所，高清网络球可以大展拳脚：

　　1、大型室内监控

　　非常适合类似球场、会馆、图书馆等大范围的室内场合应用，高清的画质和宽广的可视角度地特点将有利于安保系统的监控。高清网络球甚至可以监控到具体的一个物品的特征，从而保障场馆的安全性。

　　2、路面、卡口监控

　　宽阔的路面和卡口往往是传统监控的难题。以一个普通十字路口为例，往往需要3-4个摄像机配合使用才能覆盖，而且由于图像的清晰度不够问题，为了看清一个物体往往需要对镜头拉伸，并需要频繁的转动。高清网络球的出现，可以提供近6倍于传统监控的可视范围和解析能力，直接可以看清画面中的任意局部细节，一般无需对镜头的进行操作。且更宽的可视宽度保证了1-2个摄像机即可覆盖整个路口，减少了监控管理上的负担。

　　同样对于高速卡口、路面等大场景下监控环境，高清网络球提供了管理者极大的便利性和有效的监控质量。

　　3、电力系统

　　适用于发电站、变电所、室外铁塔、高危地区等电力系统视频监控。

　　4、智能化分析

　　高分辨率、高清晰度的图像为智能分析提供了无与伦比的图像源，提高后期视频分析的准确度和可靠性。

　　高清网络球作为一款高性能的编码设备，在应用功能一般主要基于图1所示的四大模块：视频模块、音频模块、编码模块、网络模块。
 

　　视频模块：

　　视频模块主要负责采集高清一体化摄像机的HD-SDI / SDI信号，并进行重建和解码工作，将单线串行的HD-SDI / SDI信号解码成YCbCr数据送至编码模块，数据流如图1-2。如果摄像机直接输出YCbCr数据则此模块可省略。
 

 　　音频模块：

　　音频模块由编码和解码组成。前端采集模拟音频信号，包括线形输入和麦克风输入，并解码成IIS数据送至编码模块。解码部分将编码模块完成的IIS数据编码成语音信号，经有源放大输出。

　　编码模块：

　　编码模块主要负责视频和音频的编码和解码工作。视频编解码支持H.264、MJPEG编码格式，分辨率最大支持1920×1080，可进行实时High、Main和Baseline profiles的H.264编码。音频编解码支持AAC，MP3、G.711等主流格式。

　　网络模块：

　　网络部分兼容10M和100M以太网，负责将音视频数据发送至服务器、存储，支持RTSP等标准网络协议，可进行web操作。

　　5、应用功能

　　应用部分实现高清网络编码器内功能模块联合、人机交互、设备互联等所有功能

　　系统化

　　以前的视频监控系统通常仅有几十个点或者几百个点，而目前行业的视频监控系统应用规模越来越大，动辄有覆盖一个城市、甚至覆盖全国的需求。典型的如平安城市，要实现一个城市的关键视频监控信息的联网覆盖，甚至是多个城市的视频信息共享以及向上级视频系统的汇报。轨道交通的视频监控建设会在每个铁道场站设几个或几十个摄像点，一条铁路线几十个场站连接起来，几百条铁道线又都汇集到铁道部，是一个非常庞大的系统。银行也逐渐提出了要将多个营业厅视频联网到城市的分行、多个城市再汇集到总行的需求。视频监控系统呈现出强大的联网需求，一旦联网，视频采集点应用的数量越来越多，覆盖越来越大。随着监控系统的规模越来越大，组网越来越复杂，对视频监控系统的产品的开发商和整体解决方案提供商都提出了越来越高的要求。

　　如何管理连接在网络中的大量摄像头、监视器以及网络中看不见的数据流？这时就需要视频监控管理平台。简单地说：视频监控管理平台可以实现对视频监控系统全网的设备管理、用户的权限管理、视频数据流的管理、录像存储的管理、设备的扩容、增加新业务或者改变业务种类、让视频监控系统与其它系统进行功能对接等等各种功能。比如浙江大华的PSS （Professional Surveillance System） 就是一款用于小批量管理安全防护的监控设备的管理软件。随着视频监控系统的进化，以及视频监控采集点的增多，数字化监控趋势正坚定不移地朝前迈进，视频监控管理平台也越来越引起人们的关注。人们逐渐发现，既不是摄像头，也不是电视墙，而是视频监控管理平台在决定着整个监控系统的业务格局。随着3G网络的发展，手机监控平台也将会得到进一步的发展比如浙江大华的MSS （Mobile Surveillance System）就是一款手机监控平台软件。

　　监控平台软件的应用对安防产品厂家的技术提出了更高的要求，产品要想能够在整个监控系统中使用就必须对各种主流的平台软件实现接入，这需要在技术和资金上有较大的投入，对小型球机厂家来说无疑是一件非常困难的事情，但是对于技术和资金力量雄厚的厂商来说是一个明显的竞争优势。例如大华和海康，通过几年艰苦的平台软件接入工作，现在其网络球机产品已经全方位地实现了对上海贝尔、互信互通、中兴南研、中兴立维、浙江公信、深圳华为、北京讯飞、杭州华数、苏州柯达等众多知名平台软件的支持。

