云里“物”里看安防

??????? 摘要：本文立足于回顧數字監控歷史，分析其發展過程中出現的問題，展望其更加廣闊的未來前景。希望通過這樣的分享，能夠使業界人士對于以數字監控為主導的安防系統的發展方向有所把握。

　　回顧二十一世紀IT領域的重大成就，數字安防領域不能不給于濃墨和重彩。作為一個不斷發展、不斷壯大并且不斷進取的新興行業，中國的安防行業也已邁過二十多年的歷程，特別是進入數字安防的十幾年里，其不俗的表現和驕人的業績令世人所矚目。中國的企業在數字化的機遇中找到了自己的位置，首先是作為技術的跟蹤者切入市場，繼而轉為技術的先導者更新產品，最終成為技術的創新者以打造具有特色化的系統。具有自主品牌和自主知識產權的數字安防產品和系統不僅在國內市場上取得絕對優勢，在國際市場上也經受住了考驗和洗禮，并全面融入全球數字安防的大潮之中。

　　監控在安防行業中處于至關重要的地位，而其數字化歷程和發展直接決定了數字安防領域的產業走向，因此對于數字監控未來趨勢的探討有助于全面了解當前多種技術的前景和發展重點。數字監控領域具有技術密集型的特性，已經成為眾多綜合技術的推進器，如視頻、音頻、語音、遙測、遙感等等應用，其中數字視頻監控更是獨領風騷，日新月異。數字監控的發展既在縱向加深了以公共安全與防護為核心的產業結構的價值體系的完善，也在橫向開拓了與安防息息相關的各級網絡保證系統的健全。

　　筆者十年來從事數字視頻監控領域DSP的業務拓展工作，有幸成為中國數字監控產業發展的親歷者。看到整個行業從小到大，蓬勃發展且蒸蒸日上的發展勢頭，不禁頗有些感慨，更有所感悟。本文立足于回顧數字監控歷史，分析其發展過程中出現的問題，展望其更加廣闊的未來前景。希望通過這樣的分享，能夠使業界人士對于以數字監控為主導的安防系統的發展方向有所把握。

　　“云來物往”之前世今生

　　雖然人類在大自然的進化中最終成為世界的主宰，但是不安全感總是與人類相伴，所以安全和防護的需求從古代延續到了現代，只是所采用的手段不同而已。隨著電子技術的發展，人們的安防措施不斷提高，特別終于可以實現自動監視和干預，便是指成為一種極其有效的技術手段，也就圓了不知多少代人的夢想。數字視頻監控有如一片“祥云”，能夠使萬事萬物都一目了然，然而其發展進程卻經歷了由緩而快，到高速迅猛發展。

　　縱觀數字視頻監控的技術演進階段，如圖1所示，按照時間和特性的推進而上升。我們可以看到不同階段的產品和系統各有其局限和特性，并從低向高不斷演進，最終在云計算和物聯網的應用上實現了大融合。

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　　最早的視頻監控就是閉路電視，可以觀察和跟蹤現場的任何活動，但是直到有錄像設備(VCR)才有真正意義的視頻監控系統。因為采集視頻進行存儲以便追溯才是監控的實質，沒有VCR的電視無異于一套電子鏡子。這種系統可稱為模擬CCTV，曾經存在了相當長的時期，但由于屬于封閉系統，即使可通過視頻矩陣設備支持多通道，但范圍非常有限，因此離網絡化還相去甚遠，更何況成本過于昂貴。所有這些不足使得人們有所期待，對數字技術寄予了更多的期望。

　　數字監控隨著數字時代的到來已全面展開，然而視頻監控的數字化卻沒有如門禁、消防、遙測等其它安防設備那么迅速，直到硬盤錄像機(DVR)的出現。DVR首先是解決了對模擬攝像機視頻信號的數字化壓縮，并以數據格式存儲在硬盤上。這種數字系統可稱為CCTV+DVR，最初的DVR產品形態為在PC機上插視頻壓縮卡，后來的嵌入式DVR產品為以視頻壓縮處理器和主處理器CPU一體化設備。無論哪種DVR都可支持系統網絡化，并且單臺就可支持多個數字視頻通道，于是系統成本也大大降低。值得一提的是，在數字視頻產品推出之初，圖像質量還是強差人意的MPEG1壓縮格式，分辨率僅為CIF，即VCD式的水平，所以難以取代模擬CCTV。之后也有基于MPEG2的產品可達到D1，即DVD式的水平，但所需要存儲的數據量太大，若進行網絡傳輸則需太大帶寬，所以難以普及。

　　數字視頻技術的提升為DVR的發展開辟了道路，這就是MPEG4壓縮技術的興起，以及H.264壓縮技術后來居上。而促成這一進程的重要因素就是通用媒體處理器的出現，而其中的佼佼者就是TI公司的DM系列平臺。由于數字視頻壓縮需要很大的計算量，所以需要采用嵌入式的高速處理器。由于廣電的需要，MPEG1和MPEG2都有專用芯片，只是解碼因需求大相對便宜，而編碼則較為昂貴。之后面向MPEG4開始有一些專用芯片問世，但由于當時的數字視頻編解碼標準還在不斷完善，而對于監控和有些特殊要求，所以高集成度的通用媒體處理器就應運而生。DM642是第一顆集成多個視頻接口的通用DSP，已經退出就迅速稱雄于數字視頻監控市場，并在中國創造出連續數年上百萬片年銷量的奇跡。DM642也為許多中國企業趕超國際水平鋪平了道路，實現了由MPEG4到H.264技術的飛躍，特別是具有中國自主知識產權的AVS也因之得到發展，從而使中國在高級數字視頻編解碼技術上有了話語權。

　　TI憑借DM642和隨后推出的達芬奇(Davinci)系列媒體處理器，在數字視頻監控的各個階段都扮演了舉足輕重的角色。隨著互聯網的普及和深入人心，網絡化成了數字監控的趨勢，監控系統需要支持網絡存儲，并且對于網絡能力有了更高的要求，同時每通道成本要處于較低的水平，于是混合IP和CCTV的系統開始成為主流。隨著以網絡攝像機技術日趨成熟，并且以SOC單片媒體處理器系統為主力的DM6446和DM36x平臺促進了100%基于IP的網絡攝像機IPNC的廣泛應用，通過軟件密集度的提高， 視頻可智能化的實現，通道成本再降低，以及采用網絡以太網低供電等低功耗方式。至此，數字視頻監控系統在結構上由集中式過渡到分布式，這就使得專用的產品形態成為通用的產品形態。如果說，從前監控是獨立的一多多的“云”，所能采集的場景“物”的信息較為有限。那么通過互聯網絡的監控系統可以連成一大片的“云”，而IPNC可以部署到各個角落而使“物”的信息隨時隨地被傳輸出去，這無形中就成為了一個籠罩一起的大網，也就帶來了不少新的課題。

　　當更多的實時視頻監控信息通過網絡連接，首先出現的就是網絡安全性問題，畢竟監控涉及到私密和私隱;其次就是視頻影響存儲和管理，否則監控信息也不能發揮應有的作用;第三需要提高智能視頻的實用性，否則更多的人為干預不利于提高監控效率。似乎是不經意間，卻也是必然趨向，數字視頻監控向上與云計算的視頻網絡這巨性的“云”走向融合，可謂“頂天”;向下與視頻物聯網終端結合實現“物”的可視化，可謂“立地”。視頻監控在海量云存儲、智能規模化、終端微型化方面、物物可視化、超低功耗化可以越走越遠，從而全面改變數字監控系統的理念，進而改變整個安防產業的格局。