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从VCR(video Cassette Recorder)模拟监控到DVR(Digital Video Recorder)数模混合监控，再到引入网络技术的全数字化的IP视频监控，视频监控系统正在经历一场彻底的数字革命。引入IP网络的视频监控系统将更加开放、集成和灵活，为整个安防产业的发展提供了更加广阔的空间。
但是据Instat的统计，2007年IP视频监控在视频监控市场中只占到10％的份额，远远低于DVR系统50％的份额，甚至不及以VCR为代表的CCTV(闭路电视监控系统)。而从最早出现IP视频监控系统的2001年算起，它已经历经了长达6年多的发展。
对此，业界的分析认为影响IP视频监控发展的因素有很多：IP化后，监控系统依托公共网络，因此需要更长的时间等待相关政府部门的审批；IP网络带宽的制约，高分辨率IP摄像头的图像传输质量会受到影响，尤其多路访问，对网络带宽的要求就更高；以及IP监控的视频内容分析和智能识别的能力还有待进一步的提高等等。但是TI通用DSP业务发展经理郑小龙指出IP摄像头的高成本依然是IP监控系统推广最主要的障碍。
成本控制是取胜之道
当前，IP摄像头面对的最大竞争对手是DVR系统中的网络视频服务器，它能够提供视频编码的功能，并通过太网连接到前端的模拟摄像机，起到类似IP摄像头的功能。在较大的安防工程中，网络视频服务器的应用非常普遍，一台服务器可以连接1～4路模拟摄像机。
Instat的分析认为，使用网络视频服务器加模拟摄像机的成本比网络摄像机要低30％～50％：一个4路的网络视频服务器价格为100～400美元，一个网络摄像机的价格为100～1500美元l 4个模拟摄像机加一个网络视频服务器最低可为200美元，而4个网络摄像机的价格最低也在400美元左右。因此对于需要多点监控的工程，网络视频服务器的成本更低。
但是一旦IP摄像头的成本得到了有效的控制，视频监控系统迟早会发展为IP监控系统，网络视频服务器也只是视频监控系统IP化的过渡产品。Instat预计2008 IP视频监控系统的市场份额达到47％，增长率达到了40％，而模拟监控设备逐步被淘汰，DVR系统销售额的增长率在25％左右，2008年以后DVR系统的增长率逐步下降，会在18％左右。另一家分析机构iSuppli也认为2008年是IP视频监控高速发展的一年，IP监控摄像头市场将接近30亿美元，2009年有望占据整个视频监控系统半壁市场，2010年完全压倒CCTV(图1)。
通过芯片的高度集成帮助有效控制整个系统的成本一直是IC设计公司努力的方向。郑小龙表示，采用TI基于达芬奇的DM355SoC设计的综合HD IP网络摄像头DM355INPC-MT5的BOM可以缩减到40美元。整个系统的核心是DM355处理器和Aptina(美光的图像传感器部门)的CMOS图像传感器。
DM355处理器包含集成在内的视频处理子系统、MPEG-4-IPEG协处理器和一个270MHz的ARM9内核，DM355同时集成了DAC，可以与视频放大器协同工作，驱动复合PAL或者NTSC的输出。DM355的5万片的报价为9.75美元，是整个电路板上最贵的部分，其次是CMOS摄像头，报价为8美元。其他高价的硬件包括DDR和NAND存储器，以太网MAC/PHY和一个5通道的功率管理IC等。其他如自动虹膜识别、以太网供电、音频处理和UART穿行报警接口都是可选项，全功能型摄像头的BOM可控制在48美元以内。
采用CMOS图像传感器的高清摄像头可以实现1280×720的高清质量，能够取代2个D1的模拟摄像头，将视野提高33％(320个水平像素)，并且成本也能大幅降低(图2)。
“考虑成本的角度是多方面的，”郑小龙表示：“例如，IP摄像头的设计还要考虑到目前尚未做好IP升级准备的CCTV客户的模拟输出，允许他们使用摄像机系统满足未来的技术要求，确保监控系统的投资价值。”
确保Wi-Fi传输安全
