|
家庭監控正逐步從報警能力有限的模擬技術過渡到壓縮數字IP傳送技術，其分析和監視能力幾乎不受任何限制。 家庭監控的需求多種多樣，包括簡單的安防以及兒童和保姆的全面監控等。考慮到多種視頻輸入的QOS(服務質量)要求，基于IP的家庭監控系統趨向于采用專門的互聯網絡，但最終會采用大眾化的家庭網絡技術。系統可以通過各種介質來聯網，最常用的是以太網或者無線技術。通過動態IP分配與外界溝通，進行遠程監控是最新一代監控系統必須具備的功能，在應用中非常重要。 基本家庭監控系統包括一組攝像頭、監視器和中央存儲單元(DVR)，DVR在存儲之前對視頻輸入進行多路復用。具備嵌入式DVR的PC能夠驅動基本分析功能，也可以完成監視和存儲功能。基本家庭監控系統的分析和報警功能通常只限于簡單的移動探測和時間/日期標記等。HMI(人機接口)受限于DVR設備，與PC聯網后，控制和監視功能會大幅度提高。 圖1. 采用FPGA的視頻監控系統實例 更高級的監控系統增加了音頻監視(如嬰兒哭泣、打碎玻璃等)、更多的視頻輸入、遠程控制和監視互聯網鏈接、CD刻錄以及全面的報警和呼叫等功能。高端系統還包括服務器(流復用)，采用獨立的附加存儲單元來替代DVR。高端系統還能提供高級移動探測功能，包括智能區域和邊界等。例如，在一個攝像頭的觀察范圍內，人行道上有很多的人流不會引起報警，而家庭和人行道之間的區域出現大量人流則會觸發移動報警。高級分析功能還包括某人閑逛甚至包裹(郵包墜落)探測等。系統能夠識別出極少移動或者沒有移動的物體。在非常高端的家庭系統中，攝像頭就可以完成分析功能，進行實時探測和報警。 技術挑戰及解決之道 家庭監控技術日前面臨兩大挑戰：視頻壓縮和高級分析功能。它們都需要采用大量的數字信號處理以及復雜的算法來完成任務。 用戶已開始習慣高清晰電視，他們通常希望看到質量更好的家庭監控視頻。因此，家庭監控系統從QCIF視頻流過渡到D1和標準清晰度(SD)，并已開始開發高清晰(HD)系統。在多攝像頭系統中采用這些技術后，如果視頻不經壓縮，很快便會超出網絡帶寬能力。一個沒有經過壓縮的SD視頻流能夠達到270Mbps，大大超過了10/100M以太網以及大部分無線網絡的帶寬。因此必須采用壓縮技術。 目前實用的系統采用了MPEG-4和移動JPEG2000壓縮標準。MPEG-4是最常用的，其壓縮比要高于移動JPEG2000，但是移動質量要差一些。如果需要更好的視頻完整性，則需要采用移動JPEG2000，但這會超出大部分家庭應用的需求。MPEG-4 part 10 (H.264)犧牲了部分壓縮效率，其移動視頻質量要優于標準MPEG-4，是視頻監控最新的發展趨勢。工業類監控系統已經開始采用H.264，它將很快成為家庭系統能夠選用的技術。不管標準如何，視頻壓縮對DSP功能的需求很大。 在視頻監控應用中選擇合適的芯片技術非常重要。例如，H.264 ASSP可用于設計視頻攝像機等大批量消費類應用，也能夠用于視頻監控。同樣，它們也適用于視頻流編碼，但不能進行分析。FPGA是實現多數據流(DVR解碼/編碼)效率最好的技術。一片FPGA能夠對使用H.264的1至16路標準清晰視頻流進行編碼。 圖2. 家庭監控的特性和所采用的典型技術 有的DSP芯片是針對工業視頻監控應用的，對于家庭應用則過于昂貴，且用于分析的帶寬有限，一般只能實現4路甚至更少的視頻流。FPGA還可以用于攝像頭編碼和分析，非常適合多攝像頭服務器和DVR編碼/解碼功能。此外，FPGA功能靈活，除了編碼/解碼之外，還能夠完成各種規模的分析任務。最后，當產量上升時，FPGA還可以轉換為HardCopy ASIC(Altera的結構化ASIC解決方案)，有效地降低了攝像頭或者服務器/DVR的成本和功耗。 家庭監控的未來發展空間非常大。隨著技術的進步，管理將更容易，能夠吸引更多的普通用戶，還可以與其它家用系統集成。隨著DTV的出現，中端IP監控系統的基本處理能力大大超越了其它家庭系統。這種處理能力可以輕松地完成更多的任務，例如入室盜竊/火警系統、家電監視/控制等。最先采用的很可能是支持第三方監視服務的集成安防/監控系統和主人遠程監視系統等。由于FPGA技術十分靈活，容易更新，非常適合這種發展迅速、變化很快的應用。此外，迅速轉換為Altera的HardCopy結構化ASIC后，設備供應商能夠很快地進行調整，提高產量，以滿足消費類應用的需求。 |
