视频监控技术概述
视频监控技术发展过程
视频监控技术按照主流设备发展过程，可以分为4个大的阶段，即20世纪70年代开始的模拟视频监控阶段、20世纪90年代开始的数字视频阶段、2000年兴起的智能网络视频监控阶段及2010开始的高清视频监控阶段。
模拟监控阶段的核心设备是视频切换矩阵，数字视频阶段的核心设备是硬盘录像机（DVR）智能网络视频监控时代没有核心
硬件设备，系统变得开放而分散，设备包括网络摄像机（IPC）、视频编解码（DVS）、网络录像机（NVR）及中央管理平台（CMS）等、2010年后高清摄像机及编码技术的应用得到普及，并逐步与物联网、云计算结合应用发展。
目前的实际应用中，各种类型的产品和系统架构均有一定比例，并均将继续存在一定时间，但从长远看，智能网络高清视频
监控系统代表了视频监控技术未来的发展方向。
- 第一代视频监控系统（即模拟视频监控系统）由模拟摄像机、多画面分割器、视频矩阵、模拟监视器和磁带录像机（VCR）等构成，摄像机的图像经过同轴电缆（或其他介质）传输，并由VCR进行录像存储，由于VCR磁带的存储容量非常有限，因此VCR需要经常更换磁带以实现长期存储，自动化程度很低，另外VCR的视频检索效率十分低下。
- 第二代视频监控系统（即数字视频监控系统）产生于20世纪90年代，以DVR为主要标志性产品，模拟的视频信号由DVR实现数字化编码压缩并进行存储。DVR对VCR实现了全面取代。在食品存储、检索、浏览等方面实现了飞跃，之后DVR在网络功能上不断强化。
- 第三代视频监控系统（即智能网络视频监控系统IVS），开始于本世纪初，主要由网络摄像机、视频编码器、高清摄像机、网络摄像机、海量存储系统及视频内容分析技术（VCA）构成，可以实现视频网络传输、远程播放、存储、视频开发、远程控制、视频内容分析与自动报警等多种功能。
- 第四代视频监控系统（即智能高清视频监控系统）实质包含了数字高清、模拟高清、网络高清、云视频监控等多种产品及架构形态，并且还在不断探索、发展过程中。
模拟视频监控时代
1.视频采集设备
视频采集设备主要包括摄像机、镜头、防护罩、支架、解码设备、电动云台等，实现的主要功能是将光信号转变成电信号。主要视频采集设备列举如下：
- 摄像机（camera）
- 镜头（lens）
- 防护罩（housing）
- 支架（Bracket）
- 解码器（Decofer）
- 视频分配器（Video Distributor）
2.信号传输设备
信号传输设备主要包括信号收发器、信号放大器、铜缆、光缆等，其主要功能是实现视频信号的上行传输及控制信号的下行传输。主要信号传输设备列举如下：
- 各类线缆及连接器
- 信号放大器（sender）
- 信号放大器（Amplifier）
3.切换控制设备
切换控制设备主要包括矩阵控制器、控制键盘、控制码发生器等，主要负责视频信号切换及前端设备的控制。主要切换控制设备列举如下：
- 矩阵（Matrix）
- 控制码发生器
- 键盘（Keyboard）
- 人机界面（GUI）
4.显示与记录设备
显示与记录设备主要包括监视器、画面分割器、磁带录像机等，显示与记录设备把现场传来的电信号在监视设备上进行图像显示或记录。显示与记录设备列举如下：
- 多画面处理器（Multiplexer）
- 多画面分割器
- 监视器（Monitor）
- 磁带录像机（VCR）
数字视频监控时代
1.硬盘录像机的主要功能
与传统的模拟录像机相比，硬盘录像机的优越性表现在很多方面。比如录像时间长，最大录像时间取决于连接的存储设备的容量；支持的视音频通道数量多，可进行几路、十几路、甚至几十路同时录像；录像质量不会随时间的推移而变差；功能更为丰富，强大的应用软件支持；联网能力强，多台硬盘录像机联网可以构成大规模系统。
2.PC式与嵌入式
DVR分为PC式及嵌入式两个产品形态，两者各有优缺点，并都有广泛的实际应用。PC式DVR一般采用工业主板加视频采集卡的架构，软件建立在Windows（或者Linux）操作系统上；嵌入式DVR基于嵌入式处理器和嵌入式嵌入式实时操作系统，系统没有PC式那么复杂的功能强大，结构比较单一，产品性能比较稳定。
3.编码压缩算法
DVR的关键技术是编码压缩算法，目前主流的算法是MPEG-4.此编码算法基于视频对象进行编码，考虑到帧内冗余及帧间冗余，可以在有限的马留下实现良好的视频图像质量，是目前大多数厂家采取的压缩算法。H.264是近几年兴起并得到大力推广的算法，可以看成是对MEPG-4算法的升级和优化,能够进一步节省码流并提供更好的图像质量。DVR应用中存在的主要视频编码方式如下:
- MJPEG
- MPEG-2
- MPEG-4
- H.264