监控系统IP化是数字视频监控发展的必然趋势，引入Wi-Fi也很自然，因为如果要真正实施系统化的视频监控管理，那么传统封闭的专用系统就受到了很大的制约，图3所示的基于IP网络的数字视频监控才能够提供更多的实用功能。
基本的IP网络数字视频监控系统可以由五类设备组成，其中终端可以是具有IP网络接口的视频服务器(DVS)连接模拟摄像机，或者是一体化的IP摄像机，也可以是数字硬盘录像机(DVR)的IP网络延伸。另外还需要中心视频管理和存储综合设备。IP网络可以通过有线或无线方式进行连接而成为整体。
由于数字监控系统的网络化，特别是越来越多的系统将依托于公共宽带网络系统，因此网络安全的要求也就很高。解决这个问题的方法可通过两个方面来实现，其一，要依靠网络系统的安全化措施的保障。其二，可以在视频编解码技术上寻求加密措施。对于Wi-Fi的应用，一方面没有了连线不容易被硬性破坏，而另一方面无线网络也存在被侵入或干扰的可能，所以需要强化保密措施。为提高无线网络的传输性能，不少新的技术应运而生，如自适应无线路由(Adaptive Wireless Routing Protocol，简称AWR)完全是为了实现无线网状网的独特价值而开发的，能够良好地支持无线数字视频无缝监控的实现，且在具有优越的网络安全性能。这一无线网状网漫游技术能够做到跨IP子网漫游，并且不需要Wi-Fi标准的客户端做任何软件、硬件上的改动。目前在北美已成功地应用并已经引进国内。
FPGA厂商的介入
尽管目前基于DSP SoC的方案在监控市场占主流地位，但FPGA厂商希望能在差异化和客户定制化方面显示出自己的优势。通过针对监控应用将FPGA器件和MPU/DSP结合在一起，设计师不仅能从可编程协处理器的固有灵活性中得到好处，还可以利用FPGA将精力集中在开发算法上，以充分利用MPU/DSP的处理能力。现场可升级和维护特性是基于FPGA设计的固有优势。比如，通过下载软件包，对现有部署系统进行升级可由终端用户完成，而不一定要由视频监控OEM厂商完成。
北京合众达电子就在其多路视频监控系统硬件平台就中采用了DSP+FPGA的方式，用的是TI的TMS320DM6437，只有1个数字视频输入接口，为了连接8路视频解码器，需要在视频解码器与DSP的视频输入接口之间增加耦合逻辑，而可编程的FPGA可以方便实现二者之间的耦合逻辑。另外，FPGA上含有丰富的资源，可用来实现某些图像已处理功能，比如，图像大小的缩放，防 眩光等。
赛灵思消费行业市场高级经理江允贵指出：“满足低中高各种用户的应用，应多考虑灵活性和空间的问题，具备数字信号处理功能的处理器是首选。此外，为了以合理的成本设计出高性能的智能监控产品，设备厂商最好和芯片厂商和智能算法提供商一起，在系统集成方面进行无缝合作。”
三星电子的新一代数字视频监控系统采用了Xilinx Spartan-3E FPGA与MicroBlaze软处理器。基于该方案的数字视频录像机可在内建一个MicroBlaze软处理器的Spartan-3E元件中同时处理4个视频通道。赛灵思希望在下一代视频监视系统中采用带有IP LAN照相机、复杂的成像处理、新型视频压缩技术和以太网供电布线的元件。
智能监控将是分水岭
智能视频监控包括是智能监控和视频分析，以数字化、网络化视频监控为基础的一种更高端视频监控应用。它能够识别不同的物体，发现监控画面中的异常情况，并能以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，从而能更加有效地协助安全人员处理危机，并最大限度降低误报和漏报现象。
智能技术中的目标自动跟踪技术通过对移动目标的识别并自动控制摄像机来跟踪目标的移动，监视目标的整个移动过程。智能视频监控设备可以带来很多好处，例如，它并不需要对所有内容都录像，而是根据需求进行录像，从而节省存储设备的容量；此外，随着视频监控产品实际投入使用数量大幅攀升，具有智能分析功能的监控设备还能节省大量的人力。智能分析包括先进的面部识别、瞳孔识别，指纹识别、车辆和人员的进出计算等特定物体的追踪和快速分析。
