论文部分内容阅读
摘 要： 视频监控系统是当前城市的安全的重要系统，借助大型视频监控系统可完成对城市道路交通、生产系统等诸多领域的监控工作，有助于相关行业管理水平提升，保障社会安全。大型视频监控系统在实际构建中，涉及到图像采集、视频编码、数据存储等关键技术，其技术运用效果直接关系到大型视频监控系统的功能。故此，文章展开对大型视频监控系统关键技术的研究，分析具体关键技术及运用实践，旨在发挥大型视频监控系统功能，积极推动智慧城市建设。
关键词： 大型视频监控系统；关键技术；视频编码；运用实践
视频监控系统可实现人物、物体识别、场景运动检测等功能，可在日常生活、工业生产和安全防护等诸多领域中起到重要作用，尤其是大型视频监控系统，其应用价值更为明显。但是，在实际大型视频监控系统运用中，其仍旧存在一些固有因素和技术发展因素限制，使其安全性和实用性受到影响。基于此，本文对大型视频监控系统展开研究，分析大型视频监控系统的关键技术，研究关键技术的运用实践，详细内容如下。
1大型视频监控系统现状及发展趋势研究
1.1大型视频监控系统现状
大型视频监控系统是由众多的视频摄像头、庞大的监控网络构成，其可在短时间内获取海量的视频信息，为安全防护、设备管理、生活等提供基础信息。国外对大型视频监控系统的研究相对较为成熟，具有较高的智能化水平。如：IBM Smart Surveillance System（S3系统），其選择开放式的系统架构，便利的集成与扩展系统，可满足大型建筑的楼宇与住宅需求。如下图1所示为具体IBM S3系统架构。
尽管国内在大型视频监控的研究相对较晚，但仍旧取得了巨大的成就，如：中国电信退推出的视频监控方案“全球眼”业务，能够实现跨区域行业客户的综合视频监控需求。同时，国内大型视频监控领域中也强化了对大型视频监控技术的研究，推动了大型视频监控的运用。
1.2大型视频监控系统发展趋势
随着对大型视频监控系统研究的不断深入，大型视频监控系统也将获得更为长足的发展。如下对大型视频监控系统的发展趋势展开研究，详细如下。
（1）数字化。将大型视频监控系统中的音频、视频、控制信号等，转化为数字状态，这样则转变传统的以摄像机成像技术为中心结构。并改变具体的数据采集、传输和处理等的方式，且无需进行多次转换。
（2）网络化。大型的视频监控将能实现实时多任务、多用户和分布式操作的功能，打破布控区域和设备扩展的地域、数量限制。且无线网络传输速度的提升，为大型视频监控系统的实现高清监控奠定了基础。
（3）标准化。国际上对大型视频监控监控系统已经制定了相关标准，国内也制定了GB/T28181 标准，不同地区存在不同的标准。随着大型视频监控系统的发展，其标准也将逐渐完成统一，有效完成信息共享、数据传输等。
（4）智能化。智能化可转变传统大型视频监控系统功能，其可在“监”的基础上，能够实现“控”，其功能将得到进一步强化，为用户提供更多高级的视频功能，满足用户日益变化的监控需求。
2大型视频监控系统的关键技术及运用实践研究
在详细研究大型视频监控系统现状及发展趋势的基础上，文章展开对具体大型视频监控系统的关键技术及应用实践的研究，具体内容如下。
2.1前端图像数据采集技术
前端图像数据采集是用于完成对数据信息采集的基础，其主要借助监控摄像机的图像传感器完成。当前，传感器主要分为CMOS与CCD两大类，其中CMOS光电传感器具有较高的及成都，其内部各个元器件的距离相对较近，但也存在电磁干扰的情况，容易受到干扰，导噪声产生，从而影响图像采集的质量。CCD电荷耦合器则具有耗电量大的问题。这些问题均对大型视频监控系统的高清技术发展造成影响，需要进一步的研究与实践。
2.2网络传输技术
网络传输技术是确保大型视频监控系统获取的数据信息可以得到有效的传递。其中具体网络传输技术中包括传输网络、网络协议、IP组播技术等内容。详细分析为：
（1）传输网络。视频图像传输质量直接受到传输网络的干扰，为确保监控效果，需保障传输网络具有高带宽、高传输速度。具体方案中， UDP协议的效率较高，然而UDP也存在一定缺陷。故此，需进一步对传输方案进行研究分析，保障传输网络的效率的、带宽和稳定。
（2）网络协议。大型监控系统对视频信息传输的实时性要求较高，但对可靠性要求相对较低，所以TCP协议则与大型监控系统适应性相对较差。如此，大型视频监控系统中，选择HTTP/TCP来传输控制协议，运用RTP/UDP完成实时数据传输。RTP与UDP的配合使用，可以最小的开销与有效的反馈，实现传输效率的最优化，满足实时数据传输的需求。
