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摘要:本文立足于回顾数字监控历史,分析其发展过程中出现的问题,展望其更加广阔的未来前景。希望通过这样的分享,能够使业界人士对于以数字监控为主导的安防系统的发展方向有所把握。本文网络版地址:http://www.eepw.com.cn/article/146815.htm
关键词:安防;数字;通用处理器;视频编解码
“云来物往”之前世今生
纵观数字视频监控的技术演进阶段,如图1所示,按照时间和特性的推进而上升。我们可以看到不同阶段的产品和系统各有其局限和特性,并从低向高不断演进,最终在云计算和物联网的应用上实现了大融合。
最早的视频监控就是闭路电视,可以观察和跟踪现场的任何活动,但是直到有录像设备(VCR)才有真正意义的视频监控系统。因为采集视频进行存储以便追溯才是监控的实质,没有VCR的电视无异于一套电子镜子。这种系统可称为模拟CCTV,曾经存在了相当长的时期,但由于属于封闭系统,即使可通过视频矩阵设备支持多通道,但范围非常有限,因此离网络化还相去甚远,更何况成本过于昂贵。所有这些不足使得人们有所期待,对数字技术寄予了更多的期望。
数字监控随着数字时代的到来已全面展开,然而视频监控的数字化却没有如门禁、消防、遥测等其它安防设备那么迅速,直到硬盘录像机(DVR)的出现。DVR首先是解决了对模拟摄像机视频信号的数字化压缩,并以数据格式存储在硬盘上。这种数字系统可称为CCTV+DVR,最初的DVR产品形态为在PC机上插视频压缩卡,后来的嵌入式DVR产品为以视频压缩处理器和主处理器CPU一体化设备。无论哪种DVR都可支持系统网络化,并且单台就可支持多个数字视频通道,于是系统成本也大大降低。值得一提的是,在数字视频产品推出之初,图像质量还是强差人意的MPEGl压缩格式,分辨率仅为CIF,即VCD式的水平,所以难以取代模拟CCTV。之后也有基于MPEG2的产品可达到D1,即DVD式的水平,但所需要存储的数据量太大,若进行网络传输则需太大带宽,所以难以普及。
数字视频技术的提升为DVR的发展开辟了道路,这就是MPEG4压缩技术的兴起,以及H.264压缩技术后来居上。而促成这一进程的重要因素就是通用媒体处理器的出现,其中的佼佼者是TI公司的DM系列平台。由于数字视频压缩需要很大的计算量,所以需要采用嵌入式的高速处理器。由于广电的需要,MPEGl和MPEG2都有专用芯片,只是解码因需求大相对便宜,而编码则较为昂贵。之后面向MPEG4开始有一些专用芯片问世,但由于当时的数字视频编解码标准还在不断完善,而对于监控和有些特殊要求,所以高集成度的通用媒体处理器就应运而生。DM642是第一颗集成多个视频接口的通用DSP,为许多中国企业赶超国际水平铺平了道路,实现了由MPEG4到H.264技术的飞跃,特别是具有中国自主知识产权的AVS也因之得到发展,从而使中国在高级数字视频编解码技术上有了话语权。
TI凭借DM642和随后推出的达芬奇(Davinci)系列媒体处理器,在数字视频监控的各个阶段扮演了重要角色。随着互联网的普及和深入人心,网络化成了数字监控的趋势,监控系统需要支持网络存储,并且对于网络能力有了更高的要求,同时每通道成本要处于较低的水平,于是混合IP和CCTV的系统开始成为主流。随着网络摄像机技术日趋成熟,并且以SoC单片媒体处理器系统为主力的DM6446和DM36x平台促进了100%基于IP的网络摄像机IPNC的广泛应用,通过软件密集度的提高,视频可智能化的实现,通道成本再降低,以及采用网络以太网低供电等低功耗方式。至此,数字视频监控系统在结构上由集中式过渡到分布式,这就使得专用的产品形态成为通用的产品形态。如果说,从前监控是独立的一朵朵“云”,所能采集的场景“物”的信息较为有限。那么通过互联网络的监控系统可以连成一大片“云”,而IPNC可以部署到各个角落而使“物”的信息随时随地被传输出去,这无形中就成为了一个笼罩一起的大网,也就带来了不少新的课题。
