IP攝像頭與傳統模擬攝像頭相比

     IP攝像頭與傳統模擬攝像頭相比具有兩種優勢,首先它們具有數字化性質,使算法的執行變得簡單直接,其次IP攝像頭還可以利用現有的IP網絡,從而無需安全技術專用的基礎局端。

  不過,這僅僅是個開始。當在攝像頭機架內部的智能系統中集成了智能安全軟件和高性能DSP之後,上述兩種優勢還另有妙用。

  應用軟件(如Object Video公司的Onboard)採用邊緣檢測與其它影像算法創建監控區域某個對象的獨特統計文件(statistical profile)。這些算法能夠生成稱爲元數據的信息。推理引擎然後可以採用專用的人工智能算法分析相關元數據,以便識別在監控區域移動的對象(或靜止對 象)。

  一般情況下,目標對象類別包括人、非人類(動物)和車輛。另外還可以識別走、跑、閒逛和攀爬等動作。通過選用其它算法可以定義描述對象類型和動作的其它類別。

  另外需要的步驟是,採用基於規則的決策指令攝像頭做出搖動、縮放和聚焦等操作,或者,如果在特定方向移動的某個人越過了監控區域的虛擬“絆網”,攝像頭甚至可以提醒安全人員。

  IP攝像頭可以利用上述數據、在無需人工干預情況下進行操作。它可以“聰明地”選擇最適合相關情況、用於視頻採集與傳輸的壓縮技術。例如,如果識別出對象 是人,則攝像頭可以拉近侵入者的面孔,拍下高清晰度照片,將照片壓縮成JPEG文件,然後發送到相應存儲區域,或者在所違反的規則需要立即響應的情況下將 該文件發送到安全人員的PDA。

  IP攝像頭將繼續採用MPEG4低分辨率視頻格式連續記錄整個現場,以便儲存和隨後用於刑偵分析。系統保存MPEG數據,以供日後使用,這是因爲智能監控技術還具有重要的刑偵優勢,它可以通過分析保存的數據搜索特定的事件或時間標記。

  安全分析專家經常根據新信息檢查保存的錄像,如在數百公里之外的不相關現場收集到的嫌犯的唯一識別特徵。利用智能監控軟件以及用於執行上述算法的高性能、 可編程DSP,用戶可以創建一條或多條新的規則,如識別某個背有帶特殊標誌的揹包的嫌犯。利用保存的視頻生成的元數據可以接收新規則的檢查,以便對比視頻 中的嫌犯是否與其它不相關現場的嫌犯相似——整個過程無需用戶頭暈眼花地觀看視頻文件。

  嵌入監控系統的智能技術還可以通過其它方式對安全性進行優化。傳統視頻監控系統的假警報率高達40%,會浪費安全人員無數小時的時間。智能監控系統的假警 報率僅爲2%,原因是它可以設置十分精細的警報觸發規則。例如,在停車場監控過程中,可以將閒逛設置爲告警原因,而路過停車場的人不會觸發告警。在IP攝像頭中嵌入智能技術,並通過安全網絡發送壓縮數據或元數據可以實現高效的系統。這種方式尤其可以實現低成本的新安裝。不過,爲現有系統添加這種功能成本昂貴,尤其是在需要連接整個模擬攝像頭網絡的情況下。

  通過實現所謂的“後端”攝像頭,網絡視頻服務器可以解決這個難題。爲了給傳統的模擬視頻監控系統集成上文所提到的智能性,可以在網絡視頻服務器中安裝系統運行的DSP和軟件套件。

  網絡視頻服務器必須具有足夠的速度和效率,以便處理多個攝像頭的輸入信號,同時通過網絡實現數字媒體內容的數字化、壓縮以及網絡傳輸等。遠程用戶配置與控制是不容忽視的重要功能。在不具備DVR的情況下,服務器也能夠保存視頻。

  網絡服務器的首要任務是將多個模擬視頻流轉換成數字流。在完成轉換之後,系統即可以提取元數據,實施相關規則並且執行上文所描述的操作。

  網絡路由器執行用於補充視頻服務器的功能。它們可以利用元數據和一系列算法決定系統的下一步操作。例如,可以如IP攝像頭相關描述直接向安全人員發出警報。 不過,這並非易如反掌,因爲手機、PDA、膝上型計算機以及工作站在帶寬能力以及可接受的格式方面相去甚遠。

  在路由器決定發送JPEG文件時,一般情況下必須針對接收設備調整相關數據速率,同時執行相關信息的代碼轉換。爲此,它需要訪問查詢表,以確定接收設備是 否支持H.264或MPEG4(或者同時支持二者)。由於具備其它功能,路由器還具備可最大化帶寬利用率的其它優勢。數碼攝像機(DVR)是智能監控系統的重要組成部分,因爲它能夠提供效率與存取性能遠遠高於錄像帶的存儲介質。壓縮技術允許在更小的空間內儲存更多數據,而且其優勢並不僅限於此。

  此外,DVR還具有完美的“靜止圖像暫停”功能,這種功能常用於必須人工查看錄像的安全性應用中。DVR既可以用作獨立設備也可以用作PC卡。

  DVR保存的數碼影像不會隨時間的推移而降低質量,而且允許隨機訪問;最重要的是,機器智能可以訪問並轉換相關信息。DSP可用於按照各種標準和非標準視 頻格式壓縮圖像。作爲全球領先的DSP設計與供應商,德州儀器(TI)及其合作伙伴已經在完善智能圖像分析功能以及各種網絡協議支持方面做出了巨大努力。

    智能監控系統能夠高效運行至少5種算法:影像處理(邊緣檢測與其它對象識別技術)、壓縮與解壓、用於各種數字編解碼器的模數轉換與代碼轉換、視頻數據向專用元數據的轉換以及用於在網絡中傳輸數據的協議執行。

  開發低成本系統的最佳方式是在可編程的DSP芯片中實施所需要的處理能力與靈活性。另外一種必備條件是提供一整套適合相關硬件平臺的信號處理算法。

  然後需要考慮系統的控制問題。在架構方面,DSP是執行信號處理算法的理想選擇。需要對網絡加以控制,不過這通常需要採用MCU。表1給出了DSP和MCU在高級智能監控系統中需要協同執行的主要功能。

  爲了實際控制系統總成本,處理器可以同時配備DSP與MCU內核,不過,這還取決於相關應用。雖然單處理器芯片已足以應付目前的許多應用,不過雙內核處理器可以顯著降低成本和提高性能。  
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