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一、DVS的含義、組成及原理

數(shù)字視頻服務(wù)器（Digital Video Server，DVS）是近幾年發(fā)展起來(lái)的視頻監(jiān)控設(shè)備，它將輸入的模擬視頻信號(hào)數(shù)字化處理后，以數(shù)字信號(hào)的模式傳送至網(wǎng)絡(luò)上的專用設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。由于視頻服務(wù)器能將模擬攝像機(jī)成功地轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，因此它也是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與當(dāng)前模擬系統(tǒng)進(jìn)行整合的最佳途徑。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)逐漸侵吞傳統(tǒng)視頻監(jiān)控設(shè)備的市場(chǎng)份額。盡管數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)（DVR）也具有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，但它主要功能是存儲(chǔ)，因而目前主流的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控設(shè)備還是視頻服務(wù)器DVS。它可以把模擬的音/視頻或者語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并通過(guò)1P網(wǎng)絡(luò)傳送出去，同時(shí)還具有報(bào)警、云臺(tái)控制等諸多的輔助功能。

利用上述嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)，構(gòu)建的嵌入式視頻服務(wù)器DVS的組成及工作原理框圖如圖1所示。

圖1 嵌入式視頻服務(wù)器的組成及工作原理框圖

由圖1可知，嵌入式視頻服務(wù)器DVS由視頻輸入、A/D轉(zhuǎn)換器、嵌入式處理器及ROM/Flash緩沖存儲(chǔ)器、編碼壓縮模塊、網(wǎng)絡(luò)接口等部分組成。當(dāng)1至4路攝像機(jī)（4路以上較少）的視頻信號(hào)輸入時(shí)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號(hào)后，進(jìn)入嵌入式處理器的處理或緩沖存儲(chǔ)器。但是，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)量相當(dāng)龐大，而目前國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，不可能傳輸大量的數(shù)據(jù)流，這就需要對(duì)它進(jìn)行編碼壓縮處理，即在盡量保證圖像清晰度的同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)壓縮，被壓縮后變成小流量的數(shù)據(jù)才能在因特網(wǎng)上傳輸。

因此，數(shù)字視頻信號(hào)最后經(jīng)編碼壓縮模塊處理后，送入網(wǎng)絡(luò)接口輸出進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)傳輸，到達(dá)監(jiān)控中心或授權(quán)用戶。而網(wǎng)絡(luò)部分則需要支持DHCP、DDNS，UPNP和NFS等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)上的用戶可以直接用瀏覽器觀看視頻服務(wù)器上的攝像機(jī)圖像，授權(quán)用戶還可以控制攝像機(jī)、云臺(tái)、鏡頭的動(dòng)作或?qū)ο到y(tǒng)配置進(jìn)行操作等。

二、DVS的特點(diǎn)

目前流行的視頻服務(wù)器的特點(diǎn)如下所述。

（1）線纜連接簡(jiǎn)單，應(yīng)用簡(jiǎn)便。在監(jiān)控?cái)z像機(jī)和DVS之間只需通過(guò)簡(jiǎn)短的傳輸線連接即可，從而可省去長(zhǎng)距離鋪設(shè)線纜的開(kāi)銷。DVS輸出的視頻數(shù)據(jù)只需要一根價(jià)格低廉的5類網(wǎng)絡(luò)線纜，即可通過(guò)11前經(jīng)濟(jì)高效的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)把視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。如果視頻服務(wù)器內(nèi)部有Wi-Fi模塊，采用無(wú)線局域網(wǎng)方式的話，還可省去5類網(wǎng)絡(luò)線纜。如某DVS產(chǎn)品采用1路D1/CIF視頻輸入，壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用H.264編碼技術(shù)，兼容PAL制和NTSC制式，音頻采集標(biāo)準(zhǔn)為8K>16bitPCM，采用高度集成ARM9和DSP的處理器芯片，數(shù)據(jù)可采用100Mbps網(wǎng)絡(luò)接口或者無(wú)線Wi-Fi傳輸（Wi-Fi支持802.11a/b/g通信協(xié)議），同時(shí)內(nèi)部還含有3G功能模塊，可以使視頻服務(wù)器和3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合。因此，能使用戶選擇通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，充分體現(xiàn)了視頻服務(wù)器應(yīng)用簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。

（2）能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，節(jié)約監(jiān)控成本。視頻服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，只要是能夠上網(wǎng)的地方就可以瀏覽畫(huà)面，所有的視頻信息，無(wú)論是實(shí)時(shí)的還是已經(jīng)錄制下來(lái)的，都可以在世界的任何角落安全地獲得。只要是采用配套的解碼器，就可以不需要計(jì)算機(jī)設(shè)備直接傳輸?shù)诫娨晧Φ确绞綖g覽，因而它能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，且極大地節(jié)約遠(yuǎn)程監(jiān)控的成本。

