隨著視頻監(jiān)控的發(fā)展，未來(lái)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將是各種先進(jìn)技術(shù)的集合。第一代為全模擬監(jiān)控，也叫閉路電視監(jiān)控，從上個(gè)世紀(jì)80年代到90年初期的十多年的時(shí)間里它一直主導(dǎo)著安防市場(chǎng)，并大量應(yīng)用在公安、銀行、軍工、交通、酒店等重要單位和部門。下面闡述目前視頻監(jiān)控需要用到的各種主流技術(shù)。
  　　流媒體技術(shù)
  　　實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視與錄像回放是視頻監(jiān)控的兩大重要基本業(yè)務(wù)，其本質(zhì)是將視頻源上的多媒體數(shù)據(jù)傳送到視頻接收端。實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視要求完成視頻的實(shí)時(shí)傳輸，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性;錄像回放則類似于VOD業(yè)務(wù)，具有一定的實(shí)時(shí)性(但并非很強(qiáng))，要求畫面清晰流暢，并且能完成各種播放控制操作。
  　　我們可以將前端的攝像機(jī)看成是實(shí)時(shí)的A/V源，而將錄像文件看成是存儲(chǔ)的A/V文件，那么目前解決此類問(wèn)題的一個(gè)很好的辦法便是運(yùn)用流媒體技術(shù)。
  　　我們知道，流式傳輸及流媒體(StreamingMedia)是為了解決信息傳輸實(shí)時(shí)性問(wèn)題而開發(fā)的。流式傳輸主要指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體(如音頻、視頻等)的技術(shù)總稱，其特定含義為通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將音視頻等信息傳輸?shù)接脩艚K端播放時(shí)，無(wú)須等全部文件下載完畢才可播放，而是將連續(xù)的音視頻信息壓縮后放于服務(wù)器，用戶終端播放時(shí)只要將開始部分的內(nèi)容存入其內(nèi)存，其余數(shù)據(jù)流由用戶終端在后臺(tái)繼續(xù)接收并播放，直至播放完畢或用戶中止操作。這樣，用戶播放媒體的等待時(shí)間將顯著減少，且無(wú)須太大緩存。流媒體指使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時(shí)基媒體。
  　　流式傳輸主要是為了區(qū)別于下載傳輸而提出的。傳統(tǒng)的下載轉(zhuǎn)輸方式有兩個(gè)基本條件，一是基于文件操作，二是文件要全部下載后才能使用(播放)。對(duì)于實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視而言，不存在文件的概念，因此無(wú)法用“下載”的方式實(shí)現(xiàn)。對(duì)于錄像業(yè)務(wù)，錄像數(shù)據(jù)可以以文件形式存在，但是，如果錄像數(shù)據(jù)如果必須等完全下載后才能播放的話，會(huì)帶來(lái)很大的時(shí)延，用戶無(wú)法忍受。所以，比較理想的方式是采用流式傳輸。
  　　實(shí)現(xiàn)流式傳輸有順序流式傳輸(ProgressiveStreaming)和實(shí)時(shí)流式傳輸(RealtimeStreaming)兩種方法。視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)主要采用實(shí)時(shí)流式傳輸。
  　　網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以看成是一臺(tái)提供實(shí)時(shí)A/V源的服務(wù)器，當(dāng)用戶請(qǐng)求進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視時(shí)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用實(shí)時(shí)流式傳輸方式向用戶終端傳送監(jiān)控畫面。考慮到多個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將帶來(lái)流量瓶頸等問(wèn)題，可以使用視頻服務(wù)器來(lái)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，讓視頻服務(wù)器來(lái)提供強(qiáng)大的負(fù)載能力。
  　　以上只是原理性的簡(jiǎn)要說(shuō)明。上述方案可以滿足小型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但在大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控前端設(shè)備與用戶終端的數(shù)目都非常龐大，除了增加考慮組播、廣播等方案外，更需要一套完善的媒體分發(fā)、調(diào)度機(jī)制來(lái)保證媒體的高效傳送。在這方面，目前尚無(wú)現(xiàn)成的成熟方案，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織(CCSA)正對(duì)此展開積極研究，以便為未來(lái)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的媒體傳送機(jī)制。

　　智能視頻監(jiān)控技術(shù)
  　　智能視頻(IV，IntelligentVideo)源自計(jì)算機(jī)視覺(CV，ComputerVision)技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是人工智能(AI，ArtificialIntelligent)研究的分支之一，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計(jì)算能夠通過(guò)數(shù)字圖像處理和分析來(lái)理解視頻畫面中的內(nèi)容。
