基于圖片的網絡監(jiān)控方案

2005/06/30

  一提起監(jiān)控,您也許就會想到視頻,認為監(jiān)控就是通過動態(tài)的視頻圖像,實時看到周圍或遠處正在發(fā)生的一切。然而,是不是所有的監(jiān)控對象都需要用實時的視頻圖像來反映呢?無論是傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控,還是新興的數字視頻監(jiān)控,都需要花費大量的資金和氣力來鋪設專門的光纖或電纜,以保證視頻的正常傳輸和圖像質量,有沒有辦法利用公共的互聯網就能達到監(jiān)控的目的呢?

  我們不妨退一步,來看待上面的問題。視頻是什么?視頻就是一副副靜態(tài)圖片的連續(xù)動態(tài)呈現。如果我們關注的不是某一事件發(fā)生的連續(xù)過程,而是某一事件是否發(fā)生,發(fā)生時的現場狀況如何,高清晰的數字圖片就能達到反映現場狀況的目的,在這種情況下,我們是否還需要高成本的實時視頻傳輸?我們能否以"圖片監(jiān)控"的思路,來達到某些應用場景下的監(jiān)控目的呢?答案是肯定的。事實上由于相對于視頻,圖片具有清晰度高、傳輸占用帶寬低、存儲占用空間小、易于檢索等特點,在某些應用場合,采用圖片監(jiān)控比視頻監(jiān)控更合適。

1. 什么是圖片監(jiān)控?

  "圖片監(jiān)控"是以圖片作為信息載體的監(jiān)控應用方式。它將數碼相機或攝像頭在監(jiān)控現場采集到的高清晰數字圖片,通過有線或無線通信網絡進行傳輸,再通過智能化的計算機軟件將它們即時呈現在遠端的用戶面前,讓人們通過高清晰的數字圖片,實時了解前方現場的狀況,從而達到遠程聯網監(jiān)控的目的。

2. 哪些場景適宜于做圖片監(jiān)控?

  事件敏感場景,視頻監(jiān)控"不必需":這一類的應用場景通常只關注某一事件是否發(fā)生,而非事件發(fā)生的動態(tài)連續(xù)過程。例如環(huán)保領域工地揚塵監(jiān)控,通過高清晰的數字圖片就能反映現場工地揚塵情況;再例如安保領域門禁和通道的監(jiān)控、無人值守設備防盜監(jiān)控,我們只需要在前方監(jiān)控設備上加入一些觸發(fā)機制,如傳感器觸發(fā)、紅外觸發(fā)等,就可在外人侵入時,自動抓拍現場高清晰圖片,并自動推送到監(jiān)控中心,發(fā)起警報,監(jiān)控中心便可以迅速采取措施,同時侵入人的特征也通過高分辨率的圖片保留下來,利于查證。

  監(jiān)控點網絡條件差,視頻監(jiān)控"不方便實施":某些監(jiān)控的應用環(huán)境決定了如果要部署大量視頻監(jiān)控點,費用非常高,例如監(jiān)控點分散在海上、偏遠地區(qū)等。圖片監(jiān)控由于傳輸的是圖片,對網絡帶寬要求相對較低,只要能打電話、包括移動電話的地方,就能滿足圖片傳輸的網絡需求,進行圖片監(jiān)控。

  對場景清晰度要求高,"視頻圖像清晰度不夠":例如交管監(jiān)控中對車牌號的記錄、防汛中對水位線高度的遠程監(jiān)控、遠程技術支持中對儀器部件和電路板的遠程查看等等。數字視頻的分辨率一般是遠低于數字圖片的,在北京就發(fā)生過居民小區(qū)里的汽車被砸,視頻記錄了全過程,卻無法看清砸車人所乘車輛的車牌號的事件。

3. 如何保證得到想要的圖片?

  很多人可能會問:圖片是不連續(xù)的,我怎么控制拍照的時機,保證我想看到的場景圖片剛好就被拍下來了呢?