智能网络视频监控时代
1.视频采集编码设备
视频采集编码设备主要有模拟摄像机、视频编码器、网络摄像机、高清摄像机等，主要完成视音频信号的采集、数字化、编码压缩及网络传输。
2.中央管理平台（CMS）
CMS是网络视频监控应用中有关软件的通称，其构成形式多种多样，主要功能是资源管理、媒体的分发、存储管理、媒体的分发、存储管理、告警服务、用户服务等功能。
3.网络录像机（NVR）
NVR的主要功能是完成视频的存储、转发与回放，与DVR的显著区别是：NVR不直接与模拟视频信号连接，其存储与转发的是前端设备已经完成编码的视频流，因此，NVR必须配合网络摄像机或视频编码器才能构成完整的系统。
4.解码显示设备
解码显示设备主要将网络传输过来的数字视频信号还原成模拟信号进行输出显示。
5.视频内容分析（VCA）
视频内容分析技术来源于计算机视觉，它能够在图像及图像描述之间建立映射关系，从而使计算机能够通过图像处理和分析来理解画面中的内容，其实质是“自动分析和抽取视频源中的关键信息”。
目前，将部署了视频内容分析单元的系统称为智能网络视频监控系统（IVS），IVS将大量的、枯燥的视频内容分析工作交给编码器或计算机，将保安人员从传统的繁重监控任务中解脱出来，实现系统自动探测跟踪并触发报警，保安人员只需要进行录像查看，确认警情并联络相关部门采取措施。
高清视频监控时代
视频监控系统应用发展较快，主要得益于与IT/网络技术的密切相关。传感器、编解码芯片、（移动）互联网、物联网、云技术、大数据等各类新技术的涌现，为视频监控的发展带来非常大的影响。
- HD-CCTV数字高清用来满足高清实时性需求；
- IP高清具有联网及扩展优势；
- 云计算具有强大的视频存储及计算资源；
- 大数据技术为视频数据的价值提取及挖掘提供支撑。
视频监控的核心技术
光学成像器件
光学成像设备是监控系统的核心技术部件，光学成像器件主要包括镜头及感光器件，目前感光器件主要是CCD和CMOS两种。
CCD器件的主要优点是高解析、低噪音、高敏感度等。早期的CMOS技术主要用于低端市场，但随着CMOS技术的不断完
善，在高分辨率、高清摄像机中，CMOS迅猛发展起来，并显示出越来越强的技术优势和市场竞争力。
视频编码压缩算法
视频编码压缩的目的是尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据量。由于视频可以看成是连续的静态图像，因此其编码压缩算法与静态图像的编码压缩算法有某些共同之处，
但是运动的视频还有其自身的特性，因此在压缩时还应考虑其运动特性才能达到高压缩的目的。视频的编码压缩是视频监控系统数字化、网络化的前提条件，不经过编码压缩
的视频信息的数据量大到计算机、网络贷款及硬盘存储均难以承受，因此，如何对大量视频数据进行有效的编码压缩就成为一个非常关键的问题。
视频编码压缩芯片
视频编码压缩的核心是算法，但是，算法的实现是基于运算处理芯片的。视频编码算法在不断地改进以降低码流、提升图像质量，算法复杂程度的不断提升给芯片的处理能力带
来不断的挑战。
目前市场上流行的视频编码芯片主要有DSP和ASIC两大类，其中DSP为通用媒体处理器，即以DSP为核心并集成视频单元和丰富的外围接口，DSP通过软件编程来实现视频编码
且能拓展多种特色化功能。ASIC是专用视频编码芯片，它可以集成一些外围接口，通过硬件实现视频编解码。另外，还有利用 CPU运行压缩算法的方式。
视频管理平台
智能网络视频监控系统中不再具有类似矩阵的硬核心产品，所有设备、组件、服务变得分散、多元化，在此情况下，网络是依托，而视频管理平台是灵魂。
整个视频监控系统的“形散而神不散”架构完全靠管理平台的有效整合，尤其是在大型的系统中，平台将发挥越来越重要的作用，而视频监控也逐步走出安防监控领域，向其他领域应用拓展。
视频监控的发展方向
1.开发性
受制于安防监控的发展历程及行业背景，目前的一个问题是网络视频监控行业没有统一的标准，导致了不同厂家之间的编解码设备、平台软件、存储、控制设备之间无法互编互解、互联互通，而在实际应用中，这样的需求非常普遍。构建开放式的视频管理平台，在该平台上实现不同厂家设备、不同应用系统的互联互通，最终实现统一管理、统一调度将是整个行业未来发展的方向。
2.智能化
视频内容分析（VGA）技术利用计算机视觉技术，通过将场景中背景和前景目标分离，进而探测、提取、跟踪在场景内出现的目标并进行行为识别，用户可以通过在场景中预设报警规则，一旦目标在场景中出现了违反预定义行为规则的情形，系统会自动发出报警，监控工作站自动弹出报警信息并发出提示音，用户可以通过点击报警信息，实现报警的视频场景重构并采取相关措施。