視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)想和特點分析探討

趙朋輝，嚴(yán) 瑛

（1.陜西省專用通信局 陜西 西安 710065；2.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范技術(shù)體系中一個重要的組成部分。目前這種系統(tǒng)的應(yīng)用在我國發(fā)展極快，市場競爭激烈。在本次設(shè)計中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要以下幾部分組成：圖像信息的采集和預(yù)覽；對采集畫面的簡單控制以及存儲和回放功能。隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，整個系統(tǒng)的向著數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化，集成化的方向發(fā)展。主要論述一般視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計方法，簡單介紹發(fā)展趨勢。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了3個階段[1]。在九十年代初以前，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)。九十年代中期，隨著計算機(jī)處理能力的提高和視頻技術(shù)的發(fā)展，人們利用計算機(jī)的高速數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行視頻的采集和處理，利用顯示器的高分辨率實現(xiàn)圖像的多畫面顯示，從而大大提高了圖像質(zhì)量，這種基于PC機(jī)的多媒體主控臺系統(tǒng)稱為第二代數(shù)字化本地視頻監(jiān)控系統(tǒng)。九十年代末，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬、計算機(jī)處理能力和存儲容量的快速提高，以及各種實用視頻處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控步入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時代，稱為第三代遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心，以智能實用的圖像分析為特色，引發(fā)了視頻監(jiān)控行業(yè)的技術(shù)革命，受到了學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和使用部門的高度重視。

近年來，隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控制技術(shù)也得到飛速發(fā)展[2]。由于視頻控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，而且發(fā)展迅速，目前在國內(nèi)外市場上，推出了數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類產(chǎn)品。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟、性能穩(wěn)定，并在實際工程應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，特別是在大、中型視頻監(jiān)控工程中的應(yīng)用尤為廣泛；后者是新近崛起的以計算機(jī)技術(shù)及圖像視頻壓縮為核心的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)部分弊端而迅速崛起，但仍需進(jìn)一步完善和發(fā)展。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計和分析

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)概論

隨著數(shù)字信息時代的到來，數(shù)字化高新技術(shù)產(chǎn)品日益增加和完善。各行業(yè)為了提高和完善生產(chǎn)、管理水平和增加競爭性，都爭先采用完善的高新技術(shù)產(chǎn)品，視頻監(jiān)控系統(tǒng)就是信息時代的產(chǎn)物之一。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是管理人員高質(zhì)量管理的理想工具；也是公共安全、防盜防范必不可少的強(qiáng)有力的得力助手[3]。利用它可以大大減少不必要的人力，實時監(jiān)視可視區(qū)域，做到控制現(xiàn)場實際工作現(xiàn)狀，實時快速的反映所發(fā)生的一切事物，便于管理者及時應(yīng)付處理突發(fā)事件等。

為了適應(yīng)信息化的需要，按照視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范，并結(jié)合現(xiàn)代化需求的特點，本文采取先進(jìn)合理的設(shè)計思想和較為完善的設(shè)備對視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計與實現(xiàn)，力爭做到電子監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和先進(jìn)性完美結(jié)合。

2.2 設(shè)計原則

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)時，主要遵循體現(xiàn)先進(jìn)性、規(guī)范性、實用性和可擴(kuò)充性、可靠性、應(yīng)用的廣泛性等特性：

2.3 系統(tǒng)功能構(gòu)成

本套視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻監(jiān)控、錄制和視頻回放兩大功能模塊構(gòu)成。為防止其它非管理人員隨意的進(jìn)入、退出系統(tǒng)，隨意的對一些攝像頭參數(shù)進(jìn)行修改，設(shè)計時在這兩個模塊中加入了一個權(quán)限加密模塊[4]。

本套視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點主要有以下的兩個方面：

1）監(jiān)控功能

①具備2屏同時預(yù)覽功能；

②用戶權(quán)限密碼管理，保證系統(tǒng)安全；

③視頻信號的丟失報警；

④對視頻信號進(jìn)行高密度的壓縮處理和記錄處理；

⑤按鈕式管理界面，使用方便；

⑥能實現(xiàn)對歷史紀(jì)錄的查找和回放；

⑦Windows XP操作系統(tǒng)，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。

2）存儲功能:

①可以支持兩個IDE硬盤，每個IDE硬盤的容量可達(dá)120GB；

②硬盤文件系統(tǒng)同DOS兼容，可以在PC平臺上操作；③硬盤上文件可以選擇循環(huán)記錄和非循環(huán)記錄；

④管理主機(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)播放網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)上記錄的文件；

2.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容結(jié)構(gòu)