当更多的实时视频监控信息通过网络连接,首先出现的就是网络安全性问题,毕竟监控涉及到私密和隐私:其次就是视频影响存储和管理,否则监控信息也不能发挥应有的作用;第三需要提高智能视频的实用性,否则更多的人为干预不利于提高监控效率。似乎是不经意间,却也是必然趋向,数字视频监控向上与云计算的视频网络这巨型的“云”走向融合,可谓“顶天”;向下与视频物联网终端结合实现“物”的可视化,可谓“立地”。视频监控在海量云存储、智能规模化、终端微型化方面、物物可视化、超低功耗化可以越走越远,从而全面改变数字监控系统的理念,进而改变整个安防产业的格局。
“云遮物绕”之峰回路转
进入21世纪,当数字化和网络化成为安防行业主流,数字视频监控作为其中的龙头行业带动着新的潮流。然而随着众多从业厂商的参与,市场的竞争也日渐激烈,数字视频监控也逐渐成为大批量生产的商品。DVR和IPNC产品作为两种最重要的数字视频监控终端产品,需求量剧增,而竞争却激化,特别是对于低端产品已显现出“红海”迹象。于是,业界人士惊呼,数字监控已经过早地步入了“微利”时代,其前景难免“云遮雾绕”而堪优。然而,实际情况又是如何呢?不妨着眼于基本的数字安防系统的产品形态组成,如图2所示,系统地分析众多形态的安防产品是如何被纳入数字安防体系中,而该体系又需要如何演进。
在数字安防系统中核心是视频管理系统,DVR和IPNC是其中的通用编解码产品,还有专用的终端编码器产品。另外还有其它传感器,实现接入控制、RFID、生物识别、建筑物控制、POS终端数据等。为了应急通信的需要,还有响应端以配合便携式电脑和手机,或警用PDA。为支持多种视频采集系统保存,数字存储单元尤为重要,用以纪录视频数据和其它传感数据或事物数据。
在这样的系统中有几个问题值得思索。其一,就是产品的特色化问题。这就需要探讨一下技术平台。上一部分曾经提到通用媒体处理器在数字视频监控创新中起到了决定性的作用,那么在产品形态趋于成熟和固定的情况下,是否该是专用芯片ASIC称霸的时候呢?任何事物都有两个方面,ASIC对降低市场准入门槛功不可没,但由此带来的产品同质化问题实在无可奈何。其实,用于视频监控的ASIC也都是SOC结构,主控集成有通用CPU,而视频编解码采用硬件实现,这就限制了其适应性和灵活性。在这方面,TI等公司坚持发展通用媒体处理器平台。 Davinci作为TI的第一个通用SOC媒体处理器平台已经从DM6446标清,经过了DM6467高清,再发展到DM8168多通道高清,其中DM64x系列均集成有ARM9和C64+定点DSP核心。DM81x系列是高集成度通用媒体处理器的一个高峰,单片集成有Cortex A8和c674x浮点和定点兼容DSP核心,还有高性能高清视频接口和PCIe、SATA等高速外围接口。从DM6467开始,视频编解码就通过集成的视频加速器来实现,这是一个软核,可以通过软件升级来不断优化性能。能够同时支持并多种视频格式,如H,264、MPEG4、MPEG2、VCI。对于已开始实施的SVAC视频压缩国家标准的支持,也是TI平台强大兼容性的表现。
再来探讨一下数字视频监控新的增值点。视频压缩曾经具有技术含量,但现在却要让位于智能视频分析。智能视频分析算法很容易在PC机机上实现,不过落实到实用还是需要高性能嵌入式处理器,而这又是非高速DSP莫属的。智能视频将所包含的范围非常广泛,并且通过与视频压缩有机地结合,可以使得数字安防系统更强大、更灵活,同时具有更高的效率。例如,在探讨视频监控分辨率和传输带宽的矛盾时,智能视频分析可以发挥很大的作用。往往在所监视画面没有太大异常时,保持标清的传输即可,而一旦有突发事件发生,则需要有高清,甚至于超高清的视频或影像画面。智能视频内容分析就可以对监控影像进行实时评估,并适时地进行自适应处理,并在特别状况下迅速反应并及时响应,这才能够实现真正的智能监控应用。其它可以联想的应用还有许多,像目标的识别和跟踪,可以通过不同摄像机,跨越不同网络系统。这就需要各个IPNC都具有智能功能,能够实时交互,以有线网络为骨干,无线网络无缝覆盖,这在反恐和维稳中都意义重大。