  我們可以結合各行業(yè)的實際應用,通過不同的觸發(fā)機制對不同的環(huán)境實施晝夜監(jiān)控,如溫度傳感器、濕度傳感器、電壓傳感器觸發(fā);微波探測器、聲音探測器、振動探測器以及紅外探測器觸發(fā)等。這些觸發(fā)裝置輸出的報警信號,可以觸發(fā)前端設備自動作出如下一系列的動作:首先控制電動云臺將攝像頭或照相機自動對準事發(fā)現場,然后自動進行拍攝,并將拍攝的高清晰現場圖片自動推送到監(jiān)控中心,同時發(fā)起警報。

  我們也可通過聯動裝置對監(jiān)控的場所進行多角度,全方位的監(jiān)控。除此之外還可根據需要遠程進行抓拍,或設置時間間隔來定時自動拍攝。這些靈活的拍照設置機制、遠程抓拍機制和自動觸發(fā)機制,充分保障了用戶得到想要的圖片。

4. 如何解決圖片視角范圍小,監(jiān)控范圍有限的問題?

  普通的網絡視頻監(jiān)控視角固定,使得監(jiān)控范圍受限,雖然可采用球面鏡頭,但仍需要通過云臺控制來不停的改變監(jiān)控視角。靜態(tài)圖片,通過全景成像技術則完全可以擴展其監(jiān)控范圍,全景圖片視角范圍可以達到全視角(360ox360o),只需進行一次拍攝,監(jiān)控現場就可一覽無遺。該技術目前均采用硬件和軟件結合的解決方案,前端既可采用數碼相機+外接式魚眼鏡頭或柱面鏡頭進行廣角圖片的采集;也可通過攝像頭在不改變硬件的條件下,利用智能識別和數字圖像處理算法,實時拍攝360度廣角照片(用30萬像素的攝像頭可拍攝高達200萬像素的全景照片)。然后將抓拍的廣角照片通過軟件技術進行自動展開和拼接等處理,生成一幅三維的全景照片,此項技術不但可以有效擴展拍攝角度,提高拍攝質量,更可以給用戶帶來真實地現場感和交互的感受。

5. 圖片與視頻相比,清晰程度如何?

  數字化監(jiān)控行業(yè)對數字視頻監(jiān)控產品提出兩項要求:首先要求數據量低,保證系統(tǒng)能夠長時間錄像和穩(wěn)定實時的網絡傳輸;其次要求回放圖像清晰度高,滿足對細節(jié)的要求。因此,視頻監(jiān)控始終面對著"數據量"和"圖像清晰度"這兩個因素之間的權衡,目前視頻監(jiān)控行業(yè)中,CIF(352*288)錄像分辨率是主流分辨率,絕大部分產品都采用CIF分辨率。

  而使用圖片作為信息載體,則"魚和熊掌"得兼,在低數據量條件下,得到高分辨率的圖像信息。以北京普訊科技有限公司的"快照通"即時圖片通信系統(tǒng)為例,此系統(tǒng)采用以下兩種方式來獲取圖片:一種是從視頻流當中捕獲,通常采用攝像頭作為視頻流的輸入,再通過其他硬件設備從視頻流當中捕獲其中的某一幀進行加工處理作為圖片輸出,圖片分辨率一般為720*576,大小為20~30k。另一種是通過數碼相機采集圖片,數碼相機能拍攝多高分辨率的圖片,系統(tǒng)就能即時獲取并傳輸多高分辨率的圖片。目前,國內較低價位的數碼相機已經達到300萬像素(分辨率為2048 x 1536)、遠高于視頻圖像分辨率。

  采用"快照通"即時圖片通信系統(tǒng),將前方場景通過高清晰數字圖片分毫畢現,特別適合對圖片精細度有較高要求的監(jiān)控應用。

6. 圖片的網絡傳輸速度?

  相對于遠程數字視頻傳輸,圖片傳輸占用帶寬更低,網絡傳輸速度更快。通常情況下一張圖片在不同的網絡環(huán)境下需要傳輸多長時間呢?以下是一張300K的數字圖片在不同的有線和無線網絡環(huán)境下實測的數據。

有線

接入方式

理論傳輸速率

傳輸照片大小

實測傳輸時間  

ADSL/RADSL

512 kbps

300K

3

Modem撥號上網

56kbps

300K

34

IDSL/ISDN

128kbps

300K

15

HDSL

2Mbps

300K

1

VDSL

53Mbps

300K

1

XDSL

2Mbps

300K

1

DDN專線

2Mbps

300K

1

無線

接入方式

理論傳輸速率

傳輸照片大小

實測傳輸時間

實測傳輸距離

CDMA-1x

152kbps

300K

31

——

GPRS

112kbps

300K

58

    ——

紅外線

4Mbps

300K

5

1.5米(無障礙物)

藍牙

2Mbps

300K

9

10米(無障礙物)

Wi-Fi

11Mbps

300K

5

800米(無障礙物)

7. 系統(tǒng)如何對圖片進行管理?

