包含视频监控系统设计与工程应用的词条

视频监控系统如何更好的走向应用

智能视频分析在中国，是一场国际领先技术公司和国内视频监控主流厂商共赴的盛宴。 在国内，业内最为熟悉的智能视频分析技术公司当属美国的Object video和以色列的Ioimage。这两大技术公司及其在国内的合作者成为推动智能视频分析在国内发展的主要力量。 以色列Ioimage2006年进入中国市场。Ioimage是智能算法内嵌DSP的技术代表，其中国市场合作伙伴则实现了Ioimage智能视频分析技术和产品的中国。2009年推出的智能视觉监控产品--Bellsentt系列。Bellsentt系列产品吸收Ioimage算法的精华，根据中国客户的实际需求，把硬件、软件、产品、平台结合起来，结哪升合客户应用需求，并开放设备的API接口，开发出了智能化信息管理平台。对Ioimage的智能视觉服务器作了改进和简化，特别是将服务器作了模块化改进，将智能服务器缩小成了几层PCB板子的模块，客户只需要购买智能模块，便能将普通的球机或枪机转化成智能一体化球机和智能一体化枪机。通过这样技术创新，实现了智能视频分析技术的产品化。 美国Object Video是全球智能视频分析技术的泰斗级公司。在中国有众多的技术追随者，选择与智能视频分析技术的核心技术供应商Object Video进行合作，在视频监控产品中引进Object Video的视频分析技术。 国内的视频监控厂商与Object Video合作开发智能视频产品，必须要有上游的芯片方案设计商和系统设计商的参与。为国内主流视频监控设备厂商提供芯片解决方案的国际芯片设计公司TI对这些企业智能视频产品的开发起到了非常重要的作用。Object Video公司与TI合作推出了ObjectVideo OnBoardTM智能视频软件套件，其包括了Object Video的先进智能视频应用软件。ObjectVideo OnBoardTM结合达芬奇（DaVinci）技术，将智能分析技术嵌入方案中，帮助OEM厂商快速开发出具有强大可靠的智能视频功能的新品，例如包括分析视频，以及根据用户定义的规则发出警报与其它告警信息。为了与基于TI DSP的数字媒体处理器协同工作，该软件实行了进一步优化，使得ObjectVideoOn BoardTM的OEM厂商可以直接在其产品中构建智能功能，从而进一步提升产品的独创性，加速上市时间，并能更便捷地提供针对特定客户的解决方案。 ObjectVideo OnBoardTM可以为摄像机、网络编码器或其他视频管理平台实现嵌入式系统开发，使智能视频分析系统能够更贴近需要。通过在TI基于DSP的高性能DM64x系列数字媒体处理器中集成Object Video的软件，视频监控设备就具备了内置的高级视频分析功能。这种终端产品不仅能够采集并压缩视频以进行存储和实现流媒体功能，而且还能对视频进行分析，查看是否存在安全性问题或发生其他事故，如人员闯入、物品盗窃等，并能产生实时告报。 Object Video与其在亚太地区的OEM独家经销商与技术合作伙伴WPG System合作，发布了PC式智能视频分析技术，基于x86的李耐老OVIA平台，可以在传统的intel平台上实现智能视频分析。通过OVIA平台，视频输入可以支持模拟和数字双模输入：不仅支持通过视频捕捉卡的模拟视频输入，还能支持基于RTSP MMS的网络视频流的数字输入，从而支持对IP网络摄像机、网络视频服务器（DVS）设备与其他网络视频源；实现单台机器支持多路分析。Object Video推出了OVReady合作计划。OVReady是一套基于WebService的XML行业标准，指定了智能分析设备与智能管理软件之间进行信息交互的标准。OVIA平台提供OVReady开放协议API接口，通过该协议可以快速的进行二次开发，与现有视频管理系统整合。 智能视频监控到来之前，安防视频监控的发展已经到了行业化和集成化的阶段。因此，在智能视频监控到来时，视频监控领域对智能监控技术的要求，依然是来自于不同行业对视频监控的各种个性化需求。这种个性化的需求将要求智能视频技术针对不同的行业有不同的智能视频分析规则。适合不同行业需求的智能视频分析规则需要智能分析技术供应商、芯片设计商以及国内的视频监控厂商共同研究用户的智能化需亩掘求、如何去满足用户的需求以及满足特定用户智能视频监控需求的产品形态。 不同行业需要差异化的智能视频分析规则 智能视频监控经过四、五年的发展，但是，要谈到智能视频应用的推进，却还有许多非常基础的技术问题没有解决。石安科技认为，从客户端来讲，制约智能监控发展的因素是业务需求与智能监控所能达到的实际应用之间的脱节。目前客户对智能监控的了解还处于以下三种情况：客户可能知道智能产品，但是对于自身的需求及智能监控了解都不深入，想用智能产品，但不知道怎么用；客户对智能产品有所了解，也分析了自身的需求，形成了一定的智能监控概念和思路，但是不知道能否切实满足需求；客户已对智能产品做过深入学习，也明确自身的业务会用到哪些智能监控技术，但是对于智能产品的性能指标能否达到自己的要求却没有把握。 对集成商、工程商来说，如何准确地了解客户的实际需求，在众多智能监控产品中选择出匹配的产品完成项目是发展网络智能监控业务的关键。