（3）有強(qiáng)大的中心控制能力。大家知道，只要利用一臺(tái)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的視頻服務(wù)器和一套控制管理應(yīng)用軟件，就可以使整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行。這時(shí)，用戶只要打開(kāi)一臺(tái)與因特網(wǎng)連接的電腦上的客戶端程序，在里面輸入對(duì)應(yīng)的視頻服務(wù)器的IP地址，就可以進(jìn)行全面遠(yuǎn)程監(jiān)視。任何經(jīng)授權(quán)客戶都可直接訪問(wèn)任意攝像機(jī)，也可通過(guò)中央服務(wù)器訪問(wèn)所需監(jiān)視的圖像。如某DVS產(chǎn)品配有客戶端管理應(yīng)用軟件，可以支持網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，而且在萬(wàn)一網(wǎng)絡(luò)升級(jí)無(wú)法進(jìn)行的情況下也能支持USB2.0通過(guò)U盤(pán)升級(jí)，這也充分體現(xiàn)了視頻服務(wù)器有強(qiáng)大的中心控制能力的特點(diǎn)。

（4）能將多通道、網(wǎng)絡(luò)傳輸、錄像與播放等功能簡(jiǎn)單集成網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用廣泛。視頻服務(wù)器能將多通道、網(wǎng)絡(luò)傳輸、錄像與播放等功能簡(jiǎn)單集成網(wǎng)絡(luò)，它除用于安防網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)外，還廣泛用于非安防監(jiān)控領(lǐng)域。如現(xiàn)在已廣泛用于電視領(lǐng)域中，因?yàn)槔靡曨l服務(wù)器可以構(gòu)建自動(dòng)播出系統(tǒng)，并可實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播。這是由于視頻服務(wù)器能將多通道、錄制與播放等功能集于一體，容易實(shí)現(xiàn)向前或向后的變速播放；它又具有非線性設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，查找素材方便；素材可由多個(gè)輸出通道共享；可同時(shí)或相繼調(diào)出播放等。同時(shí)，也非常適用于延時(shí)播出和視頻點(diǎn)播等領(lǐng)域。

（5）可易于升級(jí)與全面擴(kuò)展。視頻服務(wù)器DVS易于升級(jí)與全面擴(kuò)展，如可以支持網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，可輕松添加攝像機(jī)，中心服務(wù)器也能夠方便升級(jí)到更快速的處理器、更大容量的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，以及更大帶寬等。實(shí)際上，視頻服務(wù)器的擴(kuò)展性非常好，可以從一臺(tái)擴(kuò)充到上千臺(tái)的容量，可以無(wú)限制地提供實(shí)時(shí)的用戶；可選擇幀率輸出。

（6）具有經(jīng)濟(jì)高效的架構(gòu)，系統(tǒng)維耗費(fèi)低。視頻服務(wù)器具有更加經(jīng)濟(jì)高效的、基礎(chǔ)的架構(gòu)，現(xiàn)在的大多數(shù)設(shè)備都由雙絞線接入，這就為視頻服務(wù)器提供了很好的前期準(zhǔn)備。只需接入網(wǎng)絡(luò)線，就可以使所有的數(shù)據(jù)、視頻、聲音及控制通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸和管理。

視頻服務(wù)器是目前所有的攝像機(jī)安裝方式中最為經(jīng)濟(jì)型的選擇，它基于開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這就使它對(duì)比于DVR的優(yōu)勢(shì)得以凸顯。如需存儲(chǔ)圖像信息即可加一塊硬盤(pán)，而它簡(jiǎn)捷的安裝和簡(jiǎn)單的維護(hù)卻是DVR所不能比擬的，因而系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用低。

三、DVS的發(fā)展方向

數(shù)字視頻服務(wù)器DVS還必須朝向高清、前端存儲(chǔ)、無(wú)線和特殊防護(hù)，以及增加視頻內(nèi)容分析的智能化方向發(fā)展。

（1）要高清化。高清的視頻服務(wù)器必須滿足高清的需求，其核心編碼芯片必須支持高清視頻分辨率的輸出，對(duì)于總線或采集芯片的處理也不能對(duì)高清的流量產(chǎn)生影響。此外，一般的BNC滿足不了高清視頻傳輸，因而必須配備高清輸入端口，即具備如VGA、DVI、HDMI等接口，這些接口都可以支持到高清以上。