智能视频监控虽然还不是目前监控市场的主流，但是随着处理器能力的提高，实时的数据分析将在很大程度上提高监控的效率，监控系统的智能化将形成趋势。这在一定程度上是视频监控处理器发展的分水岭，ASIC过于固定的硬件结构束缚了系统的灵活性，江允贵介绍说：“从进入门槛上讲，基于ASIC SoC的视频解决方案最低，但是因为不可定制的缺陷，缺乏灵活性，在多通道设计领域成本甚至比FPGA还要高。”而FPGA高速的处理能力是实现诸如高速智能辨识等功能的一种选择，这对FPGA厂商来说是一个契机，在这个领域，FPGA厂商已经和一些软件分析合作伙展开合作开发。
3DLABS的负责人也认为：“强大的多媒体压缩和处理能力以及针对图像、图形的各种算法可以帮助客户实现智能监控中的更加有创意的视频数据分析和处理。”3DLABS的DMS-02处理器采用多核架构，包括两个ARM9的处理器和一个完全可编程阵列的整数/浮点型ALU，DMS的架构适用于视频，图像，声音，三维图形和信号处理。
“对于DSP来说，差异化正是DSP的用武之地”，ADI DSP和嵌入式处理器产品技术市场经理张铁虎表示：“随着DSP性能的不断提高，智能化的监控系统完全能够以嵌入式的方式由DSP实现。已经有不少DSP产品成功用于智能监控、车牌识别、人脸识别等产品中”。
视频智能分析算法既可以同数字视频编码软件同时在DSP平台中运行，也可以独立地以模块化的方式协调工作。例如，TI的DM643x系列更适合视频智能分析的模块化设计，在充分利用其核心C64+的性能的同时可以由CAN总线进行控制，而所集成的PCI接口也可用于连接视频处理主系统。
目前视频智能分析算法大多在于处理CIF分辨率的视频，随这D1分辨率设备的普及，需要提高算法的处理能力和效率，而对DSP的处理能力就有更高的要求。其实高清在数字视频监控中的应用并不遥远，这也就成为智能分析算法开发者的新课题。
视频智能分析的广泛实用化还有很长的一段路要走，原因在于软件的适应性。实际的应用场合相当复杂并且又会伴随着天气、环境、人为等许多干扰，智能分析算法要不断经过考验和修改。所以，不仅需要处理器强劲的性能，也需要很好的开发环境，可以为软件的开发和完善提供保证。
但是据Instat的统计，2007年IP视频监控在视频监控市场中只占到10％的份额，远远低于DVR系统50％的份额，甚至不及以VCR为代表的CCTV(闭路电视监控系统)。而从最早出现IP视频监控系统的2001年算起，它已经历经了长达6年多的发展。
对此，业界的分析认为影响IP视频监控发展的因素有很多：IP化后，监控系统依托公共网络，因此需要更长的时间等待相关政府部门的审批；IP网络带宽的制约，高分辨率IP摄像头的图像传输质量会受到影响，尤其多路访问，对网络带宽的要求就更高；以及IP监控的视频内容分析和智能识别的能力还有待进一步的提高等等。但是TI通用DSP业务发展经理郑小龙指出IP摄像头的高成本依然是IP监控系统推广最主要的障碍。
成本控制是取胜之道
当前，IP摄像头面对的最大竞争对手是DVR系统中的网络视频服务器，它能够提供视频编码的功能，并通过太网连接到前端的模拟摄像机，起到类似IP摄像头的功能。在较大的安防工程中，网络视频服务器的应用非常普遍，一台服务器可以连接1～4路模拟摄像机。
Instat的分析认为，使用网络视频服务器加模拟摄像机的成本比网络摄像机要低30％～50％：一个4路的网络视频服务器价格为100～400美元，一个网络摄像机的价格为100～1500美元l 4个模拟摄像机加一个网络视频服务器最低可为200美元，而4个网络摄像机的价格最低也在400美元左右。因此对于需要多点监控的工程，网络视频服务器的成本更低。