目前，工程商对于客户需求理解有偏差，尚无法针对性地根据客户需求给出智能化解决方案的意见。在众多智能产品中，从生产厂家来讲，业务形态无法满足需求以及产品形态的缺失是制约现阶段智能监控发展的主要因素。国内智能监控生产厂商大多引用国外厂商智能核心算法，其经典应用规则不能适用于所有的国内行业，很多行为分析的场景也不能用现有的算法来满足。比如银行智能监控，现有的方案大多集中在周界防范的业务上，智能监控系统协助安保人员对可能的犯罪行为起到预警作用。然而，这些并非银行智能监控的核心诉求，周界防范是对人力安保的一种辅助，如何防止ATM机机身损害，例如张贴纸条、取款口加装设备等才是智能监控真正要解决的问题。另一种业务形态的缺失体现在需求模糊，比如“平安城市”建设，现阶段对于际智能监控业务形态尚不完全清楚。 目前，用于行为分析的智能产品主要有两种形态：一种应用于前端，将智能视频分析算法内嵌入网络视频服务器或网络摄像机中；另一种应用在后端，通过纯软件的形式对场景进行智能分析。这样的产品形态太简单、太少，不能满足不同用户的不同需求。产品形态的缺失导致智能监控系统的成本上升，而且客户在选择产品时感觉不是产品满足需求，而是自身适应产品。目前运用智能监控较多的行业主要是交通、政府部门、军队武警、公安、建筑展馆等。这些行业应用中，周界防范是最普遍的智能功能应用。对功能的需求主要集中在周界、自动跟踪、物体出现/消失、流量统计分析上。 这些行业对智能功能应用的需求就仅止于此吗？当然不是。这只是目前智能分析技术做到的应用。各行业不断涌现新的业务需求，对于智能视频分析技术的功能性、各种场景的适应性、指标参数的准确性更高的要求。在不同行业、场所对于智能监控的需求也有着较大的差异，很难用一套通用的智能技术或者产品覆盖各个行业。这就要求厂商要去挖掘和总结适用于不同行业的智能视频分析规则。 比如，银行智能监控除了传统的周界防范，关键需求为ATM机机身异物检测预警，对于ATM取款机，银行方面除了需要知道取款人的身份以外，还需要保护好昂贵的取款设备，尽早杜绝一些欺诈行为。人脸遮挡识别、特殊动作识别（尾随、贴胶布等）功能就非常适合在ATM取款机上进行大面积推广。针对银行营业场所的日常安全，智能视频分析常采用的规则是取走识别、离开识别、滞留识别、弃置识别：可以对钱箱进行监控，在视频画面中钱箱所在区域设置取走识别，当钱箱离开规定区域或者发生移动时产生取走报警；对特定的工作人员设置离开识别，当离开所设定的个人办公区域时产生离开报警提示；选择营业厅内重要区域选择滞留识别，当有人长时间逗留产生徘徊报警；使用离开识别，当需固定值守岗位人员离开岗位后产生离开报警；使用弃置识别，当营业厅内（如大堂）有遗留物品时进行报警；使用警戒线及区域入侵检测功能，可对营业场所的周界出现人、车辆或任何物体入侵时进行报警，可进行时间的管理。 而武警、公安等行业对于智能监控流动性、隐蔽性的要求较高；公安及司法行业的主要需求是检测是否有奔跑、斗殴、追逐及聚众等异常行为的发生，这类应用的场景一般非常复杂，要求智能产品对复杂场景有较强的适应能力。 如监狱在防范在押人员越狱的同时，提出对于执勤岗哨异常行为分析的新需求；再如治安监控，重点关注人比较密集的场所，需要打击“两抢”犯罪，防止群发的恶性事件等。在广场、车站等地方的监控点，密切注意人流的动向，对人群的突然聚集进行分析和报告。在道路的监控系统中加上对人的突然变速分析，及时判断行人意外情况，也是对于“两抢”犯罪行为进行智能分析判断的一个规则。 智能视频分析技术在监狱安防管理中的一个重要作用是防止在押犯越狱逃跑。因而采用穿越警戒线、进入识别的规则：为了防止罪犯翻越围墙逃跑，组合采用穿越警戒线、进入识别这两种功能对围墙附近等重点警戒区域实施监控。把围墙的前面，即在押人员经围墙必须经过的区域，设置为目标范围，一旦有人进入，立即发出报警。为了避免错报和不必要的失误，如工作人员自己进入目标范围而引发的报警，可以配合穿越警戒线功能以提高报警的精确度。目标范围内，再设置一条警戒线。有人进入目标范围报警一次，当跨过警戒线报警第二次。这样能有效提醒执勤人员，采取充分的警戒措施，也能降低监控的失误率，提高工作效率。 对于涉及公安机关社会治安监控的智能视频分析技术，公安部一所副所长陈朝武认为其智能视频分析的规则一定要和公安业务结合起来，特别要和刑侦破案经验结合起来才能定义和破案相关的视频内容特征，从而发现有限规则，再把这些规则输入计算机，让计算机按照这样的规则去提取图像特征，这样才能使智能视频分析和公安业务真正结合起来，才能有助破案，节省警力。如：异常行为分析，群体性事件感知，利用智能视频人数统计功能，在一定的公共重要场所，通过感知人群密度的快速增加发出报警，也能起到预防群体性事件发生的作用。在大型活动的监控中，必须先提炼出有助破案的犯罪分子的行为特征，结合算法规则，配置相应的参数。集成了这种算法和参数的摄像机才能有效进行智能视频分析。 另外，智能视频快速检索是智能视频分析应用的一个重要功能。在视频智能分析和检索过程中，对有些质量比较差的图像，需要先进行视频增强，让视频画面清晰可辨，才能使智能视频分析准确性增强。