數(shù)字監(jiān)控核心技術(shù)的發(fā)展概述

    1.     圖像濾波

    目前最嚴(yán)重的問題之一是攝像頭干擾問題，中低檔的攝像頭比較明顯，特別在低照度的環(huán)境中干擾對圖像質(zhì)量有非常大的影響。根據(jù)分析主要有兩種噪聲會影響視頻質(zhì)量，一種是相鄰色素之間產(chǎn)生的偽顏色噪聲，一種是由于信號強度而產(chǎn)生的泊松噪聲（會影響物體的邊緣清晰度）。一般濾波器的工作原理是先做低通濾波，然后再做高通濾波。從頻譜上分析，物體的邊緣成分在做低通的時候已經(jīng)損失掉了一部分，盡管在高通后通過一定的處理可以還原大部分，但實際上它已經(jīng)不能夠達(dá)到最理想的效果。

    這些噪點隨著產(chǎn)品型號和工作環(huán)境而不同。由于視頻壓縮算法是通過前后幀圖像的差異實現(xiàn)壓縮，因此這種隨機噪點對壓縮的影響非常大，有的時候甚至造成碼流成倍上升，將壓縮算法的優(yōu)點全部掩蓋。

    噪點的處理使得中低檔攝像頭能夠同樣達(dá)到理想的壓縮效果，特別是對于光線不好的環(huán)境非常有意義。主要可以采用兩種濾波方式：時間軸上的濾波與空間軸上的濾波。時間軸濾波采用運動自適應(yīng)方式來去處偽顏色噪聲同時還原運動物體�？臻g軸濾波用來去除泊松噪聲同時強化物體邊緣。除此之外，還包括一套柱狀均衡器，它通過平滑亮度信號的突變來改善對比度。在幀間編碼的技術(shù)中主要采用了針對攝像頭主要環(huán)境特征即靜止圖像和圖像變化不大的情況下壓縮處理，這樣保證在正常情況下圖像都可以以高質(zhì)量的水平保存。另一方面，通過實時濾波技術(shù)的應(yīng)用，使得在壓縮之前就排除了信號中的干擾，壓縮還原的圖像有很大的提高，同時也降低了碼流。

    2.     圖像的其他處理技術(shù)

    對于全幅圖像(Full D1)的處理有一個重要問題，全幅圖像是由前后兩場圖像數(shù)據(jù)合成的，如果圖像運動的比較快，就會造成兩場的圖像差別較大，運動快的部分圖像有了一定的位移，這樣就造成合成的圖像在運動快的部分圖像邊緣形成鋸齒效應(yīng)。而采用了De-interlace技術(shù)較好的解決了這個問題。同時，在解碼回放的時候也可以應(yīng)用了De-Block技術(shù)，排除了由于解碼而造成的各種干擾，可以使得圖像還原效果提升了一個層次。

    四、  網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

    1．  組網(wǎng)技術(shù)

    目前絕大多數(shù)視頻組網(wǎng)有兩個特點：一是采用集中式，二是采用私有控制協(xié)議。集中式可靠性和擴展性差，對于小規(guī)模視頻應(yīng)用尚可，但對于較大的城域范圍甚至更大的應(yīng)用范圍，視頻接點成千上萬，集中方式的中心節(jié)點將不堪重負(fù)，網(wǎng)絡(luò)非常脆弱。由于采用私有控制協(xié)議，已有的視頻組網(wǎng)只能一個應(yīng)用一個工程、一個工程一個設(shè)計的格局，費時費力，不能互通，形成視頻應(yīng)用的“孤島”，維護(hù)管理和升級都非常復(fù)雜。

    隨著新的視頻應(yīng)用的增加，尤其是城市應(yīng)急聯(lián)動、城市智能交通、保安監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)化以及各個行業(yè)的城域監(jiān)控網(wǎng)的建立，視頻組網(wǎng)的規(guī)模將越來越大，并且存在不斷擴展的需要，因此視頻組網(wǎng)必須打破過去集中式和私有控制協(xié)議帶來的弊端，采用分布式、標(biāo)準(zhǔn)化的組網(wǎng)方案。