在智能安防系统中,DSP无处不在,不仅有集成在SOC中的核心,还有超低功耗和低成本的DSP,也可以有超高性能的多核的DSP。视频监控的延伸还有红外遥测的应用,目前红外传感器开发和实用化和降成本上也有国内企业捷足先登,这也为DSP的处理提供了更大的空间。除了视频应用,DSP对于音频和语音的监控也大有可为,与视频应用互动可以尽可能达到万无一失。DSP与各种传感器的紧密结合,在很大程度上便成为物联网末梢最敏感的神经末梢系统,脚踏实地托起安防一片天。
由此可见,数字监控系统方兴未艾,数字安防企业应当避开迷雾而树立“凌云”之志。“风物长宜放眼量”,居高临下,围绕物联网将别有无限的风光。
“云展物华”之柳暗花明
未来的数字监控发展的必由之路一定是“蓝海”路线,尽管市场的大海总是要有“潮起潮落”。数字视频监控融人物联网价值体系,如图3所示,将看到在一片“云展云舒”之下,物联网所涵盖的万千世界,无不呈现“天华物宝”之姿。从一个新的角度来看安防,确实是别有洞天,这里看到的不再是单一的产品和设备,而是完备的价值体系。
从应用和服务的领域来看,数字监控可以针对智能电网、工业自动化、医疗电子、智能农业、公共安全、智能交通、智能环境、智能物流和智能建筑等,这都属于物联网的应用层。面向这些应用,需要构建一个普适计算(Ubiquitous)的WEB网页服务平台,这就要依托于云计算平台。这属于物联网的平台层,这里具有云计算所需超级计算数据中心,还囊括了与云计算有关的所有要素,其中包括云存储、中间件平台、互联网管理、传感器协调、标签分类等。与之相关的是下一代网络系统(NGN)和下一代IP协议(IPv6)网络。作为普适计算接入的有机部分,多种接入方法,包括无线宽带网络(WLAN/WiMax)、常规有线网络(LAN/PSTN/Cable)、LTE网络、G/C网络、无线数字集群网络等,这就是物联网的传输层。传感器网络所涉及的面是直接与各个目标物体相关的,需要大量的传感器网关和更多数量的传感器节点,这都属于物联网的传感层。
数字视频监控便是其中一个组成部分,摄像机也不过是一个视频传感器。安防不可避免地远离了传统的纯硬件时代,高清化、网络化、智能化在大集成的大环境下不断融合各种新技术,项目规划和建设的规模越来越庞大,一个安防大数据的时代将由此到来。实施大数据技术既需要从大项目着眼,也需要从小项目着手。风风火火的智慧城市项目可谓大,其重要组成部分就是视频监控应用,其覆盖范围极其广阔而业务异常复杂,系统仅视频接入数量数以成千上万计,更有甚者可达几十万,力图包涵城市各个区域的方方面面的事务。这些海量数据的采集更是五花八门,需要分门别类通过智能化处理来完成内容提取和信息整理才能有价值,以便适应警务、治安、公交、运输等各行各业对最有效业务的需求,协助正确地进行判断、决策、相应和管理。林林总总的商业小企业和家庭用户(SOHO)对数字视频监控的需求量也非常巨大,借助于云服务的手段整合起来的连锁超市、零售商铺及各种商务网点将不可胜数。基于互联网的平台,实现基于视频监控数据分析,建立潜在风险预警机制不仅可行而且必要。与智慧城市相比其规模恐怕有过之而无不及,特别是更庞杂海量数据的采集、分析、存储及检索的难度非采用普适计算方法不可。当然,真正的大数据时代来临一定伴随着以数据共享、数据挖掘、信息公开为标志的新型数据服务业的发展。所以,数字安防的未来在于系统地不断扩展“云”的云计算和不断延伸“物”的物联网的紧密结合和持之以恒的进取。