（3）IP组播技术。IP组播技术能完成对网络负担的控制，降低资源无功损耗，可适应大型视频监控系统。若要实现传输控制指令与实时视频数据，则可选择TCP协议与UDP协议。如果单纯完成视频流数据的通信，则可借助基于UDP协议的IP组播技术完成，保障通信效率与质量。
2.3人脸特征提取技术
大型视频监控系统借助人脸识别可完成身份验证、出入境控制、安全防范控制等。在具体的人脸特征提取技术运用时，大型视频监控系统的前端图像数据采集后，生成人脸图像文件，经过处理生成人脸数据库。前端摄像机获取监控场景视频，于视频流中选择人脸检测算法可获取人脸图像，得到其相对的位置、时间等信息。最后，将当前图像与人脸数据库进行对比。如下图2所示为具体人脸识别流程。
如下公式（1）所示，为最小平均方程的误差。其可用于获取图像的最佳逼近以估计光照不变成分。并运用公式（2）所示的软阈值方式，展开对图像的降噪处理，从而综合提升人脸识别的准确性与可靠性。
（1）
（2）
2.4视频大数据存储及内容智能分析
大型视频监控必然会产生大量的监控信息，故此，需展开有效的监控信息管理与处理工作。借助云存储技术，实现视频大数据存储，在增加存储容量的同时，可降低大型视频监控系统建设成本。
智能视频监控技术，发展转变了以往依赖于监控人员分析与视频监控画面的局限，运用计算机的数据处理能力，完成对视频图像内容的智能分析，用于完成对关键信息的获取，为事件记录和报警提供基础。此外，智能分析还具备车辆识别、智能跟踪等功能，为大型视频监控系统的综合利用奠定基础，全面发挥大型视频监控系统的功能。
3结束语
研究分析大型视频监控系统的关键技术及其运用，本文先分析大型视频监控系统现状及发展趋势，再研究具体前端图像数据采集、网络传输和人脸特征提取等技术，分析其运用。从而为大型视频监控系统的构建奠定基础，发挥大型视频监控系统的功能性与安全性，满足诸多领域应用需求。
参考文献
[1]徐浙君. 大型视频监控系统关键技术的分析与研究[J]. 信息与电脑：理论版， 2017（19）：16-17.
[2]毕国玲. 智能视频监控系统中若干关键技术研究[D]. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）， 2015：19-20.
[3]李小斌， 吴宏岐， 袁战军，等. 智能视频监控系统关键技术及算法研究[J]. 控制工程， 2016（s1）：18-22.
[4]张政伟. 视频监控系统中的安全防护关键技术研究与实现[D]. 中国科学院大学（工程管理与信息技术学院）， 2016：20-21.
[5]田湘霞. 浅析视频监控系统中一些关键技术[J]. 数字通信世界， 2016（4）：45-46.
关键词： 大型视频监控系统；关键技术；视频编码；运用实践
视频监控系统可实现人物、物体识别、场景运动检测等功能，可在日常生活、工业生产和安全防护等诸多领域中起到重要作用，尤其是大型视频监控系统，其应用价值更为明显。但是，在实际大型视频监控系统运用中，其仍旧存在一些固有因素和技术发展因素限制，使其安全性和实用性受到影响。基于此，本文对大型视频监控系统展开研究，分析大型视频监控系统的关键技术，研究关键技术的运用实践，详细内容如下。
1大型视频监控系统现状及发展趋势研究
1.1大型视频监控系统现状
大型视频监控系统是由众多的视频摄像头、庞大的监控网络构成，其可在短时间内获取海量的视频信息，为安全防护、设备管理、生活等提供基础信息。国外对大型视频监控系统的研究相对较为成熟，具有较高的智能化水平。如：IBM Smart Surveillance System（S3系统），其選择开放式的系统架构，便利的集成与扩展系统，可满足大型建筑的楼宇与住宅需求。如下图1所示为具体IBM S3系统架构。
尽管国内在大型视频监控的研究相对较晚，但仍旧取得了巨大的成就，如：中国电信退推出的视频监控方案“全球眼”业务，能够实现跨区域行业客户的综合视频监控需求。同时，国内大型视频监控领域中也强化了对大型视频监控技术的研究，推动了大型视频监控的运用。
1.2大型视频监控系统发展趋势
随着对大型视频监控系统研究的不断深入，大型视频监控系统也将获得更为长足的发展。如下对大型视频监控系统的发展趋势展开研究，详细如下。
（1）数字化。将大型视频监控系统中的音频、视频、控制信号等，转化为数字状态，这样则转变传统的以摄像机成像技术为中心结构。并改变具体的数据采集、传输和处理等的方式，且无需进行多次转换。
（2）网络化。大型的视频监控将能实现实时多任务、多用户和分布式操作的功能，打破布控区域和设备扩展的地域、数量限制。且无线网络传输速度的提升，为大型视频监控系统的实现高清监控奠定了基础。
