数字监控的核心技术解析
数字监控相关产品的技术和发展一直是安防热点，随着技术发展，越来越的监控工程采用数字监控系统，如商场、超市等地。核心技术决定着产品的竞争力，数字监控的风靡和它的核心技术是分不开的，今天就来聊聊数字监控的核心技术。
一、视频压缩算法
1、h.264压缩算法
目前压缩算法分为两大类：标准算法和专用算法。标准算法为国际组织iso/itij发布，早期的jpeg压缩比太小，传输网络带宽要求过高：后期mpeg1算法压缩比有所提高，但是还不能适应目前宽带网络的需求：近两年来mpeg4/h.263的推广使得远程传输成为可能。专用算法为一些专业公司开发的压缩技术，通用性较差，性能也千差万别，针对网络传输的算法可以支持低带宽网络，但是图像效果不令人满意。
2、h.264压缩算法的实现难度
h.264算法分为：baselineprofih、mainprofile、extendedprofile和highprofile四层。h.264算法与以前的算法相比，在算法复杂度上h.264baselineprofile是以前mpeg-4的2倍左右，h.264mainprofile是mpeg-4的lo倍以上，而highprofile复杂度最高在压缩码流方面，baseprofile低于mpeg-4近1040%，mainpro-file低于mpeg-4的一半。可以看出，实现h.264mainprofile算法后可以使视频码流降低一半，可以实现cif格式视频在普通的adsl上实时连续传输，即使在网络有波动的情况下也不会受到影响;同时由于h.264算法具有网络编码层和网络传输层结构，这样对于普通的宽网络和无线网络的适应性大大加强，不会由于网络的误码影响传输的质量。
3、h.264压缩算法的实现平台
在jpeg和mpeg-1/2的时代，压缩芯片以asic芯片为主，从mpeg-4开始压缩芯片已经过度到dsp时代，使用asic芯片的产品越来越少。这是由于芯片处理能力逐步提高，可以适应算法的不断优化，但asic技术产品化周期长，已经无法适应目前算法进步的步伐。
由于dsp体系结构的限制，面对复杂的h.264算法实现低成本的实时压缩已经非常困难。在算法和芯片技术成熟以后，未来的主流压缩平台应该是asic的天下，当然asic和dsp技术相结合的芯片，同样具有诱惑力，能够适合未来算法发展的需要。
二、图像预处理和后处理技术
1、图像滤波
目前最严重的问题之一是摄像头干扰问题，中低档的摄像头比较明显，特别在低照度的环境中干扰对图像质量有非常大的影响。根据分析主要有两种噪声会影响视频质量。一种是相邻色素之间产生的伪颜色噪声：另一种是由于信号强度而产生的泊松噪声（会影响物体的边缘清晰度）。一般滤波器的工作原理是先做低通滤波，然后再做高通滤波。从频谱上分析，物体的边缘成分在做低通的时候己经损失掉了一部分，尽管在高通后通过一定的处理可以还原大部分，但实际上它已经不能够达到最理想的效果。
这些噪点随着产品型号和工作再境向小同。由于多数视频压缩算法是通过前后帧图像的差异实现压缩，因此这种随机噪点对压缩的影响非常大，有的时候甚至造成码流成倍上升，将压缩算法的优点全部掩盖。
2、图像的其他处理技术
对于全幅图像（fulld1）的处理有一个重要问题，全幅图像是由前后两场图像数据合成的，如果图像运动比较快，就会造成两场的图像差别较大，运动快的部分图像有了一定的位移，这样就造成合成的图像在运动快的部分图像边缘形成锯齿效应。而采用了de-interlace技术较好的解决了这个问题。同时，在解码回放的时候也可以应用了deblock技术，排除了由于解码而造成的各种干扰，可以使得图像还原效果提升了一个层次。
三、网络技术
1、组网技术