但是一旦IP摄像头的成本得到了有效的控制，视频监控系统迟早会发展为IP监控系统，网络视频服务器也只是视频监控系统IP化的过渡产品。Instat预计2008 IP视频监控系统的市场份额达到47％，增长率达到了40％，而模拟监控设备逐步被淘汰，DVR系统销售额的增长率在25％左右，2008年以后DVR系统的增长率逐步下降，会在18％左右。另一家分析机构iSuppli也认为2008年是IP视频监控高速发展的一年，IP监控摄像头市场将接近30亿美元，2009年有望占据整个视频监控系统半壁市场，2010年完全压倒CCTV(图1)。
通过芯片的高度集成帮助有效控制整个系统的成本一直是IC设计公司努力的方向。郑小龙表示，采用TI基于达芬奇的DM355SoC设计的综合HD IP网络摄像头DM355INPC-MT5的BOM可以缩减到40美元。整个系统的核心是DM355处理器和Aptina(美光的图像传感器部门)的CMOS图像传感器。
DM355处理器包含集成在内的视频处理子系统、MPEG-4-IPEG协处理器和一个270MHz的ARM9内核，DM355同时集成了DAC，可以与视频放大器协同工作，驱动复合PAL或者NTSC的输出。DM355的5万片的报价为9.75美元，是整个电路板上最贵的部分，其次是CMOS摄像头，报价为8美元。其他高价的硬件包括DDR和NAND存储器，以太网MAC/PHY和一个5通道的功率管理IC等。其他如自动虹膜识别、以太网供电、音频处理和UART穿行报警接口都是可选项，全功能型摄像头的BOM可控制在48美元以内。
采用CMOS图像传感器的高清摄像头可以实现1280×720的高清质量，能够取代2个D1的模拟摄像头，将视野提高33％(320个水平像素)，并且成本也能大幅降低(图2)。
“考虑成本的角度是多方面的，”郑小龙表示：“例如，IP摄像头的设计还要考虑到目前尚未做好IP升级准备的CCTV客户的模拟输出，允许他们使用摄像机系统满足未来的技术要求，确保监控系统的投资价值。”
确保Wi-Fi传输安全
监控系统IP化是数字视频监控发展的必然趋势，引入Wi-Fi也很自然，因为如果要真正实施系统化的视频监控管理，那么传统封闭的专用系统就受到了很大的制约，图3所示的基于IP网络的数字视频监控才能够提供更多的实用功能。
基本的IP网络数字视频监控系统可以由五类设备组成，其中终端可以是具有IP网络接口的视频服务器(DVS)连接模拟摄像机，或者是一体化的IP摄像机，也可以是数字硬盘录像机(DVR)的IP网络延伸。另外还需要中心视频管理和存储综合设备。IP网络可以通过有线或无线方式进行连接而成为整体。
由于数字监控系统的网络化，特别是越来越多的系统将依托于公共宽带网络系统，因此网络安全的要求也就很高。解决这个问题的方法可通过两个方面来实现，其一，要依靠网络系统的安全化措施的保障。其二，可以在视频编解码技术上寻求加密措施。对于Wi-Fi的应用，一方面没有了连线不容易被硬性破坏，而另一方面无线网络也存在被侵入或干扰的可能，所以需要强化保密措施。为提高无线网络的传输性能，不少新的技术应运而生，如自适应无线路由(Adaptive Wireless Routing Protocol，简称AWR)完全是为了实现无线网状网的独特价值而开发的，能够良好地支持无线数字视频无缝监控的实现，且在具有优越的网络安全性能。这一无线网状网漫游技术能够做到跨IP子网漫游，并且不需要Wi-Fi标准的客户端做任何软件、硬件上的改动。目前在北美已成功地应用并已经引进国内。
FPGA厂商的介入
尽管目前基于DSP SoC的方案在监控市场占主流地位，但FPGA厂商希望能在差异化和客户定制化方面显示出自己的优势。通过针对监控应用将FPGA器件和MPU/DSP结合在一起，设计师不仅能从可编程协处理器的固有灵活性中得到好处，还可以利用FPGA将精力集中在开发算法上，以充分利用MPU/DSP的处理能力。现场可升级和维护特性是基于FPGA设计的固有优势。比如，通过下载软件包，对现有部署系统进行升级可由终端用户完成，而不一定要由视频监控OEM厂商完成。
北京合众达电子就在其多路视频监控系统硬件平台就中采用了DSP+FPGA的方式，用的是TI的TMS320DM6437，只有1个数字视频输入接口，为了连接8路视频解码器，需要在视频解码器与DSP的视频输入接口之间增加耦合逻辑，而可编程的FPGA可以方便实现二者之间的耦合逻辑。另外，FPGA上含有丰富的资源，可用来实现某些图像已处理功能，比如，图像大小的缩放，防 眩光等。