那么,是不是相关企业都已做好准备了呢?其实,早在数字视频监控高歌猛进之际,国内的运营商们已经做了不少基础工作,并积极跟进最新视频监控产品的技术成果。构建在物联网的平台层和传输层上的云计算基础设施已经建成并不断扩展,越来越多的视频监控系统的专用网络将汇入强大的公共网络,从而纳入“视频云”的体系。因此,对于众多的安防系统集成商,将在新的体系下更加得心应手地专注于行业细化应用的开发,而不必在网络构建上消耗更多的精力。在不同的智能视频应用中,其实需求也是不尽相同的,而以往的视频监控产品总是希冀以不变应万变,然而这种模式也到了需要改变的时候了。
对于视频监控制造厂商,过去凭一种或一类产品“包打天下”的想法和做法也要调整了。再有就是在开发思想上的两种倾向也要惊醒,其一,不妨归为“左倾”,就是一切都要自己来;其二,不妨归为“右倾”,就是只要交钥匙方案的“拿来主义”。这两种方式可能适用于过去,但面对未来的市场将面临困境。“左倾”将无益于集中资源于特色化应用的开发,“右倾”将无法通过特色化产品增值以取得市场主动。“中间路线”是可取的,那就是在芯片厂商的支持下,通过与具有专长设计公司合作,在成熟的器件和坚实的基础方案之上,有效地缩短产品开发周期,并使之最大程度地适于目标应用。
在当前的高性能通用处理器中,客户面临的选择其实并不多,但由此而对整个研发思想和体系的影响却不小。如果选择专用的ASIC,那么将极大地限制了产品的灵活性和拓展性,尽管一些大量消费类平台也标榜为多个高速CPU核心和高清视频解码能力,当对于数字视频监控多制式编解码智能化需求相去甚远。如果选择最通用的CPU,或干脆采用PC机和服务器,那么开发各种视频智能软件不在话下,但实用和功耗上就是个大问题,即便是采用所谓“嵌入式”的通用高性能CPU,其主板的小型化也非易事,从来也没有成为数字视频监控的主流。如果选择硬件可编程的FPGA,固然有了较强的灵活性,但在功耗上并没有实质性的改善,而且在其产品升级和开发手段上,数字视频监控的问题并没有得到过很好解决。如果选择软件可编程的DSP,那么无论是选择空间和发展方向都具有广阔的天地。
最后谈论一下TI一个为业界广泛接受、可服务于更多物联网终端设备的DSP平台,这就是OMAPLl3x和C674x。或许这里有个困惑,编号差异如此大的两个DSP是什么关系?答案很简单,二者管脚兼容,属于同一个架构。
C674x是一个浮点DSP,而OMAPL13x则集成了一个ARM9,这就为客户提供了更多的选择性,可用一种设计支持不同产品。其应用具有很大的跨度,如数字对讲机、自动验钞机、数字新音频处理、电力保护设备、微型通信基站等等。还在虹膜识别应用中崭露头角,如N4为TI第三方Iritech基于单片C6748或OMAPL138虹膜识别模块,其中前者支持USB和UART接口,而后者支持IP网络。
关键词:安防;数字;通用处理器;视频编解码
“云来物往”之前世今生
纵观数字视频监控的技术演进阶段,如图1所示,按照时间和特性的推进而上升。我们可以看到不同阶段的产品和系统各有其局限和特性,并从低向高不断演进,最终在云计算和物联网的应用上实现了大融合。
最早的视频监控就是闭路电视,可以观察和跟踪现场的任何活动,但是直到有录像设备(VCR)才有真正意义的视频监控系统。因为采集视频进行存储以便追溯才是监控的实质,没有VCR的电视无异于一套电子镜子。这种系统可称为模拟CCTV,曾经存在了相当长的时期,但由于属于封闭系统,即使可通过视频矩阵设备支持多通道,但范围非常有限,因此离网络化还相去甚远,更何况成本过于昂贵。所有这些不足使得人们有所期待,对数字技术寄予了更多的期望。
数字监控随着数字时代的到来已全面展开,然而视频监控的数字化却没有如门禁、消防、遥测等其它安防设备那么迅速,直到硬盘录像机(DVR)的出现。DVR首先是解决了对模拟摄像机视频信号的数字化压缩,并以数据格式存储在硬盘上。这种数字系统可称为CCTV+DVR,最初的DVR产品形态为在PC机上插视频压缩卡,后来的嵌入式DVR产品为以视频压缩处理器和主处理器CPU一体化设备。无论哪种DVR都可支持系统网络化,并且单台就可支持多个数字视频通道,于是系统成本也大大降低。值得一提的是,在数字视频产品推出之初,图像质量还是强差人意的MPEGl压缩格式,分辨率仅为CIF,即VCD式的水平,所以难以取代模拟CCTV。之后也有基于MPEG2的产品可达到D1,即DVD式的水平,但所需要存储的数据量太大,若进行网络传输则需太大带宽,所以难以普及。
