视频监控发展趋势和方案比较

视频监控发展趋势和方案比较自从美国911事件以来，全球视频监控系统的需求越来越强劲。在国内有关部门推出了“平安城市”项目后，中国的视频监控市场也开始起飞。特别是2023年北京奥运会、2023年上海世博会更是大力推动了中国视频监控市场的发展。据市场调研机构的数据显示，近几年全球视频监控市场的年复合增长率接近10%，而中国市场的增长率更是在20%以上，预计2023年，全球视频监控市场规模将达到410亿美元。发展趋势在市场的快速发展的同时，相关视频技术也不断升级，视频监控技术与市场呈现了以下几个发展趋势：从CCTV到DVR再到NVR传统的模拟闭路电视视频监控(CCTV)，进行实时的录像，需要大量的磁带进行记录，分析管理不方便，市场份额正在逐渐被数字视频监控(DVR)吞食。数字视频监控，因为对输入的模拟视频信号进行了数字化处理，后端可以方便地对图像进行处理――降噪、缩放、OSD、压缩等等，大大减少了对存储空间的需求，降低了成本，也为视频智能分析提供了基础。网络视频监控(NVR)是在DVR的基础上，加强了网络功能，可以方便地实现远程管理和远端存储。随着网络基础设施的升级，NVR正获得迅猛的发展。从CIF到D1再到HD随着视频处理芯片能力的增强，集成度的提高和成本的下降，以及硬盘单位容量成本的降低，数字视频监控产品的分辨率正在升级。目前D1(480i格式，720×480，水平480线，隔行扫描)正在逐渐取代CIF(352×288)成为市场的主流。而一些高端产品，已经开始支持720p格式(1280×720，水平720线，逐行扫描)，甚至1080p格式(1920×1080，水平1080线，逐行扫描)，以满足一些特殊的应用需求，如工业/医疗图像识别。更高的图像分辨率，意味着更大的存储空间需求，也为图像识别、智能分析提供了便利。从4/8通道到8/16/32通道随着单位通道成本的降低，终端客户愿意设置更多的摄像头，提高布控密度，以提供更好的安全保障。市场主流需求也由单设备4/8通道提升到8/16/32通道。视频监控+网络存储随着视频监控市场的繁荣，也带动了存储产品市场的发展。过去，网络存储产品主要配合服务器用于运营商和企业的数据备份。现在，一些行业应用对图像分辨率和保存时间提出了更高的要求，传统的存储阵列产品也开始逐渐引入到视频监控的应用中来，其提供的RAID功能，保证了数据存储的可靠性和安全性。智能监控更广泛的视频监控应用，带来视频数据爆炸式地增长，靠人工手动查验变得越来越困难。互联网络的发展，开启了信息爆炸的时代，如果不依靠Google、Baidu这样的搜索引擎，我们将迷失在茫茫的信息海洋中。同样的道理，智能监控是视频监控发展的必然趋势。在将来的某一天，也许我们输入几张嫌疑犯的照片，就可以借助人脸识别和人体特征识别技术，并通过庞大的互联网相连的视频监控网络，搜索出可能的嫌疑犯出现过的位置和视频信息。当然，这有很大的难度，但是，很多前沿的公司正在朝这个方向努力。而且，现在的智能监控产品已经在一些方面取得了可喜的成绩，如车牌识别、人脸识别、越界报警、目标跟踪、可疑物报警、人头数量统计……依据其不同的工作原理、视频数据传输和处理方式，数字视频监控分为网络视频摄像机(IPCAM)+网络存储、基于PC的视频采集以及嵌入式DVR/NVR三种方案，每种方案针对不同的应用环境都各有优势，以下是三种方案的比较:IPCAM+网络存储该方案的优点是部署灵活、方便，缺点是当前主流方案中的单位通道成本较DVR/NVR高。网络视频摄像机IPCAM可以通过以太网口上连到NVR设备，也可以直接上连到网络存储设备。前者适合组建小的监控网络，IPCAM作为NVR的一种补充；后者适合完全由IPCAM来组建大型监控网络。IPCAM系统框图如“图1”，摄像机如果是模拟信号输出，则需要视频解码器将信号转换成数字信号，送给后端。视频处理器对视频信号进行处理、压缩，并包装成以太网包送出。