数字监控核心技术的发展概述

    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，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已经损失掉了一部分，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环境而不同。由于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。

    噪点的处理使得中低档摄像头能够同样达到理想的压缩效果，特别是对于光线不好的环境非常有意义。主要可以采用两种滤波方式：时间轴上的滤波与空间轴上的滤波。时间轴滤波采用运动自适应方式来去处伪颜色噪声同时还原运动物体。空间轴滤波用来去除泊松噪声同时强化物体边缘。除此之外，还包括一套柱状均衡器，它通过平滑亮度信号的突变来改善对比度。在帧间编码的技术中主要采用了针对摄像头主要环境特征即静止图像和图像变化不大的情况下压缩处理，这样保证在正常情况下图像都可以以高质量的水平保存。另一方面，通过实时滤波技术的应用，使得在压缩之前就排除了信号中的干扰，压缩还原的图像有很大的提高，同时也降低了码流。

    2.     图像的其他处理技术

    对于全幅图像(Full D1)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，如果图像运动的比较快，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De-Block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。

    四、  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，已有的视频组网只能一个应用一个工程、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。

    随着新的视频应用的增加，尤其是城市应急联动、城市智能交通、保安监测网络化以及各个行业的城域监控网的建立，视频组网的规模将越来越大，并且存在不断扩展的需要，因此视频组网必须打破过去集中式和私有控制协议带来的弊端，采用分布式、标准化的组网方案。

    基于SIP协议既能够组建纯SIP的下一代视频多媒体网，也能够与软交换结合组建下一代视频多媒体网，完全可以根据应用的需要。由于SIP本身具有的简单灵活、分布式控制以及对移动性良好支持等优点，随着Internet的迅猛发展，尤其在最近的两年时间内，由IETF首先提出的SIP协议已经开始被ITU-T SG16、ETSI TIPON(欧洲标准化组织)、IMTE等各种标准化组织所接受，并在这些组织中成立了与SIP相关的工作组。特别是作为ITU-T SG16主要成员，在多年发展H323应用的基础上，针对SIP应用在视频领域的特点，提出了SIP的应用指导，并推出了相应的SIP协议栈，使得ITU的成员实现了这两种协议之间的互通性。视频多媒体需求的大众化以及SIP相关技术的逐渐成熟，SIP已成为新兴的视频多媒体领域的主流信令控制协议。

    纯SIP组网的运营模式与传统的运营模式不同，它没有长途和本地之分，主要是基于内容或者服务的运营模式。利用SIP可快速组网，灵活部署业务，为用户提供可移动的视讯服务。

    基于SIP组建网络为用户提供语音、数据和视频的移动多媒体应用已经开始崭露头角。目前国外厂商已经推出了基于SIP的即时信息、语音和视频等应用。如微软的Windows XP采用SIP信令协议，这意味着SIP能够在个人计算机上实现视频多媒体应用；3GPP(Third Generation Partnership Project)采用了SIP的3G体系结构计划，SIP成为3G用户建立包括视频在内的实时通信会话的基石。

    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。

    由于网络的带宽不固定，同时有一定的误码率，需要采用动态参数调整技术，自动探测网络传输的状况，实时调整压缩的参数，保证能够自动适应网络的变化完成图像的传输，保证传输的质量。同时解码器能够正确处理误码，保证工作长期稳定。

    同时网络数据安全是一个制约应用的重要因素，视频数据加密的技术对实时网络视频具有重要的意义，保障网络传输的安全。

    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，很大程度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是另外一回事，在目前的网络技术体系下几乎是不可能的。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。

    可以看出，IPv6真正解决了目前IPv4中存在的诸多问题及不足之处，是未来构建数字视频网络最理想的平台。目前国家已经建立了多个IPv6的实验网络，很快大家就可以体验到IPv6带来的新的机遇。