  用戶可通過在計算機上安裝專門的軟件,或通過瀏覽器登陸Web界面對前方傳來的圖片進行接收、存儲和管理。系統(tǒng)可以自動標注每一張圖片來自的監(jiān)控地點和拍攝時間,因此很容易進行分類、管理,以及日后的精確檢索;赪eb的應用方式,使得用戶可以隨時隨地對前方場景的圖片進行瀏覽和管理,只要他有一臺能夠接入互聯網的電腦,或者甚至是PDA、手機等移動通信終端。

8.系統(tǒng)安裝使用是否方便?

  雖然視頻監(jiān)控在監(jiān)控市場占據著主導地位,但其在安裝、使用、和管理過程中表現出的復雜性一直在困擾著用戶。事實上,人們期望通信產品能夠成為一種更為高效、靈活和方便的選擇,能夠很快熟練的使用,而不必花費過多的時間和精力去學習、記憶那些復雜的操作,以及對系統(tǒng)進行經常的維護。

  顯然圖片監(jiān)控在這方面有著獨特的優(yōu)勢,其前端設備均采用嵌入式的設計,對于攝像頭輸入的模擬視頻信號,通過嵌入式編碼器轉換成數字信號,再經過壓縮處理模塊將數字視頻圖片壓縮成JPEG格式;對于數碼相機輸入的數字照片也是通過嵌入式設備完成處理。同時系統(tǒng)還具備前端自動推送圖片、斷線重連、斷點續(xù)傳等強大的傳輸功能,支持基于Web的遠程控制和遠程管理,用戶界面簡潔友好,使用方便。此外,系統(tǒng)采用模塊化的設計方式,可根據用戶需求靈活擴展各項通信功能,或集成到其它監(jiān)控系統(tǒng)中使用。

9. 圖片監(jiān)控的費用如何?

  相對于視頻監(jiān)控,圖片監(jiān)控絕對是一種低成本投入的監(jiān)控解決方案,它可在如下幾個方面節(jié)約成本:

  網絡建設和使用費用:圖片監(jiān)控無需象視頻監(jiān)控那樣花費大量資金鋪設光纖或電纜專線,或以不菲的價格租用專門的信道或聯網服務,它可充分利用Internet或CDMA等公用網絡工作,相對于視頻監(jiān)控,網絡建設和使用成本低得多。

  設備:圖片監(jiān)控對硬件設備的處理能力要求比視頻監(jiān)控要低得多,用戶甚至可以不購買、維護服務器,只是購買系統(tǒng)平臺提供的圖片即時傳輸和接收管理服務,因此在設備成本上也遠遠低于視頻監(jiān)控設備。

  存儲:圖片存儲較視頻存儲占用空間要小的多,不必花費大量資金來提高服務器存儲容量,或單獨購買DVR等數字存儲設備。

  我們進行過計算,圖片監(jiān)控每個監(jiān)控點的平均費用,大約是目前視頻監(jiān)控的1/4-1/3。

10. 圖片監(jiān)控和視頻監(jiān)控的關系?

  需要強調的一點是,圖片監(jiān)控是針對監(jiān)控領域不同的應用需求,進行市場細分的結果。它并不是要取代視頻監(jiān)控,但是在實際的監(jiān)控應用中,確實存在一些視頻監(jiān)控"不必要"、"不方便實施"的情況,在這些情況下使用圖片監(jiān)控,無疑是很合適的,況且成本又很低。

  此外,圖片監(jiān)控還可以集成到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,讓用戶在看到連續(xù)的視頻圖像的同時,對重點關注的場景抓拍高清晰的圖片,解決有些應用需求中"視頻圖像清晰度不夠"的問題。

  最后再提一下,圖片監(jiān)控在可靠性方面較視頻監(jiān)控也有著明顯的優(yōu)勢,眾所周知視頻均采用UDP協(xié)議進行傳輸,也就是說它的傳輸是不完全可靠的,也不具有重傳性,但圖片不同于視頻,它采用可靠的TCP協(xié)議進行傳輸,對于發(fā)送不成功或發(fā)送不完整的照片可重新發(fā)送,并且由于其占用空間小,可在本地首先進行存儲,再進行傳輸,決不會出現數據丟失的現象。

華緯訊公司供稿 CTI論壇編輯



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