　　另外，能否为客户提供一个系统化的解决方案也是对安防监控厂商技术实力的考验，一个完整的安防监控解决方案不仅需要厂商监控产品种类全面，还需要有丰富的项目运作经验。下面介绍两个整体解决方案（小型系统和大型系统）：如图2为比较典型的为256视频点以下的小型工程项目提供的商业级系统解决方案，系统简单、易用，组网方便，轻松实现解码上墙，人性化、易于操作的用户界面。适用于园区监控、行政监察、生产线监察、校园安防、考场监控、智能楼宇、停车诱导、重症监护、商场、批发市场、物流园区、网吧联网监控、连锁企业联网监控、加油站联网监控、娱乐场所联网监控等不同的场合。
 

　　图3为256视频点以上的大型工程项目提供的系统解决方案，该系统可根据需求采用单级或多级平台级联构架。该方案采用端到端全网络化解决方案，系统的部署简单、快速，维护便捷。兼容丰富的系列化前端，可以根据不同的监控点实际应用需求提供针对性的前端部署。支持视音频看、存、查、控，支持中心防控，报警联动，支持可视对讲。存储高可靠更灵活，支持中心存储、前端存储、客户端存储相结合，可实现高效集中管理。适用于平安城市社会治安监控、企业安防监控、安全生产监督、平安校园、电子考场、宝宝在线、医疗安防监控、远程探视、手术示教、远程医疗、银行安防监控、数字化监狱、道路监控等不同的场合。
 

　　智能化

　　网络高速球的智能化就是球机和智能化视频分析技术结合的结果，如目前市场上自动跟踪高速球就是球机和基于对物体移动智能化分析技术结合而就的产物。除了自动跟踪应用外，常见的智能化应用还有如人脸识别、检索，这类技术可用于车站逃犯检查等；入侵检测，在大型基础设施，如机场，它的周界太过分散，一个人或者多个人都无法完全监控到所有周界。这种情况下，带有视频分析功能的网络球机就可以充分展示它的才能了，它能够自动探测在某些特定场所或特定时间内进入或离开某一区域的可疑物体。当然，视频分析还可以帮助用户在事后大量的录像文件中搜索某些特定行为和物体，节省大量的时间和人力物力。

　　总之，智能化视频分析的内容非常多，有对物体的识别、记数、检测（例如：类型、速度、方向）等；对物体（包括人、车、动物、物品等）的行为分析、模糊比对（匹配），行为还包括穿越（单绊线、双绊线、多绊线）、滞留、遗留、突然消失、突然出现等等；还有像烟火识别、人员密度检测、人员特定异常行为（跑步、抽烟、跌倒、离开、聚集等）等。随着智能化技术的发展并日益成熟，智能化在网络高速球上的广泛应用只是时间问题。

　　基于3G技术的业务应用

 　　相对于传统的2G/2.5G移动视频监控应用，3G视频监控应用最大的优点是打破了无线带宽瓶颈的限制，尤其是3G网络升级到HSPA阶段后，3G网络的传输带宽可以达到几兆，可以完全满足某些特殊场景下高清视频监控的要求。

　　3G视频监控业务突破了无线带宽瓶颈的限制，可以从任意地点上传现场图像，在任意位置接收远方图像，并和固网视频监控系统融合实现随时随地、无所不在的视频监控应用，可广泛应用于应急指挥、公交监控、家庭监控、公共多媒体服务等领域，极大地扩展了视频监控的应用环境和使用方式，给用户更友好、更便捷、更贴身的业务体验，具有广阔的市场前景。与传统的2G/2.5G网络相比，3G网络的最大优势是能极大增加系统容量、提高通信质量和数据传输速率。此外，3G网络利用在不同网络间的无缝漫游技术，可将无线通信系统和因特网连接起来，从而可对移动终端用户提供更多更高级的服务。

　　3G技术促使安防监控和移动通信的深度融合，安防监控也将发生质的变化--从模拟监控、数字监控、有线网络监控向无线视频监控过渡。在3G的推动下，移动监控业务更加实至名归，其商用市场空间大大扩展。与此同时，私人无线视频监控有望迎来喷薄。

　　3G技术的普及将使网络球机彻底摆脱网线的束缚。我们可以大胆遐想，只要将来能够把网络球机的功耗做的足够低，低到可以只用太阳能供电，那么网络球机就自由可以布置在任意地方而无需布线，这将极大扩展网络球的应用范围，例如在崇山峻岭中对电力系统传输线路的监控，因为无法布线供电、通讯，所以急需此类设备。

　　总结

　　网络球机作为高速模拟球机数字化产物会在越来越多的监控领域中得到应用，其发展趋势也牵动着众多球机厂家的视线。谁能把握网络球机的发展趋势谁就能在在视频监控数字化大潮中把握球机市场，从而在安防行业竞争中处于优势地位。　（作者单位：浙江大华技术股份有限公司）