視頻信號處理部分應(yīng)包括以下主要內(nèi)容[5]：在監(jiān)控點設(shè)置視頻信號采集用的攝像頭；將攝像頭攝取的視頻信號通過視頻電纜聯(lián)入從事監(jiān)控活動工作的控制室；在各個控制室利用視頻分頻設(shè)備及信號放大設(shè)備將視頻信號分頻放大處理后，一組信號用于現(xiàn)場的視頻監(jiān)控使用，另外的信號向其它控制室或調(diào)度室的信號提供；現(xiàn)場監(jiān)控用的信號通過畫面分割器或矩陣控制器與工業(yè)用電視監(jiān)視器相連，完成現(xiàn)場的視頻信息的監(jiān)控目的。在調(diào)度室利用視頻2分頻設(shè)備將視頻信號2分頻處理后，一組信號用于調(diào)度室的綜合視頻監(jiān)控使用，另一組信號提供給數(shù)字信號處理部分進(jìn)行處理。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由監(jiān)控點和監(jiān)控中心等組成的[6]，它的具體的工作流程如圖1所示。

3 系統(tǒng)程序的結(jié)構(gòu)

隨著電視監(jiān)視器材、計算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，圖形監(jiān)視系統(tǒng)在電視系統(tǒng)或監(jiān)控場所得到了廣泛地應(yīng)用[7]。用圖形來實時顯示被控對象（攝像機(jī)、終端設(shè)備等）在操作過程中的狀態(tài)，具有清晰明了、形象直觀且可以及時處理反饋信息。它比數(shù)字儀表包含的信息量大得多，因此使現(xiàn)場監(jiān)控人員的工作方式得到了改進(jìn)，效率也由此得到了很大的提高。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例圖Fig.1 The system structure diagram

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由實時控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)組成。實時控制系統(tǒng)完成實時數(shù)據(jù)采集處理、存儲、反饋的功能；監(jiān)視系統(tǒng)完成對各個監(jiān)控點的全天候的監(jiān)視，能在多操作控制點上切換多路圖像；管理信息系統(tǒng)完成各類所需信息的采集、接收、傳輸、加工、處理，是整個系統(tǒng)的控制核心。

由于Visual Basic在界面制作上的優(yōu)越性，我們采用Visual Basic來進(jìn)行系統(tǒng)的快速開發(fā)。本系統(tǒng)必須對硬件進(jìn)行實時監(jiān)視控制，從而實現(xiàn)監(jiān)控功能。VB訪問底層硬件的實現(xiàn)如圖2所示。

圖2 VB訪問底層硬件的實現(xiàn)Fig.2 Implementation of VB access to the underlying hardware

主控模塊是本監(jiān)控系統(tǒng)的主界面，它分為監(jiān)控模塊、回放模塊退出模塊3個子模塊。如圖3所示。

圖3 應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure diagram of applications

4 結(jié)束語

在監(jiān)控系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)對視頻信息的預(yù)覽和錄制，并且能調(diào)整預(yù)覽畫面的大小及存儲視頻的壓縮比，使其在不影響圖像質(zhì)量的情況下使存儲文件達(dá)到最小。在回放系統(tǒng)中能對所播放的視頻文件進(jìn)行對比播放，而且還可以對其進(jìn)行快放、慢放、暫停等操作。該視頻監(jiān)控系統(tǒng)一旦應(yīng)用到實際中不但可以降低用戶的成本，而且還具有直觀易懂的中文操作界面，適合各種知識水平人員的操作。但是，由于時間緊迫，本系統(tǒng)存在一定的缺陷，比如監(jiān)控系統(tǒng)中錄制時占用系統(tǒng)的資源太大，有時多屏錄制時會引起系統(tǒng)死機(jī)等?；胤畔到y(tǒng)中快放或慢放時畫面有時不是很流暢。有時視頻還會出現(xiàn)斷檔現(xiàn)象。

[1]龐沁華，續(xù)大我，吳偉陵.通信原理[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社，2002.

[2]葉佩生.計算機(jī)機(jī)房環(huán)境技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，1999.

[3]陳耀武，伍鵬，汪樂宇，等.基于流媒體技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].工程設(shè)計學(xué)報，2004，2（4）：33-37.CHEN Yao-wu，WU Peng，WANG Le-yu，et al.Based on the embedded network video monitoring system[J].Journal of Engineering Design Streaming Media Technology，2004，2（4）:33-37.

[4]吳偉陵，牛凱.移動通信原理[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[5]柴遠(yuǎn)波，戚建平，等.移動通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].山東科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，6（1）：41-43.CHAI Yuan-bo，QI Jian-ping，et al.Analysis of the development status of mobile communication technology[J].Journal of Shandong University of Science and Technology：Natural Science Edition，2009，6（1）:41-43.

[6]張原，史浩山.分布式智能視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機(jī)應(yīng)用研究，1999，11（1）：3-7.ZHANG Yuan，SHI Hao-shan.Monitoring system design and implementation of distributed intelligent video[J].Application Research of computers，1999，11（1）:3-7.

[7]袁國梁.光纖通信原理[M].北京:清華大學(xué)出版社，2004.