因此，视频增强功能也是视频分析的重要内容。 陈朝武认为，如何满足这些不同的监控图像智能视频分析的应用需求，是视频监控图像内容智能视频分析技术研究和应用的难点。从事智能视频分析研究的人员一定要从应用的角度去思考：什么样的算法适合什么样的场景？这是智能视频分析非常关键的。我们所看到的智能视频分析演示，它的算法是不是也同样能够适用我们特定的观察场景？在应用场景的全天候变化情况下，各种参数选择如何确定分析效果最佳？这是智能视频分析应用的关键。 中国市场需要怎样的智能视频监控产品 和视频监控应用的行业化趋势一样，智能视频分析技术在监控领域由于行业需求的差异，将长期处在一个需求不断被细化、被实现的过程中。目前能实现的智能视频分析的内容主要包括几个大类：1、对人、物的识别；2、对人、物运动轨迹的识别；3、对视频环境影响的判断和补偿。智能视频监控产品功能也主要围绕如何满足上述需求设计。 对人、物的识别：主要就是识别监控系统关心的内容，包括人脸识别、车牌号识别、车辆类型识别、船只识别、红绿灯识别等等。识别类的智能监控技术，最关键的要求就是识别的准确率。比方说车牌号识别，目前市场上做的好的，识别率在95％甚至98％以上，这样就能够较好地满足道路监控类客户的需求。如果识别率低于90％，就会对管理人员带来很大的麻烦。识别类技术，常常应用于道路监控、金融银行、航道管理等行业，主要是为客户提供识别记录和分级管理的依据。 对人、物运动轨迹的识别和处理：目前细分的很多，主要包括虚拟警戒线、虚拟警戒区域、智能跟踪、人数统计、车流统计、物体出现和消失、人员突然奔跑、人员突然聚集等等。此类技术，除了数量统计外，一般是对某个过程进行判断，一旦发现了异常情况，如有人进入警戒区域、广场东北角有人迅速聚集等情况，就发出报警信息，提醒值班监控人员关注相应热点区域。对于数量统计类技术，关键的技术点是发现异常情况，并对异常情况进行数量统计。所以要求统计数据的准确率，尽量降低误差。运动轨迹识别处理类的技术，受实际监控应用场景影响非常大。此类技术的关键是能够尽快发现异常，需要尽量避免遗漏，提高预报的准确率。目前此类功能主要应用于平安城市建设、商业监控等行业。 对视频环境影响的判断和补偿：环境的影响主要包括雨、雪、大雾等恶劣天气、夜间低照度情况、摄像头遮挡或偏移、摄像头抖动等等。智能监控技术能够实现在恶劣视频环境情况下实现较正常的监控功能。受环境影响视频不清楚的时候，尽早发现？？面中的人，或者判断摄像头偏移的情况后发出报警。此类功能关键技术点是在各种应用场合下，均能够较稳定地输出智能分析的信息，尽量减少环境对视频监控的影响。此类功能具备普遍的适应性，80％以上的监控点，都有增添此类功能的潜在需求。 目前市场上的智能视频分析系统，主要有两种产品形态： 一种是智能视频分析设备前置系统。这个系统将智能视频分析单元，放在前端摄像机处，实时视频分析单元一般为嵌入式产品，分析的特征、参数、结果在需要时上传到监控中心。这是典型的分布式系统架构。当我们对固定场景的图像做智能视频分析的时候常用这种形态，这个系统特点是实时前端分析，其分析结果和算法速度不受传输环节的影响。 第二种是中心智能分析系统。这种系统一般是把算法集中在监控中心的PC端上，可集成更多的算法同时运行。一般说来，一种算法对某一个特定的内容分析效果较好。而PC机可以对多种算法进行集成，综合分析的内容会更丰富，效果更好。这个系统可以通过后端矩阵切换完成对前端多个摄像机分时段做图像视频分析。目前市面上见到的产品只有这两种形态。不同产品和系统的区别可能就是根据分析内容采用不同的算法和不同的输出结果表示方式。 从Ioimage、贝尔信、石安、海康威视、科达、博世等企业提供给市场的智能视频监控产品看，目前的智能视频监控产品主要有智能视觉服务器/智能视频服务器、智能网络摄像机、智能视觉（视频）监控软件、智能视频DVR/IVR、智能视频网络模拟双模摄像机等产品。智能分析功能则以模块化的方式嵌入设备。目前内嵌智能视觉分析技术包括入侵检测、遗弃物检测、物品搬移检测、PTZ自动跟踪、非法停车检测、徘徊检测、计数统计等。 我们以ioimage ioibox trk10为列，分析一下这款智能视频嵌入式服务器的产品形态和智能功能。trk10是一款集视频编码和智能视觉分析功能于一身的浓缩型嵌入式服务器，内置高性能智能视频分析，可集成到静态及云台（PTZ）安全监控摄像机，可内嵌于摄像机护罩内或放在隐蔽处配合传统的CCTV系统实现室内或室外自动跟踪检测、遗弃物检测、非法停车检测、物品搬移检测等功能。智能视觉服务器是一个基于DSP，并拥有混合接口的安防前端设备，可以将模拟音频和视频输入转换为基于IP的MPEG-4流媒体，同时也支持通过模拟视频输出。经过智能处理之后，这两种输出可以同时工作，并且输出的两种视频里都可以叠加报警框/跟踪框、轨迹线等OSD。Trk10内嵌以太网供电功能PoE，可以减少外部电源和电源走线的部署费用以及随之而来的施工麻烦，方便工程施工。trk10内嵌了目标威胁检测智能视觉分析技术中完整的入侵检测、遗弃物检测、物品搬移检测、PTZ自动跟踪、非法停车检测、徘徊检测6大分析模块）。

