云里“物”里看安防

        摘要：本文立足于回顾数字监控历史，分析其发展过程中出现的问题，展望其更加广阔的未来前景。希望通过这样的分享，能够使业界人士对于以数字监控为主导的安防系统的发展方向有所把握。

　　回顾二十一世纪IT领域的重大成就，数字安防领域不能不给于浓墨和重彩。作为一个不断发展、不断壮大并且不断进取的新兴行业，中国的安防行业也已迈过二十多年的历程，特别是进入数字安防的十几年里，其不俗的表现和骄人的业绩令世人所瞩目。中国的企业在数字化的机遇中找到了自己的位置，首先是作为技术的跟踪者切入市场，继而转为技术的先导者更新产品，最终成为技术的创新者以打造具有特色化的系统。具有自主品牌和自主知识产权的数字安防产品和系统不仅在国内市场上取得绝对优势，在国际市场上也经受住了考验和洗礼，并全面融入全球数字安防的大潮之中。

　　监控在安防行业中处于至关重要的地位，而其数字化历程和发展直接决定了数字安防领域的产业走向，因此对于数字监控未来趋势的探讨有助于全面了解当前多种技术的前景和发展重点。数字监控领域具有技术密集型的特性，已经成为众多综合技术的推进器，如视频、音频、语音、遥测、遥感等等应用，其中数字视频监控更是独领风骚，日新月异。数字监控的发展既在纵向加深了以公共安全与防护为核心的产业结构的价值体系的完善，也在横向开拓了与安防息息相关的各级网络保证系统的健全。

　　笔者十年来从事数字视频监控领域DSP的业务拓展工作，有幸成为中国数字监控产业发展的亲历者。看到整个行业从小到大，蓬勃发展且蒸蒸日上的发展势头，不禁颇有些感慨，更有所感悟。本文立足于回顾数字监控历史，分析其发展过程中出现的问题，展望其更加广阔的未来前景。希望通过这样的分享，能够使业界人士对于以数字监控为主导的安防系统的发展方向有所把握。

　　“云来物往”之前世今生

　　虽然人类在大自然的进化中最终成为世界的主宰，但是不安全感总是与人类相伴，所以安全和防护的需求从古代延续到了现代，只是所采用的手段不同而已。随着电子技术的发展，人们的安防措施不断提高，特别终于可以实现自动监视和干预，便是指成为一种极其有效的技术手段，也就圆了不知多少代人的梦想。数字视频监控有如一片“祥云”，能够使万事万物都一目了然，然而其发展进程却经历了由缓而快，到高速迅猛发展。

　　纵观数字视频监控的技术演进阶段，如图1所示，按照时间和特性的推进而上升。我们可以看到不同阶段的产品和系统各有其局限和特性，并从低向高不断演进，最终在云计算和物联网的应用上实现了大融合。

 

　　最早的视频监控就是闭路电视，可以观察和跟踪现场的任何活动，但是直到有录像设备(VCR)才有真正意义的视频监控系统。因为采集视频进行存储以便追溯才是监控的实质，没有VCR的电视无异于一套电子镜子。这种系统可称为模拟CCTV，曾经存在了相当长的时期，但由于属于封闭系统，即使可通过视频矩阵设备支持多通道，但范围非常有限，因此离网络化还相去甚远，更何况成本过于昂贵。所有这些不足使得人们有所期待，对数字技术寄予了更多的期望。

　　数字监控随着数字时代的到来已全面展开，然而视频监控的数字化却没有如门禁、消防、遥测等其它安防设备那么迅速，直到硬盘录像机(DVR)的出现。DVR首先是解决了对模拟摄像机视频信号的数字化压缩，并以数据格式存储在硬盘上。这种数字系统可称为CCTV+DVR，最初的DVR产品形态为在PC机上插视频压缩卡，后来的嵌入式DVR产品为以视频压缩处理器和主处理器CPU一体化设备。无论哪种DVR都可支持系统网络化，并且单台就可支持多个数字视频通道，于是系统成本也大大降低。值得一提的是，在数字视频产品推出之初，图像质量还是强差人意的MPEG1压缩格式，分辨率仅为CIF，即VCD式的水平，所以难以取代模拟CCTV。之后也有基于MPEG2的产品可达到D1，即DVD式的水平，但所需要存储的数据量太大，若进行网络传输则需太大带宽，所以难以普及。

　　数字视频技术的提升为DVR的发展开辟了道路，这就是MPEG4压缩技术的兴起，以及H.264压缩技术后来居上。而促成这一进程的重要因素就是通用媒体处理器的出现，而其中的佼佼者就是TI公司的DM系列平台。由于数字视频压缩需要很大的计算量，所以需要采用嵌入式的高速处理器。由于广电的需要，MPEG1和MPEG2都有专用芯片，只是解码因需求大相对便宜，而编码则较为昂贵。之后面向MPEG4开始有一些专用芯片问世，但由于当时的数字视频编解码标准还在不断完善，而对于监控和有些特殊要求，所以高集成度的通用媒体处理器就应运而生。DM642是第一颗集成多个视频接口的通用DSP，已经退出就迅速称雄于数字视频监控市场，并在中国创造出连续数年上百万片年销量的奇迹。DM642也为许多中国企业赶超国际水平铺平了道路，实现了由MPEG4到H.264技术的飞跃，特别是具有中国自主知识产权的AVS也因之得到发展，从而使中国在高级数字视频编解码技术上有了话语权。

　　TI凭借DM642和随后推出的达芬奇(Davinci)系列媒体处理器，在数字视频监控的各个阶段都扮演了举足轻重的角色。随着互联网的普及和深入人心，网络化成了数字监控的趋势，监控系统需要支持网络存储，并且对于网络能力有了更高的要求，同时每通道成本要处于较低的水平，于是混合IP和CCTV的系统开始成为主流。随着以网络摄像机技术日趋成熟，并且以SOC单片媒体处理器系统为主力的DM6446和DM36x平台促进了100%基于IP的网络摄像机IPNC的广泛应用，通过软件密集度的提高， 视频可智能化的实现，通道成本再降低，以及采用网络以太网低供电等低功耗方式。至此，数字视频监控系统在结构上由集中式过渡到分布式，这就使得专用的产品形态成为通用的产品形态。如果说，从前监控是独立的一多多的“云”，所能采集的场景“物”的信息较为有限。那么通过互联网络的监控系统可以连成一大片的“云”，而IPNC可以部署到各个角落而使“物”的信息随时随地被传输出去，这无形中就成为了一个笼罩一起的大网，也就带来了不少新的课题。

　　当更多的实时视频监控信息通过网络连接，首先出现的就是网络安全性问题，毕竟监控涉及到私密和私隐;其次就是视频影响存储和管理，否则监控信息也不能发挥应有的作用;第三需要提高智能视频的实用性，否则更多的人为干预不利于提高监控效率。似乎是不经意间，却也是必然趋向，数字视频监控向上与云计算的视频网络这巨性的“云”走向融合，可谓“顶天”;向下与视频物联网终端结合实现“物”的可视化，可谓“立地”。视频监控在海量云存储、智能规模化、终端微型化方面、物物可视化、超低功耗化可以越走越远，从而全面改变数字监控系统的理念，进而改变整个安防产业的格局。