目前绝大多数视频组网有两个特点：一是采用集中式：二是采用私有控制协议。集中式可靠性和扩展性差，对于小规模视频应用尚可，但对于较大的城域范围甚至更大的应用范围，视频接点成千上万，集中方式的中心节点将不堪重负，网络非常脆弱。由于采用私有控制协议，己有的视频组网只能一个系统应用于一个工程，一个工程一个设计的格局费时费力、不能互通，形成视频应用的“孤岛”，维护管理和升级都非常复杂。
2、网络传输技术
从目前的应用情况来看，面向实用的系统面临两大难题，即视频服务质量和网络信息安全问题。即使在宽带网络上由于没有有效的qos机制，很难保障高质量的视频连续传输。网络信息安全是另一个限制数字视频应用发展的因素，目前的广域网络上没有一个有效的安全保障机制，这样就大大限制了网络视频应用的领域。
3、网络协议
从产业化角度来考虑，由于ip地址资源的限制和目前网络的体系结构，很大程序上约束了大容量系统的建设和应用，实现几路视频的网络传输是一回事，建立、管理一个数千路视频应用则是另外一回事，因此，在目前的网络技术体系下这几乎是不可能的。网络协议ipv6是未来发展的重要方向，ipv6支持网络地址自动配置和动态域名服务、安全认证、数据安全、服务质量保证：支持dhcp/pppoe等多种网络协议，支持组播功能。
四、智能化技术
智能化技术是与应用领域紧密结合的技术，可以针对各种应用环境的特点开发出不同类型的应用技术，提升产品的适应力。例如：图像识别：实时图像识别是对视频的图像压缩序列进行实时处理，来达到不同;应用环境的要求：目标类型识别用于识别目标的类型、位置，进一步可以实现人像匹配、车辆分析（颜色、车型、车牌）;目标自动跟踪技术是通过对移动目标的识别，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。这些智能化工作方式在
多种应用环境下都很有价值。图像分析：移动目标的分析技术是通过对画面中移动目标的识别，分析统计目标的类型、流量、运动方向、速度等信息，可以用于交通道路指挥自动化以及重要场合自动检测分析，也可以用于环境监控中的自动化监测报警。
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1、h.264压缩算法
目前压缩算法分为两大类：标准算法和专用算法。标准算法为国际组织iso/itij发布，早期的jpeg压缩比太小，传输网络带宽要求过高：后期mpeg1算法压缩比有所提高，但是还不能适应目前宽带网络的需求：近两年来mpeg4/h.263的推广使得远程传输成为可能。专用算法为一些专业公司开发的压缩技术，通用性较差，性能也千差万别，针对网络传输的算法可以支持低带宽网络，但是图像效果不令人满意。
2、h.264压缩算法的实现难度
h.264算法分为：baselineprofih、mainprofile、extendedprofile和highprofile四层。h.264算法与以前的算法相比，在算法复杂度上h.264baselineprofile是以前mpeg-4的2倍左右，h.264mainprofile是mpeg-4的lo倍以上，而highprofile复杂度最高在压缩码流方面，baseprofile低于mpeg-4近1040%，mainpro-file低于mpeg-4的一半。可以看出，实现h.264mainprofile算法后可以使视频码流降低一半，可以实现cif格式视频在普通的adsl上实时连续传输，即使在网络有波动的情况下也不会受到影响;同时由于h.264算法具有网络编码层和网络传输层结构，这样对于普通的宽网络和无线网络的适应性大大加强，不会由于网络的误码影响传输的质量。
3、h.264压缩算法的实现平台
在jpeg和mpeg-1/2的时代，压缩芯片以asic芯片为主，从mpeg-4开始压缩芯片已经过度到dsp时代，使用asic芯片的产品越来越少。这是由于芯片处理能力逐步提高，可以适应算法的不断优化，但asic技术产品化周期长，已经无法适应目前算法进步的步伐。