  　　視頻監(jiān)控中所提到的智能視頻技術(shù)主要是指：“自動(dòng)的分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息。”如果把攝像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻系統(tǒng)或設(shè)備則可以看作人的大腦。
  　　建造視頻監(jiān)控系統(tǒng)的目的，一是為了視覺上的延伸——把處于別地的畫面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備“拉近”到眼前，因此有了遠(yuǎn)程監(jiān)控;二是為了智力上的延伸——讓系統(tǒng)自動(dòng)為我們分析問(wèn)題并解決問(wèn)題，于是有了智能監(jiān)控。當(dāng)然，后者是更高層次上的要求，但也是視頻監(jiān)控今后發(fā)展的必然要求。
  　　傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)缺乏智能，在很大程度上依賴于人的判斷。然而，人類有著自身難以克服的弱點(diǎn)，比如：(1)人力有限，人的反應(yīng)與處理速度有限，導(dǎo)致我們?cè)谥付ǖ臅r(shí)間內(nèi)能夠進(jìn)行監(jiān)視的地點(diǎn)有限。這也就意味著各個(gè)被監(jiān)控點(diǎn)并非每時(shí)每刻都處于監(jiān)控當(dāng)中。(2)人并非一個(gè)可以完全信賴的觀察者，無(wú)論是在觀看實(shí)時(shí)的視頻流還是在觀看錄像回放的時(shí)候，由于自身生理上的弱點(diǎn)，我們經(jīng)常無(wú)法察覺安全威脅，從而導(dǎo)致漏報(bào)現(xiàn)象的發(fā)生。
  　　從上述分析來(lái)看，當(dāng)開展大規(guī)模視頻監(jiān)控以后，智能監(jiān)控實(shí)際上已不是可有可無(wú)的裝飾品，而是系統(tǒng)所必備的一種能力。否則，巨大的投資將由于缺乏人力資源的跟進(jìn)以及人類自身的弱點(diǎn)，而有可能變?yōu)橐环N浪費(fèi)。
  　　智能視頻技術(shù)可以在很多地方得到應(yīng)用。比如：
  　　(1)高級(jí)視頻移動(dòng)偵測(cè)：在復(fù)雜的天氣環(huán)境中(例如雨雪、大霧、大風(fēng)等)精確地偵測(cè)和識(shí)別單個(gè)物體或多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，包括運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)特征等。
  　　(2)物體追蹤：偵測(cè)到移動(dòng)物體之后，根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，自動(dòng)發(fā)送PTZ控制指令，使攝像機(jī)能夠自動(dòng)跟蹤物體，在物體超出該攝像機(jī)監(jiān)控范圍之后，自動(dòng)通知物體所在區(qū)域的攝像機(jī)繼續(xù)進(jìn)行追蹤。
  　　(3)人物面部識(shí)別：自動(dòng)識(shí)別人物的臉部特征，并通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)檔案進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別或驗(yàn)證人物的身份。此類應(yīng)用又可以細(xì)分為“合作型”和“非合作型”兩大類。“合作型”應(yīng)用需要被監(jiān)控者在攝像機(jī)前停留一段時(shí)間，通常與門禁系統(tǒng)配合使用。“非合作型”則可以在人群中識(shí)別出特定的個(gè)體，此類應(yīng)用可以在機(jī)場(chǎng)、火車站、體育場(chǎng)館等安防應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮很大的作用。
  　　(4)車輛識(shí)別：識(shí)別車輛的形狀、顏色、車牌號(hào)碼等特征，并反饋給監(jiān)控者。此類應(yīng)用可以用在被盜車輛追蹤等場(chǎng)景中。
  　　(5)非法滯留：當(dāng)一個(gè)物體(如箱子、包裹、車輛、人物等)在敏感區(qū)域停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或超過(guò)了預(yù)定義的時(shí)間長(zhǎng)度就產(chǎn)生報(bào)警。典型應(yīng)用場(chǎng)景包括機(jī)場(chǎng)、火車站、地鐵站等。
  　　(6)交通流量控制：用于在公路上監(jiān)視交通情況，例如統(tǒng)計(jì)通過(guò)的車數(shù)、平均車速、是否有非法停靠、是否有故障車輛等等。

　紅外熱成像技術(shù)
  　　人眼能夠感受到的可見光波長(zhǎng)為0.38～0.78微米。紅外線屬于波長(zhǎng)大于0.78微米的電磁波。自然界中，一切物體都會(huì)輻射不同波長(zhǎng)的紅外線，因此能夠利用特制的探測(cè)設(shè)備分別檢測(cè)出監(jiān)控目標(biāo)本身和背景之間的紅外線波長(zhǎng)，從而可以得到不同的紅外圖像，這紅外圖像稱為熱圖像。
  　　采用紅外熱成像技術(shù)，探測(cè)目標(biāo)物體的紅外輻射，并通過(guò)光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備被稱為紅外熱成像儀。
  　　紅外熱成像儀在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用舉例：
  　　1.夜間及惡劣氣候條件下的目標(biāo)監(jiān)控