系IPC搏AM的发展收方向将是进肺一步降低成洪本，并加强盏智能监控的挣功能。可以闲把视频处理耻器的功能做忆得更强大，捆将摄像机功见能集成进来氏，由视频处考理器直接对板Image千sens迎or输出的尿信号进行处坛理。这样，妈就可以省掉神摄像机中进究行前端处理讲的ISP芽(Imag我esig鸡nalp救roces集sor)和悉如图所示的拿视频解码器牙，从而由单嫩芯片方案实应现IPCA逼M。丸网络存奇储产品的系同统框图如“云图2”，由揉以太网交换怒机对IPC艰AM的数据骆进行汇聚，番通过千兆以辱太网口将数等据传送给网脾络存储设备烘。这种方案建中的处理器鉴通常是性能宾比较强的处梳理器，如多绍核x86、脱Power灿PC、MI元PS都有使塑用。这个级亏别的处理器学，通常带多菠组揭PCIE秤xpres遍s接口，提驾供高带宽的尖外设接入。赠RAID处怕理需要做大俗量的XOR访运算，如果浓由处理器直熄接来做处理子，会大大增枪加处理器的历负荷，系统零规模也就不散可能做大。臣所以，通常侍会使用专门赴的RAID仓协处理器。镜硬盘扩展(刮HDDE吴xpand旋)部分，是秘用于将外接乒硬盘的数量绸扩展到十几悟个、几十个吨甚至上百个客。通常的方退案是用SA弃TACo仿ntrol呢ler+赌SATA承Port弄Mult菊iplie访r，或者S互ASCo蒸ntrol蛛ler+女SAS请Expan缺der。贩当前的RA秩ID协处理罢器、SAT损ACon哪troll拣er和SA营SCon单troll旅er多为P本CI-X接铺口，为能实数现与处理器疗的PCI紫Expre采ss接口实衣现互连，就怪要用到一个漂非常重要的标桥接芯片，顷实现PCI帆Expr次ess到P宣CI-X的月接口转换。雅Peric器om趴公司的PI捷7C9X1粉30，实现咬了PCI恢Expre陵ssx4愁到PCI-浸X64b谷it@13谅3MHz的颤转换，支持户64×13泼3=1碎064MB拐/s肤的带宽。P晃CI-X向能下兼容PC袄I，总线也对可以跑在1打00MHz具、66MH资z、33M轿Hz或者其此他选低于133写MHz的频映率。PI7城C9X13皱0工作在P闲CI模式时眠，可以扩展脏6个PCI数设备。该芯灯片也被用于之实现720硬p、108呆0p的高端液视频处理卡叔。的另外，畏PI7C9沙X130还筒支持Rev站erse哑mode，波即可以实现融从PCI-豆X到PCI详Expr页ess的桥俩接，当处理拉器提供的接仙口是PCI蛾-X，而需墨要挂接PC撤IExp悟ress接震口的外设时驼，就需要工翅作在此种模棍式。慨基于背PC碌应用的视频辫采集卡周视频采抄集卡的优点督是配置简单贼、操作方便弄。占用PC文的PCI插必槽或者PC眠IExp偷ress插燕槽，程序运晨行在Win傍dows或罚者Linu珠x下，操作晃跟日常使用泪电脑一样简微单。PC价坡钱越来越便暂宜，性能也豪越来越强，久基于Win嫌dows和停Linux舟操作系统，志有更多的软旗件资源支持驱，使得产品盐开发变得更宇容易。这为聚智能监控功屈能的开发提材供了极大的敢便利。视频擦采集卡的缺开点是，如果蛋客户要为采购集卡新配置答PC，那么僚，计算上P拴C的成本，赤视频监控怎单位通道成伍本将较之D穗VR/NV里R高。辰视频采镇集卡分为两痒种，硬件压绪缩视频采集辜卡和软件压霸缩视频采集赔卡。顾名思陈义，硬压卡瞎是由专门的党DSP或者垂ASIC来泡实现视频数火据的处理和播压缩，糟而软压卡遮只实现视频引数据的采集誓，处理和压堵缩都由PC钱的处理器来放实现。所以脾，硬压卡对式PC处理器战的耗用较少晨，数据压缩爹后传输，占羽用传输带宽醋少；上而软压卡闯的所有负荷孝都在PC处披理器上，原耍始数据进行进传输，占用分传输带宽大亲。就单卡成亮本而言，硬剑压卡的成本识远借高于软压卡象，但单卡通乱道数可以做砖得更多，对配PC配置要寻求不高。通荡过这种简单逆的比较，我漂们不难看出俭，硬压卡的枯定位乒介于软压卡蝴和DVR/舞NVR之间晓。