数字视频技术的提升为DVR的发展开辟了道路,这就是MPEG4压缩技术的兴起,以及H.264压缩技术后来居上。而促成这一进程的重要因素就是通用媒体处理器的出现,其中的佼佼者是TI公司的DM系列平台。由于数字视频压缩需要很大的计算量,所以需要采用嵌入式的高速处理器。由于广电的需要,MPEGl和MPEG2都有专用芯片,只是解码因需求大相对便宜,而编码则较为昂贵。之后面向MPEG4开始有一些专用芯片问世,但由于当时的数字视频编解码标准还在不断完善,而对于监控和有些特殊要求,所以高集成度的通用媒体处理器就应运而生。DM642是第一颗集成多个视频接口的通用DSP,为许多中国企业赶超国际水平铺平了道路,实现了由MPEG4到H.264技术的飞跃,特别是具有中国自主知识产权的AVS也因之得到发展,从而使中国在高级数字视频编解码技术上有了话语权。
TI凭借DM642和随后推出的达芬奇(Davinci)系列媒体处理器,在数字视频监控的各个阶段扮演了重要角色。随着互联网的普及和深入人心,网络化成了数字监控的趋势,监控系统需要支持网络存储,并且对于网络能力有了更高的要求,同时每通道成本要处于较低的水平,于是混合IP和CCTV的系统开始成为主流。随着网络摄像机技术日趋成熟,并且以SoC单片媒体处理器系统为主力的DM6446和DM36x平台促进了100%基于IP的网络摄像机IPNC的广泛应用,通过软件密集度的提高,视频可智能化的实现,通道成本再降低,以及采用网络以太网低供电等低功耗方式。至此,数字视频监控系统在结构上由集中式过渡到分布式,这就使得专用的产品形态成为通用的产品形态。如果说,从前监控是独立的一朵朵“云”,所能采集的场景“物”的信息较为有限。那么通过互联网络的监控系统可以连成一大片“云”,而IPNC可以部署到各个角落而使“物”的信息随时随地被传输出去,这无形中就成为了一个笼罩一起的大网,也就带来了不少新的课题。
当更多的实时视频监控信息通过网络连接,首先出现的就是网络安全性问题,毕竟监控涉及到私密和隐私:其次就是视频影响存储和管理,否则监控信息也不能发挥应有的作用;第三需要提高智能视频的实用性,否则更多的人为干预不利于提高监控效率。似乎是不经意间,却也是必然趋向,数字视频监控向上与云计算的视频网络这巨型的“云”走向融合,可谓“顶天”;向下与视频物联网终端结合实现“物”的可视化,可谓“立地”。视频监控在海量云存储、智能规模化、终端微型化方面、物物可视化、超低功耗化可以越走越远,从而全面改变数字监控系统的理念,进而改变整个安防产业的格局。
“云遮物绕”之峰回路转
进入21世纪,当数字化和网络化成为安防行业主流,数字视频监控作为其中的龙头行业带动着新的潮流。然而随着众多从业厂商的参与,市场的竞争也日渐激烈,数字视频监控也逐渐成为大批量生产的商品。DVR和IPNC产品作为两种最重要的数字视频监控终端产品,需求量剧增,而竞争却激化,特别是对于低端产品已显现出“红海”迹象。于是,业界人士惊呼,数字监控已经过早地步入了“微利”时代,其前景难免“云遮雾绕”而堪优。然而,实际情况又是如何呢?不妨着眼于基本的数字安防系统的产品形态组成,如图2所示,系统地分析众多形态的安防产品是如何被纳入数字安防体系中,而该体系又需要如何演进。
在数字安防系统中核心是视频管理系统,DVR和IPNC是其中的通用编解码产品,还有专用的终端编码器产品。另外还有其它传感器,实现接入控制、RFID、生物识别、建筑物控制、POS终端数据等。为了应急通信的需要,还有响应端以配合便携式电脑和手机,或警用PDA。为支持多种视频采集系统保存,数字存储单元尤为重要,用以纪录视频数据和其它传感数据或事物数据。
