数字监控核心技术的发展概述

    一、  概述

    数字视频监控相关产品的技术和产业化发展近几年来一直是国内安防行业的一个热点，通过国内整个行业的不断努力目前数字监控的技术水平达到了国际先进水平，开始直接参与国际竞争，同时产品已经开始进入国际市场。我们在国际市场上的竞争力来源于我们掌握了相关的核心技术，核心技术决定了产品在市场上的竞争力。

    本文内容主要介绍一下目前数字监控行业相关的技术以及应用前景，探讨下一代产品的应用发展趋势。内容主要包括以下几个方面：

    视频压缩算法：这是决定产品主要特性的技术，压缩算法在不断发展之中。

    网络技术：面向未来多用途的视频多媒体设备以及大规模数字视频多媒体网络系统的构成基础。

    智能化技术：数字视频系统根据应用领域的不同可以提供各种智能化的功能，这样才能够拓展市场，提升产品的竞争力。

    二、  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/ITU发布，早期的JPEG压缩比太小，传输网络带宽要求过高；后期MPEG 1算法压缩比有所提高，但是还不能适应目前的宽带网络；近两年来MPEG 4/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。

    H.264是最新的国际视频编码标准，由ITU-T和ISO/IEC两个国际标准化组织联合制定。标准在ITU-T将被最终通过为H.264；在ISO/IEC，通过后，被称为国际标准14496-10（MEPG-4 第10部分）。因此可见H.264并不是比MPEG-4先进，他们其实是一回事。以前大量使用的MPEG-4 是采用了标准的MEPG-4 第10部分以前版本，目前名称对应的关系为：

    H.264 Baseline Profile对应MPEG-4 SP

    H.264 Main Profile对应MPEG-4 ASP

    H.264 Extended Profile对应MPEG-4 ARTS or FGS

    H.264 Baseline Profile对应MPEG-4 Studio

    作为目前最新的视频编码技术H.264，在安防行业应用有着非常大的前景。H.264标准采用了很多新技术用来提高压缩比降低码流，主要是采用了高精度、多模式预测技术。H.264 标准针对网络传输的需要设计了视频编码层VCL和网络提取层NAL结构，网络抽象层是提供“网络友好”的界面，从而使视频编码层能够在各种系统中得到有效的应用。H.264 标准针对网络传输的需要设计了差错消除的工具便于压缩视频在误码、丢包多发环境中传输，从而保证了视频传输的有效性。

    2.     H.264压缩算法的实现难度

    H.264算法分为Baseline Profile、Main Profile、Extended Profile和High Profile四层，H.264算法与以前的算法相比：

    算法复杂度：H.264 Baseline Profile是以前MPEG-4的2倍左右，H.264 Main Profile是MPEG-4的10倍以上，High Profile复杂度最高。

    压缩码流：Base Profile低于MPEG-4 10-20%，Main Profile低于MPEG-4的一半。

    大家可以看出，实现H.264 Main Profile 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，这样对于普通的宽带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。

    然而目前的芯片处理能力还不能够实现完整的H.264算法，现在只能实现H.264算法中的部分功能，因此需要一个过程才能够体验到H.264给大家带来的优点。

    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，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。