数字视频监控技术或者网络视频监控技术对视频监控系统的发展有什么影响

视频监控系统的现状和发展趋势

视频监控系统是安全防范系统的组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控制技术也有长足的发展。

一、 视频监控系统的现状

在国内外市场上，主要推出的是数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类产品。前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，并在实际工程应用中得到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；后者是新近崛起的

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以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该系统解决了模拟系统部分弊端而迅速崛起，但仍需进一步完善和发展。目前，视频监控系统正处在数控模拟系统与数字系统混合应用并将逐渐向数字系统过渡的阶段。

1、数字信号控制的模拟视频监控系统

数字信号控制的模拟视频监控系统分为基于微处理器的视频切换控制加PC机的多媒体管理和基于PC机实现对矩阵主机的切换控制及对系统的多媒体管理两种类型。

1-1、基于微处理器的视频切换控制加PC机的多媒体管理类型。

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80年代是微处理器的年代，视频监控系统利用微处理器固件发展的矩阵切换器，将原来分散的全硬件视频监控系统微型集中化，如将视频切换、对前端的控制等功能集合一起，一机处理，是技术上的一个突破。

自备微处理器的矩阵主机可通过PC机的图形管理软件实现以下功能：

①对单一工作站之中的视频监控、出入口控制、内部通讯、报警等进行综合全面控制(注：只能提供一个简单的、可增强系统控制功能的用户界面，但不能代替矩阵主机的安防配置和编程能力)；

②任意一台工作站可通过网络，控制其

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它工作站所连接的矩阵主机、报警设备，完成视频切换、云台、镜头控制及报警联动等；

③可通过软件实现对众多矩阵主机和报警接口软件模块的控制。

1-2、基于PC机实现对矩阵主机的切换、控制和对系统的多媒体管理

基于PC机的视频监控系统采用软件设计，实现摄像机到监视器的视频矩阵切换，云台和镜头的控制，通过串口连接报警设备的报警信息，并通过程序编程自动完成视频切换、云台控制、报警联动、报警录像等各项控制功能。系统能充分利用PC机的资源，使视频监控系统

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随电脑技术的发展而不断进步，同时其开放性的结构特性更可使之与其它多种系统如与消防报警系统、出入口管理系统、楼宇自控系统等实现互动集成。

1-3、数控模拟视频监控系统的优缺点

随着微处理器、微机的功能、性能的增强和提高，多媒体技术的应用，系统在功能、性能、可靠性、结构方式等方面都发生了很大的变化，视频监控系统的构成更加方便灵活、与其它滑笑侍技术系统的接口趋于规范，人机交互界面更为友好。但由于视频监信吵控系统中信息流的形态没有变，仍为模拟的视频信号，系统的网络结构主要是一种单功能、单向、

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集总方式的信息采升厅集网络，介质专用的特点，因此系统尽管已发展到很高的水平，已无太多潜力可挖，其局限性依然存在，要满足更高的要求，数字化是必由之路。

模拟监控系统的主要缺点有：

①通常只适合于小范围的区域监控 模拟视频信号的传输工具主要是同轴电缆，而同轴电缆传输模拟视频信号的距离不大于1Km，双绞线的距离更短，这就决定了模拟监控只适合于单个大楼、小的居民区以及其它小范围的场所；