由于dsp体系结构的限制，面对复杂的h.264算法实现低成本的实时压缩已经非常困难。在算法和芯片技术成熟以后，未来的主流压缩平台应该是asic的天下，当然asic和dsp技术相结合的芯片，同样具有诱惑力，能够适合未来算法发展的需要。
二、图像预处理和后处理技术
1、图像滤波
目前最严重的问题之一是摄像头干扰问题，中低档的摄像头比较明显，特别在低照度的环境中干扰对图像质量有非常大的影响。根据分析主要有两种噪声会影响视频质量。一种是相邻色素之间产生的伪颜色噪声：另一种是由于信号强度而产生的泊松噪声（会影响物体的边缘清晰度）。一般滤波器的工作原理是先做低通滤波，然后再做高通滤波。从频谱上分析，物体的边缘成分在做低通的时候己经损失掉了一部分，尽管在高通后通过一定的处理可以还原大部分，但实际上它已经不能够达到最理想的效果。
这些噪点随着产品型号和工作再境向小同。由于多数视频压缩算法是通过前后帧图像的差异实现压缩，因此这种随机噪点对压缩的影响非常大，有的时候甚至造成码流成倍上升，将压缩算法的优点全部掩盖。
2、图像的其他处理技术
对于全幅图像（fulld1）的处理有一个重要问题，全幅图像是由前后两场图像数据合成的，如果图像运动比较快，就会造成两场的图像差别较大，运动快的部分图像有了一定的位移，这样就造成合成的图像在运动快的部分图像边缘形成锯齿效应。而采用了de-interlace技术较好的解决了这个问题。同时，在解码回放的时候也可以应用了deblock技术，排除了由于解码而造成的各种干扰，可以使得图像还原效果提升了一个层次。
三、网络技术
1、组网技术
目前绝大多数视频组网有两个特点：一是采用集中式：二是采用私有控制协议。集中式可靠性和扩展性差，对于小规模视频应用尚可，但对于较大的城域范围甚至更大的应用范围，视频接点成千上万，集中方式的中心节点将不堪重负，网络非常脆弱。由于采用私有控制协议，己有的视频组网只能一个系统应用于一个工程，一个工程一个设计的格局费时费力、不能互通，形成视频应用的“孤岛”，维护管理和升级都非常复杂。
2、网络传输技术
从目前的应用情况来看，面向实用的系统面临两大难题，即视频服务质量和网络信息安全问题。即使在宽带网络上由于没有有效的qos机制，很难保障高质量的视频连续传输。网络信息安全是另一个限制数字视频应用发展的因素，目前的广域网络上没有一个有效的安全保障机制，这样就大大限制了网络视频应用的领域。
3、网络协议
从产业化角度来考虑，由于ip地址资源的限制和目前网络的体系结构，很大程序上约束了大容量系统的建设和应用，实现几路视频的网络传输是一回事，建立、管理一个数千路视频应用则是另外一回事，因此，在目前的网络技术体系下这几乎是不可能的。网络协议ipv6是未来发展的重要方向，ipv6支持网络地址自动配置和动态域名服务、安全认证、数据安全、服务质量保证：支持dhcp/pppoe等多种网络协议，支持组播功能。
四、智能化技术
智能化技术是与应用领域紧密结合的技术，可以针对各种应用环境的特点开发出不同类型的应用技术，提升产品的适应力。例如：图像识别：实时图像识别是对视频的图像压缩序列进行实时处理，来达到不同;应用环境的要求：目标类型识别用于识别目标的类型、位置，进一步可以实现人像匹配、车辆分析（颜色、车型、车牌）;目标自动跟踪技术是通过对移动目标的识别，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。这些智能化工作方式在
多种应用环境下都很有价值。图像分析：移动目标的分析技术是通过对画面中移动目标的识别，分析统计目标的类型、流量、运动方向、速度等信息，可以用于交通道路指挥自动化以及重要场合自动检测分析，也可以用于环境监控中的自动化监测报警。
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Boltons：超过230个的纯Python实用工具库