（2）要有前端存儲(chǔ)。前端存儲(chǔ)是近幾年興起的一項(xiàng)功能需求，其基本的要求是將錄像文件可以在一定時(shí)間段內(nèi)在視頻服務(wù)器內(nèi)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)的介質(zhì)可以是CF卡、SD卡、IDE硬盤(pán)、SATA硬盤(pán)等。前端錄像的設(shè)置，通常也可以在雙碼流的情況下操作，可單獨(dú)對(duì)前端進(jìn)行錄像分辨率、碼流的設(shè)定，并且可設(shè)置響應(yīng)的觸發(fā)條件，如報(bào)警觸發(fā)、定時(shí)觸發(fā)、手動(dòng)觸發(fā)、繼電器觸發(fā)等類型。

（3）要能無(wú)線監(jiān)控。無(wú)線監(jiān)控在目前應(yīng)用得比較普遍，除了可以使用無(wú)線發(fā)射器和接收器來(lái)連接外，視頻服務(wù)器還可以內(nèi)置無(wú)線模塊，以實(shí)現(xiàn)短距離的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，以滿足短距離無(wú)線監(jiān)控的需求。目前，第三代數(shù)字通信在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上都得到了提升，它能夠在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游，并處理圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體形式，因此也需要視頻服務(wù)器能夠融入其中。

（4）要能面向特殊的環(huán)境應(yīng)用。在當(dāng)前監(jiān)控設(shè)備應(yīng)用廣泛的情況下，一些特殊的環(huán)境應(yīng)用也需要視頻服務(wù)器有特殊的防護(hù)措施來(lái)保證實(shí)施。如海港，在應(yīng)用視頻服務(wù)器時(shí)就需要特殊的防腐蝕處理，部分條件惡劣的海港，其濕度幾乎能達(dá)到98%，鹽霧等級(jí)也較高；在亞熱帶及熱帶區(qū)域，溫度達(dá)40°C以上等。在這種高溫、高濕、高鹽度的情況下，金屬就容易被腐蝕，容易造成電路板短路，接口處也容易生銹，因而視頻服務(wù)器必須要有特殊的防護(hù)措施。

（5）要智能化。是整個(gè)安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向，因此數(shù)字視頻服務(wù)器DVS必須要增加智能化功能，即針對(duì)前端采集的視頻信息進(jìn)行分析處理與識(shí)別，以代替人來(lái)分析一些事物，如攝像機(jī)工作不正常、有遺留化學(xué)與爆炸物體、非法跨越圍欄、汽車違章等人與物的異常等，這尤其在卡口檢查、圍欄警戒，博物館布控等一些特定的領(lǐng)域比較實(shí)用。

四、網(wǎng)絡(luò)DVS智能化的實(shí)現(xiàn)框架

由嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的組成可知，在上述的基礎(chǔ)上，只要再嵌入具有智能功能軟件算法的智能功能模塊，即可構(gòu)成嵌入式智能網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。其實(shí)現(xiàn)方案的組成及工作原理框圖如圖2所示。

圖2 實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器方案的組成及工作原理框圖

由圖2可知，當(dāng)多路監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)輸入智能網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器后，即進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行嵌入式處理，一方面將數(shù)字視頻圖像信號(hào)送入緩沖存儲(chǔ)器，另方面送入嵌入所需功能的智能軟件算法模塊進(jìn)行分析與識(shí)別。編碼壓縮模塊一方面將預(yù)/報(bào)警前的圖像壓縮后送網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)傳輸，另一方面接收經(jīng)智能識(shí)別需預(yù)/報(bào)警的圖像進(jìn)行壓縮再送到網(wǎng)絡(luò)接口經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。這樣，既可節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，又可遏制犯罪的發(fā)生。

這種智能網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)擁有更好的系統(tǒng)彈性，相對(duì)模擬系統(tǒng)而言，可依靠視頻服務(wù)器來(lái)連接本地的模擬攝像機(jī)，并可在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其視頻流進(jìn)行監(jiān)控和存儲(chǔ)前，對(duì)視頻流進(jìn)行數(shù)字化、智能分析與識(shí)別，然后壓縮傳輸。系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是數(shù)字化和壓縮的過(guò)程都在本地完成，此時(shí)可通過(guò)已連入互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)傳輸智能數(shù)據(jù)，從而有效降低使用成本。

智能軟件算法模塊除嵌入各監(jiān)控點(diǎn)均需要的基本的智能功能外，其不同場(chǎng)景應(yīng)用的智能功能則應(yīng)分別嵌入不同的模塊，這一方面便于按需進(jìn)行組合使用，另一方面可避免很多智能功能放一起而需要采用高端的IC。因此，只需要進(jìn)行基本的配置，就可以搜集特定的智能信息，使管理者更容易決定分派哪些具體的工作。隨著各機(jī)構(gòu)希望能增強(qiáng)其視頻系統(tǒng)，不同類型的分布式智能應(yīng)用可能會(huì)被組合到一起，而網(wǎng)絡(luò)分布式智能擁有無(wú)限的擴(kuò)展能力，未來(lái)的擴(kuò)展就如同搭積木一樣簡(jiǎn)單。