（3）标准化。国际上对大型视频监控监控系统已经制定了相关标准，国内也制定了GB/T28181 标准，不同地区存在不同的标准。随着大型视频监控系统的发展，其标准也将逐渐完成统一，有效完成信息共享、数据传输等。
（4）智能化。智能化可转变传统大型视频监控系统功能，其可在“监”的基础上，能够实现“控”，其功能将得到进一步强化，为用户提供更多高级的视频功能，满足用户日益变化的监控需求。
2大型视频监控系统的关键技术及运用实践研究
在详细研究大型视频监控系统现状及发展趋势的基础上，文章展开对具体大型视频监控系统的关键技术及应用实践的研究，具体内容如下。
2.1前端图像数据采集技术
前端图像数据采集是用于完成对数据信息采集的基础，其主要借助监控摄像机的图像传感器完成。当前，传感器主要分为CMOS与CCD两大类，其中CMOS光电传感器具有较高的及成都，其内部各个元器件的距离相对较近，但也存在电磁干扰的情况，容易受到干扰，导噪声产生，从而影响图像采集的质量。CCD电荷耦合器则具有耗电量大的问题。这些问题均对大型视频监控系统的高清技术发展造成影响，需要进一步的研究与实践。
2.2网络传输技术
网络传输技术是确保大型视频监控系统获取的数据信息可以得到有效的传递。其中具体网络传输技术中包括传输网络、网络协议、IP组播技术等内容。详细分析为：
（1）传输网络。视频图像传输质量直接受到传输网络的干扰，为确保监控效果，需保障传输网络具有高带宽、高传输速度。具体方案中， UDP协议的效率较高，然而UDP也存在一定缺陷。故此，需进一步对传输方案进行研究分析，保障传输网络的效率的、带宽和稳定。
（2）网络协议。大型监控系统对视频信息传输的实时性要求较高，但对可靠性要求相对较低，所以TCP协议则与大型监控系统适应性相对较差。如此，大型视频监控系统中，选择HTTP/TCP来传输控制协议，运用RTP/UDP完成实时数据传输。RTP与UDP的配合使用，可以最小的开销与有效的反馈，实现传输效率的最优化，满足实时数据传输的需求。
（3）IP组播技术。IP组播技术能完成对网络负担的控制，降低资源无功损耗，可适应大型视频监控系统。若要实现传输控制指令与实时视频数据，则可选择TCP协议与UDP协议。如果单纯完成视频流数据的通信，则可借助基于UDP协议的IP组播技术完成，保障通信效率与质量。
2.3人脸特征提取技术
大型视频监控系统借助人脸识别可完成身份验证、出入境控制、安全防范控制等。在具体的人脸特征提取技术运用时，大型视频监控系统的前端图像数据采集后，生成人脸图像文件，经过处理生成人脸数据库。前端摄像机获取监控场景视频，于视频流中选择人脸检测算法可获取人脸图像，得到其相对的位置、时间等信息。最后，将当前图像与人脸数据库进行对比。如下图2所示为具体人脸识别流程。
如下公式（1）所示，为最小平均方程的误差。其可用于获取图像的最佳逼近以估计光照不变成分。并运用公式（2）所示的软阈值方式，展开对图像的降噪处理，从而综合提升人脸识别的准确性与可靠性。
（1）
（2）
2.4视频大数据存储及内容智能分析
大型视频监控必然会产生大量的监控信息，故此，需展开有效的监控信息管理与处理工作。借助云存储技术，实现视频大数据存储，在增加存储容量的同时，可降低大型视频监控系统建设成本。
智能视频监控技术，发展转变了以往依赖于监控人员分析与视频监控画面的局限，运用计算机的数据处理能力，完成对视频图像内容的智能分析，用于完成对关键信息的获取，为事件记录和报警提供基础。此外，智能分析还具备车辆识别、智能跟踪等功能，为大型视频监控系统的综合利用奠定基础，全面发挥大型视频监控系统的功能。
3结束语
研究分析大型视频监控系统的关键技术及其运用，本文先分析大型视频监控系统现状及发展趋势，再研究具体前端图像数据采集、网络传输和人脸特征提取等技术，分析其运用。从而为大型视频监控系统的构建奠定基础，发挥大型视频监控系统的功能性与安全性，满足诸多领域应用需求。
参考文献
[1]徐浙君. 大型视频监控系统关键技术的分析与研究[J]. 信息与电脑：理论版， 2017（19）：16-17.
[2]毕国玲. 智能视频监控系统中若干关键技术研究[D]. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）， 2015：19-20.
[3]李小斌， 吴宏岐， 袁战军，等. 智能视频监控系统关键技术及算法研究[J]. 控制工程， 2016（s1）：18-22.
[4]张政伟. 视频监控系统中的安全防护关键技术研究与实现[D]. 中国科学院大学（工程管理与信息技术学院）， 2016：20-21.
[5]田湘霞. 浅析视频监控系统中一些关键技术[J]. 数字通信世界， 2016（4）：45-46.