虽然现在海PC价钱非灶常便宜，性品能也足够强吧，但是最便余宜的PC也占还是比笋嵌入式浊的处理器贵结。所以，硬衬压卡的市场兴份额有可能络逐渐禁被软压卡真和DVR/筹NVR蚕食卸。熊当前，疏视频采集卡欢的主流还是吗PCI插卡辆。但是，因芹为PC的P倡CI总线工稻作在33M认Hz，无法丢实现8路D务1的原始数洒据传输；另株外，Int挥el在大力贪推广PCI熄Expr考ess总线搞，新推出的疾芯片组，提省供更多的P欲CIEx惜press溪接口，并让鹿PCI接口祝逐渐淡出市巷场。所以，嘴PCIE着xpres监s的视频采页集卡在逐渐指流行起来。旬硬压卡号功能框图如盼“图3”，霉软压卡样功能框图如伐“图4”、庸“图5”。佛在视频堡采集卡中，涝为了单卡实搏现多个通道处，需要挂接继更多的PC反I设备，如痕图所示的D松SP/AS火IC或视频挑解码器，故享需要进行P宰CI总线的挪扩展。馆Peric格om脏公司的PI荐7C815毕2是完全透残明的PCI针桥，可以扩撇展4个PC牲I设备，用拣于硬压卡；剂PI7C8干150，可傻以扩展9个付PCI设备主，用于凯8路软压卡坛；PI7C鼓8140，烧可以扩展4滨个PCI设勾备，用于4纷路软件卡。燥这三颗芯片销都在PCI斗视频采集卡洞上得到了广废泛的应用，惜而淡Peric刑om症公司推出的旧PCIE宋xpres成sx1到姑PCI的帆桥接–驴PI7C9府X111S书L和PI7排C9X11挥2SL更是规专门为视频朽监控应用量剖身打造，已害经成为PC年IExp技ress视挡频采集卡应哈用的必然选只择。梨PI7例C9X11阴1SL和P饱I7C9X浑112SL捷专为视频监佛控应用进行敲了优化，支终持512B跃yte的“拳MaxP陪ayloa袍dSiz窃e”，PC粱Ito远PCIE反xpres知s进行up不strea乓mmem注oryw告rite的来实际测试，唤当PCI工恭作在沫32bit争@33MH唉z备时，数据传敲输率高达1复20MB/游s；当PC爱I工作在押32bit描@66MH忧z吩时，数据传述输率高达2月30MB/增s，完全灯满足软压卡进单卡实现8止路D1的应袄用需求。妖PI7宵C9X11励1SL可以足扩展4个P绣CI设备；秋PI7C9汽X112S奴L可以扩展还8个PCI皇设备。两款陕芯片采用同地样灶的封装，客举户可以方便碑地实现4路浅卡和8路卡污的兼容设计碗，共用一个种PCB。封或装为14*树14mm的促128L厨QFP，方字便客户焊接醉、调试。较浩之BGA封列装，减小了胀设计难度，仆可以使用更证少的PCB域层数，降低裳了成本。芯犬片功耗只有跌0.45W葡。是另外，热PI7C9藏X111S乓L还支持R冬evers搬emod绩e，即可以丽实现PCI有到PCI涂Expre卷ss的桥接鞠，当处理器珍提供的接口诞是PCI，酬而需要挂接沿PCIE蜻xpres裹s接口的外朽设时，就需送要工作在此馅种模式。属少数视贫频解码器提约供PCI哀Expre李ssx1狂接口，雕Peric丝om帖公司专门为险监控市场提夜供了低端口诉数的PCI蚀Expr还essP项acket利Swit凤ch，实现往PCIE米xpres丢spor馋t扩展。应秩用功能框图茧如“图5”纷，常用型号哄如下：毫嵌入式半DVR/N招VR预嵌入式走DVR/N估VR功能框等图如“图6躺”，和“P锡C+硬男压卡”的应四用非常类似么。堤嵌入式正DVR/N讨VR因为采踢用集成外设否接口、性能阻适中的低成巾本嵌入式处气理器，使得章视频监控忌的单位通道贩成本大幅降慢低，系统功倘耗也大幅下宝降，契合当篇前“绿色环猜保”的产品贫理念。因为什是一个封闭描的系统，所告以，也就不乐存在兼容性拔的问题。炉嵌入式偏DVR/N详VR多采用陷Linux严操作系统，买如果想通过桌shell垦comm特and来进必行配置、管改理，对终端都客户会是非悔常困难的一暖件事情。所远以，必须要肯开发简单、唱易用的管理牧软件。再者仰，当前的嵌跃入式DVR驾/NVR产录品通常