② 系统的扩展能力差 对于已经建好的系统，如要增加新的监控点，往往是牵

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一发而动全身，新的设备也很难添加到原有的系统之中；

③无法形成有效的报警联动 在模拟监控系统中，由于各部分独立运作，相互之间的控制协议很难互通，联动只能在有限的范围内进行。(

2、数字视频监控系统

90年代末，随着多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的发展、数字视频监控系统迅速崛起，现今市场上有两种数字视频监控系统类型，一种是以数字录像设备为核心的视频监控系统，

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另一种是以嵌入式视频Web服务器为核心的视频监控系统。 ------------------------------------------------------------------------------------------

2-1、数字监控录像系统

数字监控录像系统通常分为两类：一类是基于PC机组合的计算机多媒体工作方式；另一类是嵌入式数字监控录像系统。

① 计算机多媒体方式的数字监控录像系统

数字视频压缩编码技术日益成熟，计算机的普及化，为基于PC机的多媒体监控创造了条件。这种新型视频监控系统的

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迅速崛起，部分地取代了以视频矩阵图像分割器、录像机为核心，辅以其它传送器的模拟视频监控模式，其优越性主要表现在：

a、PC机的多媒体监控主机综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等的众多功能，使系统结构大为简化。

b、由于采用计算机网络技术，数字多媒体远程网络监控不受距离限制；

c、由于采用大容量磁盘阵列存盘器或光盘存储器，可以节省大量的磁带介质，同时有利于系统实现多媒体信息查询。

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但随着基于PC机的视频监控录像系统的发展，在实际工程使用过程中，也暴露出一些不足，主要是系统工作的不稳定性。

基于PC的视频监控录像系统的组成结构为：兼容/工控PC机+视频采集卡+普通/较可靠的操作平台+应用软件。从系统的组成结构来分析：

a、PC机

兼容PC机用于24小时不间断工作时，其性能是不很稳定的，工控PC机相对兼容PC机的稳定性有一个档次上的提高，适用于较复杂的工作环境；

b、 操作系统

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以Windows 98为操作平台的系统，业内人士都知道，Win98的稳定性是有一定问题的，如果同时应用软件又不是很规范，这样就容易在使用过程中出现工作不稳定、死机等问题，而基于PC机的视频监控录像系统其软件的实现是在Windows 95/98/NT、Unix、Linux等通用操作系统上，同时系统文件、应用软件和图像文件都存储在硬盘上，视频处理必须高密度输入大量数据，同时硬盘要进行多工工作，普通的硬盘逻辑(如Windows的FAT32)已无法适应，以致极易产生系统的不稳定性，造成死机现象；

c 、应用软件

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采用简易应用软件的系统是不能够用于安防领域的，视频监控系统的应用软件能力上应支持多任务并发处理，如监视、录像、回放、备份、报警、控制、远程连接等的多工处理能力；

d、视频采集卡

视频监控录像系统通常均为多路输入系统，视频采集卡可采用多卡方式，也可采用单卡方式。一般说，单卡方式集成度高，稳定性会优于多卡方式，很多采用一路一卡的方式很容易形成硬件冲突，其稳定性会有较大的影响。目前市场上也有部分为追求高帧数而设计采用多卡进行迭加的多路单卡设备，但其仍

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在计算机的总线上进行传输、处理，不可能会有质的飞跃。

②嵌入方式的视频监控系统

嵌入式系统

嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积等综合性严格要求的专用计算机系统，亦即为监控系统量体裁衣的专用计算机系统。

嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。

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嵌入式操作系统是一种实时的，支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依靠性、软件固态化及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。--------------------------------------------------------------------------------------

嵌入式系统的优缺点

a、 系统为专用系统，所以系统小，指令精简，处理速度快；

b、 系统数据置于ROM/FLASH MEMOR

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Y，调用速度快，不会被改变，稳定性好；

c、 系统处理实时性好，性能稳定；

d、 文件管理系统更适合于大量的视频数据；

e、 该类系统目前四路以上机型还较为少见；

f、 在网络功能、音视频同步等方面也难令人满意。

2-2、嵌入式视频Web服务器方式

①嵌入式视频Web服务器的主要原理视频服务器内置一个嵌入式Web服务器，

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采用嵌入式实时多任务操作系统。摄像机送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过内部总线送到内置的Web服务器，网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机、云台、镜头的动作或对系统配置进行操作。

由于把视频压缩和Web功能集中到一个体积很小的设备内，可以直接连入局域网，达到即插即看，省掉多种复杂的电缆，安装方便(仅需设置一个IP地址)，用户也无需安装任何硬件设备，仅用浏览器即可观看。

②嵌入式视频Web服务器监控系统与其它监控系统的比较有如下特点：

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a、布控区域广阔 嵌入式视频Web服务器监控系统的Web服务器直接连入网络，没有线缆长度和信号衰减的限制，同时网络是没有距离概念的，彻底抛弃了地域的概念，扩展布控区域。

b、系统具有几乎无限的无缝扩展能力 所有设备都以IP地址进行标识，增加设备只是意味着IP地址的扩充。

c、可组成非常复杂的监控网络 采用基于嵌入式Web服务器为核心的监控系统，在组网方式上与传统的模拟监控和基于PC平台的监控方式有极大的不同，由于Web服务器输出已完成模拟到数字的转换并压缩，采用统一的协议在网络