赛灵思消费行业市场高级经理江允贵指出：“满足低中高各种用户的应用，应多考虑灵活性和空间的问题，具备数字信号处理功能的处理器是首选。此外，为了以合理的成本设计出高性能的智能监控产品，设备厂商最好和芯片厂商和智能算法提供商一起，在系统集成方面进行无缝合作。”
三星电子的新一代数字视频监控系统采用了Xilinx Spartan-3E FPGA与MicroBlaze软处理器。基于该方案的数字视频录像机可在内建一个MicroBlaze软处理器的Spartan-3E元件中同时处理4个视频通道。赛灵思希望在下一代视频监视系统中采用带有IP LAN照相机、复杂的成像处理、新型视频压缩技术和以太网供电布线的元件。
智能监控将是分水岭
智能视频监控包括是智能监控和视频分析，以数字化、网络化视频监控为基础的一种更高端视频监控应用。它能够识别不同的物体，发现监控画面中的异常情况，并能以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，从而能更加有效地协助安全人员处理危机，并最大限度降低误报和漏报现象。
智能技术中的目标自动跟踪技术通过对移动目标的识别并自动控制摄像机来跟踪目标的移动，监视目标的整个移动过程。智能视频监控设备可以带来很多好处，例如，它并不需要对所有内容都录像，而是根据需求进行录像，从而节省存储设备的容量；此外，随着视频监控产品实际投入使用数量大幅攀升，具有智能分析功能的监控设备还能节省大量的人力。智能分析包括先进的面部识别、瞳孔识别，指纹识别、车辆和人员的进出计算等特定物体的追踪和快速分析。
智能视频监控虽然还不是目前监控市场的主流，但是随着处理器能力的提高，实时的数据分析将在很大程度上提高监控的效率，监控系统的智能化将形成趋势。这在一定程度上是视频监控处理器发展的分水岭，ASIC过于固定的硬件结构束缚了系统的灵活性，江允贵介绍说：“从进入门槛上讲，基于ASIC SoC的视频解决方案最低，但是因为不可定制的缺陷，缺乏灵活性，在多通道设计领域成本甚至比FPGA还要高。”而FPGA高速的处理能力是实现诸如高速智能辨识等功能的一种选择，这对FPGA厂商来说是一个契机，在这个领域，FPGA厂商已经和一些软件分析合作伙展开合作开发。
3DLABS的负责人也认为：“强大的多媒体压缩和处理能力以及针对图像、图形的各种算法可以帮助客户实现智能监控中的更加有创意的视频数据分析和处理。”3DLABS的DMS-02处理器采用多核架构，包括两个ARM9的处理器和一个完全可编程阵列的整数/浮点型ALU，DMS的架构适用于视频，图像，声音，三维图形和信号处理。
“对于DSP来说，差异化正是DSP的用武之地”，ADI DSP和嵌入式处理器产品技术市场经理张铁虎表示：“随着DSP性能的不断提高，智能化的监控系统完全能够以嵌入式的方式由DSP实现。已经有不少DSP产品成功用于智能监控、车牌识别、人脸识别等产品中”。
视频智能分析算法既可以同数字视频编码软件同时在DSP平台中运行，也可以独立地以模块化的方式协调工作。例如，TI的DM643x系列更适合视频智能分析的模块化设计，在充分利用其核心C64+的性能的同时可以由CAN总线进行控制，而所集成的PCI接口也可用于连接视频处理主系统。
目前视频智能分析算法大多在于处理CIF分辨率的视频，随这D1分辨率设备的普及，需要提高算法的处理能力和效率，而对DSP的处理能力就有更高的要求。其实高清在数字视频监控中的应用并不遥远，这也就成为智能分析算法开发者的新课题。
视频智能分析的广泛实用化还有很长的一段路要走，原因在于软件的适应性。实际的应用场合相当复杂并且又会伴随着天气、环境、人为等许多干扰，智能分析算法要不断经过考验和修改。所以，不仅需要处理器强劲的性能，也需要很好的开发环境，可以为软件的开发和完善提供保证。