    基于SIP協(xié)議既能夠組建純SIP的下一代視頻多媒體網(wǎng)，也能夠與軟交換結(jié)合組建下一代視頻多媒體網(wǎng)，完全可以根據(jù)應(yīng)用的需要。由于SIP本身具有的簡單靈活、分布式控制以及對移動性良好支持等優(yōu)點，隨著Internet的迅猛發(fā)展，尤其在最近的兩年時間內(nèi)，由IETF首先提出的SIP協(xié)議已經(jīng)開始被ITU-T SG16、ETSI TIPON(歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織)、IMTE等各種標(biāo)準(zhǔn)化組織所接受，并在這些組織中成立了與SIP相關(guān)的工作組。特別是作為ITU-T SG16主要成員，在多年發(fā)展H323應(yīng)用的基礎(chǔ)上，針對SIP應(yīng)用在視頻領(lǐng)域的特點，提出了SIP的應(yīng)用指導(dǎo)，并推出了相應(yīng)的SIP協(xié)議棧，使得ITU的成員實現(xiàn)了這兩種協(xié)議之間的互通性。視頻多媒體需求的大眾化以及SIP相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟，SIP已成為新興的視頻多媒體領(lǐng)域的主流信令控制協(xié)議。

    純SIP組網(wǎng)的運營模式與傳統(tǒng)的運營模式不同，它沒有長途和本地之分，主要是基于內(nèi)容或者服務(wù)的運營模式。利用SIP可快速組網(wǎng)，靈活部署業(yè)務(wù)，為用戶提供可移動的視訊服務(wù)。

    基于SIP組建網(wǎng)絡(luò)為用戶提供語音、數(shù)據(jù)和視頻的移動多媒體應(yīng)用已經(jīng)開始嶄露頭角。目前國外廠商已經(jīng)推出了基于SIP的即時信息、語音和視頻等應(yīng)用。如微軟的Windows XP采用SIP信令協(xié)議，這意味著SIP能夠在個人計算機上實現(xiàn)視頻多媒體應(yīng)用；3GPP(Third Generation Partnership Project)采用了SIP的3G體系結(jié)構(gòu)計劃，SIP成為3G用戶建立包括視頻在內(nèi)的實時通信會話的基石。

    2．  網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

    從目前的應(yīng)用情況來看，面向?qū)嵱玫南到y(tǒng)面臨兩大難題，即視頻服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)信息安全問題。即使在寬帶網(wǎng)絡(luò)上由于沒有有效的Qos機制，很難保障高質(zhì)量的視頻連續(xù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)信息安全是另一個限制數(shù)字視頻應(yīng)用發(fā)展的因素，目前的廣域網(wǎng)絡(luò)上沒有一個有效的安全保障機制，這樣就大大限制了網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用的領(lǐng)域。

    由于網(wǎng)絡(luò)的帶寬不固定，同時有一定的誤碼率，需要采用動態(tài)參數(shù)調(diào)整技術(shù)，自動探測網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臓顩r，實時調(diào)整壓縮的參數(shù)，保證能夠自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化完成圖像的傳輸，保證傳輸?shù)馁|(zhì)量。同時解碼器能夠正確處理誤碼，保證工作長期穩(wěn)定。

    同時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全是一個制約應(yīng)用的重要因素，視頻數(shù)據(jù)加密的技術(shù)對實時網(wǎng)絡(luò)視頻具有重要的意義，保障網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩��?/P>

    3．  網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

    從產(chǎn)業(yè)化角度來考慮，由于IP地址資源的限制和目前網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，很大程度上約束了大容量系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，實現(xiàn)幾路視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸是一回事，建立管理一個數(shù)千路視頻應(yīng)用是另外一回事，在目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系下幾乎是不可能的。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv6是未來發(fā)展的重要方向，IPv6支持網(wǎng)絡(luò)地址自動配置和動態(tài)域名服務(wù)、安全認(rèn)證、數(shù)據(jù)安全、服務(wù)質(zhì)量保證；支持DHCP/PPPoE等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持組播功能。

    可以看出，IPv6真正解決了目前IPv4中存在的諸多問題及不足之處，是未來構(gòu)建數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)最理想的平臺。目前國家已經(jīng)建立了多個IPv6的實驗網(wǎng)絡(luò)，很快大家就可以體驗到IPv6帶來的新的機遇。