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上传输，支持跨网关、跨路由器的远程视频传输。

d、性能稳定可靠，无需专人管理 嵌入式Web服务器实际上基于嵌入式电脑技术，采用嵌入式实时多任务操作系统，又由于视频压缩和Web功能集中到一个体积很小的设备内，直接连入局域网或广域网，即插即看，系统的实时性、稳定性、可靠性大大提高，也无需专人管理，非常适合于无人值守的环境。

e、当监控中心需要同时观看较多个摄像机图像时，对网络带宽就会有一定的要求。

二、视频监控系统的发展

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智能视频监控系统详细设计思路

随着宽带有线和无线网络基础设施的完善以及全球安防市场需求的增长，视频监控的应用正呈爆发性的增长态势。视频监控系统的发展趋势非常明显，在经历了数字化和网络化之后，下一个重要的趋势就是智能化，即智能监控和视频分析技术的应用。

传统的视频监控由人工进行视频监测发现安全隐患或异常状态，或者用于事后分析，这种应用具有其固有的缺点，难以实现实时的安全监控和检测管理。带有智能分析功能的监控系统可以通过区分监控对象的外形、动作等特征，做到主动收集、分析数据，并根据预设条件执行报警、记录、分析等动作。智能监控系统可以运行于服务器，也可以运行在基于DSP的嵌入式系统上，而后者已逐渐成为主流。

智能视频的应用大体上可以分安防、人体行为检测和智能交通三方面的应用。其中安防应用是被广泛认为是最具潜力的市场，它包括以下几个应用类别：入侵检测，可以自动检测出视频画面中的运动行为特征；物品移除检测，可以自动检测物品搬移事件拍侍毁——当防区内某特定位置的物品被拿走或搬走时发出报警；遗留物检测，可以对遗弃物进行自动检测——当物品在某个防区内被放置或遗弃的时候自动报警；智能跟踪，可以使摄像机对自身的云台和变焦镜头进行自主PTZ驱动。人体行为检测应用包括脱岗检测（可以实现自动检测岗哨人员就位情况）、徘徊检测（对重要区域人体徘徊检测）。智能交通应用包括：对非法停留的交通工具进行检测，当交通工具在防区内非法停留时发出报警；车辆逆行检测，及时辨别逆行车辆。

随着准确率和可靠性逐步提高及产品成本的下降，智能视频在越来越多的场合得到了应用，它能够替代部分安防设备，降低安保人员的工作强度，提高工作效率，减少管理成本。事实上，智能视频的应用具有非常巨大的潜力。随着技术日趋成熟，智能视频技术的应用领域正在迅速扩展，这些应用主要包括上述的安防、交通以及零售、服务等行业，如人数统计、人脸识别、人群控制、注意力控制和交通流量控制等。

实时视频监测的需求正在快速增长，特别是随着实时安全监控应用的需求增加，实时发现安全隐患或目标异常行为的功能已经具有越来越重要的现实意义，智能视频监测系统产品袭备在这种日益增长的需求带动下，正在成为视频监控应用的新热点。特别是随着半导体技术的进步，例如以Blackfin汇聚式处理器为代表的先进嵌入式解决平台方案的推出，具有极高性价比和极高实用性的智能视频分析设备不断推出，并在一些关键应用中发挥极为重要的作用。

图1：传统的视频监控应用示意图。

智能视频应用设计攻略

硬件平台方案的选择往往决定了系统的整体方案成本、性能、开发工具和方法的可用性，以及方案未来持续升级的可行性等，因此方案平台选型至关重要。智能视频应用自身的独特性要求在硬件平台的选择上进行综合权衡。视频监控系统的网络化和智能分析要求，以及大规模工程安装对成本、体积和功耗的限制，非标准化的智能视频分析方法和几乎定制化的方案优化方式，使得结合了MCU和DSP优势、具有软件设计灵活性和强大处理能力的汇聚式处理器方案平台体现出更加明显的优势。本文将结合ADI公司独特的Blackfin汇聚式DSP处理器的特点，分析智能视频设计中主要的设计谈悉技术要点。

一、硬件平台选型

可定制化能力非常重要。有很多因素制约着视频监控系统智能化的应用步伐：首先是智能监控的视频算法比较复杂，难于标准化，各个系统提供商的视频分析软件都有自己的独特算法，导致市场上的产品没有统一的标准；其次，视频监控系统的应用场景比较复杂，用户的要求多样化，所以定制化的要求比较多。因此，视频分析方案通常需要针对客户的应用特点和需求进行方案优化，采用的算法千差万别。此外，由于智能视频应用的高复杂性，对方案的处理能力提出了更高的要求。MCU+ASIC的视频监控传统方案难以实现各种个性化的设计和高运算能力要求，即使选择普通DSP+MCU的双芯片方案通常也难以满足智能视频监控应用的复杂运算需求，需要增加协处理器，这种复杂的解决方案无论是BOM成本、功耗还是开发难度都不足取。Blackfin处理器充分发挥了MCU+DSP汇聚式架构的优势，满足了智能视频应用的系统控制和高强度的运算需求，特别是以BF561为代表的高性能双内核架构已经成为智能视频应用的首选方案平台。