  　　夜晚，需可見光工作的設(shè)備已經(jīng)不能正常工作，如果采用人工照明，則容易暴露目標(biāo)。若采用微光夜視設(shè)備，它同樣也工作在可見光波段，依然需要外界光照明。而紅外熱成像儀是被動(dòng)接受目標(biāo)自身的紅外熱輻射，無(wú)論白天黑夜均可以正常工作，并且也不會(huì)暴露自己。同樣在雨、霧等惡劣的氣候條件下，由于可見光的波長(zhǎng)短，克服障礙的能力差，因而觀測(cè)效果差，但紅外線的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，特別是工作在8～14um的熱成像儀，穿透雨、霧的能力較強(qiáng)，因此在夜間以及惡劣氣候條件，采用紅外熱成像監(jiān)控設(shè)備仍可以正常地對(duì)各種目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。
  　　2.防火監(jiān)控
  　　由于紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控使用外，還可以作為有效的防火報(bào)警設(shè)備。很多火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的。用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱成像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準(zhǔn)確判定火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍，透過(guò)煙霧發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)，做到早知道、早預(yù)防、早撲滅。
  　　3.偽裝及隱蔽目標(biāo)的識(shí)別
  　　偽裝是以防可見光觀測(cè)為主，犯罪分子作案時(shí)通常會(huì)隱蔽在草叢及樹林中，由于野外環(huán)境的惡劣及人的視覺錯(cuò)覺，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。紅外熱成像儀是被動(dòng)接受目標(biāo)自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠(yuǎn)大于草木的溫度及紅外輻射，因此不易偽裝，也不容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。

　　視頻監(jiān)控相關(guān)技術(shù)
  　　(1)CMOS圖像傳感器技術(shù)的成熟
  　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)的圖像傳感器正逐漸從傳統(tǒng)的CCD向CMOS轉(zhuǎn)變。這兩種傳感器各有長(zhǎng)短，但一直以來(lái)，CMOS傳感器的缺點(diǎn)漸漸減少。CMOS圖像傳感器低成本、高集成度為其主要特點(diǎn)，圖像質(zhì)量已不輸于CCD。與基于CCD的探頭相比，CMOS探頭的集成度更高，因?yàn)镃MOS傳感器集成了許多外圍處理功能，所需器件比CCD探頭少，且CMOS探頭的功耗要低得多。從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)看，CMOS傳感器可將成本大大降低。
  　　(2)智能分析技術(shù)的發(fā)展
  　　IEEE在圖像的智能分析等方面有比較大的成果，比如運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、人臉識(shí)別、目標(biāo)跟蹤等。
  　　運(yùn)動(dòng)檢測(cè)是指在指定區(qū)域能識(shí)別圖像的變化，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的存在并避免由光線變化帶來(lái)的干擾。由于背景圖像的動(dòng)態(tài)變化，如天氣、光照、影子及混亂干擾等的影響，使得運(yùn)動(dòng)檢測(cè)成為一項(xiàng)相當(dāng)困難的工作。早期的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)是對(duì)編碼后產(chǎn)生的I幀進(jìn)行比較分析，通過(guò)視頻幀的比較來(lái)檢測(cè)圖像變化。目前常用的方法有背景減除(Background Subtraction)、時(shí)間差分(Temporal Difference)、光流(OpticalFlow)、運(yùn)動(dòng)向量檢測(cè)法等。
  　　(3)芯片技術(shù)為視頻監(jiān)視產(chǎn)品提供新方案
  　　IP攝像機(jī)通常集成了視頻捕獲、視頻編碼/處理和網(wǎng)絡(luò)接口功能。在視頻監(jiān)控市場(chǎng)，能夠支持這些功能的各種視頻信號(hào)處理器芯片性能差異很大，但也是最能突顯優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。從功能需求最少的低端產(chǎn)品到高性能的采用多核數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)芯片的高端產(chǎn)品，針對(duì)不同的市場(chǎng)，對(duì)視頻信號(hào)處理器的要求差別很大。高性能的DSP芯片使視頻處理器性能得到極大提升。這些DSP是催生智能攝像機(jī)的關(guān)鍵要素。正因?yàn)檫@些DSP，IP視頻服務(wù)器才具備同時(shí)對(duì)多視頻流進(jìn)行智能管理的能力。
  　　(4)視頻壓縮格式越來(lái)越先進(jìn)
  　　以前的數(shù)字視頻監(jiān)控的圖像格式主要以MJPEG與MPEG2為主。隨著圖像壓縮技術(shù)的提高，出現(xiàn)了越來(lái)越先進(jìn)的視頻壓縮格式，如MPEG-4，H.264，國(guó)內(nèi)正在大力發(fā)展具有自主產(chǎn)權(quán)的AVS編碼格式。視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展為視頻監(jiān)控在圖像傳輸、錄像存儲(chǔ)等方面帶來(lái)極大的好處。