方案的可扩展性也是需要考虑的因素。智能视频分析应用除了需要针对应用环境、应用目的进行方案优化外，不同的客户可能还有其他方面的不同需求。例如，当前一些领先的数字视频监控方案实现了H.264基本类@Level3.0和MPEG4 D1+CIF双码流的支持，未来可能扩展到支持H.264 D1+CIF的双码流。随着智能视频分析的更广泛应用，如IP摄像机、无线视频监控、智能交通系统等，不同应用都可能对各种接口功能、通信标准、用户界面等的需求有较大的差异化，硬件平台方案对各种需求的灵活扩展性非常重要。同时，正如前文所述，智能视频分析技术发展不过数年的时间，随着技术的不断成熟以及一些相关的标准的出台和改进，产品的可升级特性至关重要，既是开发者须关注的问题也是终端客户关切的重要特性。Blackfin DSP在算法并行处理上具有独特优势，特别是ADSP-BF561采用双DSP核，能够实现很复杂的智能视频处理算法。

视频应用优化特性。一些方案尽管具有较强的处理能力和可扩展性，方案是否主要针对视频应用进行过优化设计也值得关注，因为这直接关系到设计工程师可用的软硬件设计资源以及系统设计难度和可实现的性能。以Blackfin处理器为例，Blackfin为高强度、高数据率的数字和媒体处理做了专门优化：Blackfin的几十个DMA通道和可灵活配置的Cache很好地满足了视频监控系统对大运算量、高数据吞吐率的要求；ADI专门开发了完全优化的音视频编解码器，并免费提供给大客户；针对视频应用Blackfin集成了很多硬件驱动，包括WiFi的驱动、音/视频编解码器的驱动；Blackfin的4个视频算术运算单元和视频象素指令集大大加速了视频运算速度；在智能视频分析的一些基础算子中，例如直方图统计、中值运算、Sobel运算、形态学中的膨胀运算等都可以利用Blackfin的MIN、MAX指令来消除条件跳转，节省处理器周期。不仅如此，Blackfin还支持13种非视频数据的向量运算。适当设计数据结构，在前背景分离、阈值计算和更新等多个环节都可以运用Blackfin的特色指令让智能视频分析算法更快捷。这些本身就很有效的指令中，大部分指令都能够并行执行，使得Blackfin的处理能力再加倍。

低功耗和稳定性很重要。考虑到智能视频监控设备通常都是一周7天，每天24小时运行的，稳定性和功耗也比较重要。在低功耗上，Blackfin处理器采用了多种节能技术：基于一种选通时钟内核设计，可按照逐条指令来选择性地切断功能单元的电源；支持多种针对所需CPU动作极少期间的断电模式；Blackfin处理器支持一种自含动态电源管理电路，借助该电路即可对工作频率和电压进行独立控制，以满足正在执行的算法的性能要求；大多数Blackfin处理器都提供片上内核稳压电路，并可在低至0.8V的电压下工作。而Blackfin独特的汇聚式处理架构、90nm工艺等打下了其领先的低功耗处理的基础。由于高处理能力，基于Blackfin平台的系统方案可以减少主芯片数量，丰富的功能和接口可以满足各种外设和功能扩展需求，降低元器件数量，从而保证更高的稳定可靠性。目前在同价位DSP中Blackfin DSP的低功耗特性和稳定性是最好的。

支持哪些嵌入式操作系统。智能视频分析通常是基于网络的应用，必须要操作系统的支持，因此选择具有广泛嵌入式系统支持能力的解决方案非常重要，这样能确保未来产品在更换操作系统时不至于必须更换硬件平台，保证研发成果的持续可用性。目前可用的嵌入式操作系统众多，各具优势，硬件平台方案对这些操作系统的支持能力是进行方案选型的考虑要点之一。例如，Blackfin处理器可以支持目前主流的操作系统，包括uCLinux、ThreadX、Nucleus，uCOS-II等十多种嵌入式操作系统，客户完全可以根据其自身要求选择其熟悉的或更具成本效益的软件架构基础。

图2：基于BF561的智能监控终端框图。

二、开发工具和可用资源

智能视频监控设备是一个复杂的系统，涉及到复杂的软硬件设计、人机界面、通信连接等，具有较高的系统设计难度。因此，所选择的硬件平台方案是否能提供完善的开发工具套件、必要的软件模块、成熟的参考设计、系统设计支持，以及是否有完整的设计生态系统等，对于是否能按期高质量地完成系统设计非常关键。事实上，并不是所有平台方案提供商都能提供这些支持。

以Blackfin系列处理器为例，采用Blackfin处理器的硬件平台从一般的DVR、IP摄像机、数字视频监控到智能视频监控，已经被全球大量的设备企业的广泛采用。Blackfin处理器获得众多企业的青睐，具有完整的开发工具和参考设计等支持是其受广泛欢迎的重要原因之一。ADI提供业界一流的工具、初学套件与支持，包括人们熟知的、能够支持其他Blackfin处理器的ADI CROSSCORE?软件与硬件工具，这些工具包括获奖的VisualDSP++?集成开发与调试环境（IDDE）、仿真器，以及EZ-KIT Lite?评估版硬件。

为提高开发效率，降低开发难度，开发时应尽量在已有的资源上进行，比如开放的例程，ADI为此提供了非常丰富的例程和资料。例如，ADI提供免费的“Image Tool Box”图像处理函数库软件包，该软件包专门针对图像处理应用常用的数学函数进行了优化，供客户在进行应用开发时调用。ADI还提供完整的参考设计，以及由本地合作伙伴开发的评估板、开发工具、算法IP、应用模块，以及由第三方合作伙伴提供包括软硬件在内的全套交钥匙方案。Blackfin处理器的视频监控应用目前在中国已经有多家具有丰富工程经验的第三方合作伙伴，已经建立完善的生态系统。

以ADI在今年三月份宣布提供基于该公司Blackfin BF526C的完整的IP监控和机器视觉摄像头参考设计为例，该参考设计在单个汇聚处理器上提供了强大的视频和音频处理能力，为工程师提供了一个统一的软件开发环境，可以实现更快的系统调试和部署，以及更低的系统成本。该处理器提供了集成的音频编解码器、流式视频和IP协议、片上DRAM存储器以及针对10/100以太网、USB和SD存储和本地RS-232端口的接口。这种完全可编程的解决方案可以满足多种视频压缩标准，例如H.264和MPEG4，支持音频G.729标准的编码。支持从控制中心到相机的双向语音通信，以及利用Pelo-P或Pelo-D协议的镜头平移、倾斜和拉伸动作。该参考设计还提供一块带双核BF561处理器的子卡，使系统能实现更高视频分辨率，并提供实现高级视频分析功能，如运动检测和跟踪。

应用方案揭秘——亿维东方智能网络摄像机

北京亿维东方科技有限公司（Emvideo）是专业智能安防产品的方案提供商，也是美国ADI公司授权的第三方合作伙伴。亿维东方目前有多款基于ADI Blackfin处理器为核心的硬件平台的产品，其中“软件＋硬件”交钥匙的WiFi无线视频监控整体解决方案基于BF536＋BF561的双处理器架构，方案硬件结构图如图3所示。

其中BF536处理器作为主处理器，除负责完成音频编码、远程控制以及用户交互控制等一些基本的管理与控制外，还负责嵌入式操作系统uClinux的运行，以及先进的智能视频分析功能，可以完成安防、人体行为、智能交通等多种智能视频分析。双核BF561作为协处理器负责视频编码算法，其强大的视频处理能力使得该方案实现了H.264基本类@Level3.0和MPEG4 D1+CIF双码流的支持，未来更将可能扩展到能够支持H.264 D1+CIF的双码流。两个处理器之间可以通过高速同步串行接口通讯，视频信号首先进入BF561处理器，采集编码后的码流发送到BF536处理器，然后通过网络发送到客户端进行解码显示。

图3：采用Blackfin BF536和BF561的解决方案硬件结构图。

该方案采用了先进的背景建模方法，能有效地克服光线变化、树叶摆动以及水面波纹等背景对前景目标分析产生的干扰，实现准确的前景检测，同时在目标跟踪上采用了独特的优化算放，实现了在入侵检测（包括区域警戒、绊线检测）的应用上超过90%的准确率。而所有这些都是基于BF536＋BF561双处理器的硬件架构所具有的强大处理能力来实现的。

该方案的智能视频分析功能由亿维东方公司自主开发，独特的算法和丰富的智能视频分析技术开发经验确保实现客户的智能识别应用需求，并为客户提供包括软件升级在内的完善服务。由于智能视频识别应用目前并没有任何可循的需求标准和测试标准，因此视频分析方案通常需要针对客户的应用特点和需求进行方案优化。例如有些用户是地铁系统的，他们需要的功能是检测是否跨越候车的黄线、人群密度是否过大、是否有可疑的遗留物体等；有些用户是银行系统的，他们所需要的是ATM机的智能监控如分析是否有安装假键盘、安装吞卡器，在ATM机是否有暴力行为，是否出现犯罪分子的人脸等。利用该方案，客户可以根据用户的需求方便地进行调整算法。智能视频处理要求芯片具有强大的处理能力，有许多算法实现时得采用并行处理，Blackfin DSP在算法并行处理上具有独特的优势，特别是ADSP-BF561的双DSP核能够实现很复杂的智能视频处理算法。这是传统的MCU+ASIC或采用一般DSP方案所难以实现的。

该方案的软硬件都经过了应用验证，目前已经由多家客户进行生产，目标应用将主要是政府行政效能监测、教育系统等行业用户。

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