在这样的系统中有几个问题值得思索。其一,就是产品的特色化问题。这就需要探讨一下技术平台。上一部分曾经提到通用媒体处理器在数字视频监控创新中起到了决定性的作用,那么在产品形态趋于成熟和固定的情况下,是否该是专用芯片ASIC称霸的时候呢?任何事物都有两个方面,ASIC对降低市场准入门槛功不可没,但由此带来的产品同质化问题实在无可奈何。其实,用于视频监控的ASIC也都是SOC结构,主控集成有通用CPU,而视频编解码采用硬件实现,这就限制了其适应性和灵活性。在这方面,TI等公司坚持发展通用媒体处理器平台。 Davinci作为TI的第一个通用SOC媒体处理器平台已经从DM6446标清,经过了DM6467高清,再发展到DM8168多通道高清,其中DM64x系列均集成有ARM9和C64+定点DSP核心。DM81x系列是高集成度通用媒体处理器的一个高峰,单片集成有Cortex A8和c674x浮点和定点兼容DSP核心,还有高性能高清视频接口和PCIe、SATA等高速外围接口。从DM6467开始,视频编解码就通过集成的视频加速器来实现,这是一个软核,可以通过软件升级来不断优化性能。能够同时支持并多种视频格式,如H,264、MPEG4、MPEG2、VCI。对于已开始实施的SVAC视频压缩国家标准的支持,也是TI平台强大兼容性的表现。
再来探讨一下数字视频监控新的增值点。视频压缩曾经具有技术含量,但现在却要让位于智能视频分析。智能视频分析算法很容易在PC机机上实现,不过落实到实用还是需要高性能嵌入式处理器,而这又是非高速DSP莫属的。智能视频将所包含的范围非常广泛,并且通过与视频压缩有机地结合,可以使得数字安防系统更强大、更灵活,同时具有更高的效率。例如,在探讨视频监控分辨率和传输带宽的矛盾时,智能视频分析可以发挥很大的作用。往往在所监视画面没有太大异常时,保持标清的传输即可,而一旦有突发事件发生,则需要有高清,甚至于超高清的视频或影像画面。智能视频内容分析就可以对监控影像进行实时评估,并适时地进行自适应处理,并在特别状况下迅速反应并及时响应,这才能够实现真正的智能监控应用。其它可以联想的应用还有许多,像目标的识别和跟踪,可以通过不同摄像机,跨越不同网络系统。这就需要各个IPNC都具有智能功能,能够实时交互,以有线网络为骨干,无线网络无缝覆盖,这在反恐和维稳中都意义重大。
在智能安防系统中,DSP无处不在,不仅有集成在SOC中的核心,还有超低功耗和低成本的DSP,也可以有超高性能的多核的DSP。视频监控的延伸还有红外遥测的应用,目前红外传感器开发和实用化和降成本上也有国内企业捷足先登,这也为DSP的处理提供了更大的空间。除了视频应用,DSP对于音频和语音的监控也大有可为,与视频应用互动可以尽可能达到万无一失。DSP与各种传感器的紧密结合,在很大程度上便成为物联网末梢最敏感的神经末梢系统,脚踏实地托起安防一片天。
由此可见,数字监控系统方兴未艾,数字安防企业应当避开迷雾而树立“凌云”之志。“风物长宜放眼量”,居高临下,围绕物联网将别有无限的风光。
“云展物华”之柳暗花明
未来的数字监控发展的必由之路一定是“蓝海”路线,尽管市场的大海总是要有“潮起潮落”。数字视频监控融人物联网价值体系,如图3所示,将看到在一片“云展云舒”之下,物联网所涵盖的万千世界,无不呈现“天华物宝”之姿。从一个新的角度来看安防,确实是别有洞天,这里看到的不再是单一的产品和设备,而是完备的价值体系。
从应用和服务的领域来看,数字监控可以针对智能电网、工业自动化、医疗电子、智能农业、公共安全、智能交通、智能环境、智能物流和智能建筑等,这都属于物联网的应用层。面向这些应用,需要构建一个普适计算(Ubiquitous)的WEB网页服务平台,这就要依托于云计算平台。这属于物联网的平台层,这里具有云计算所需超级计算数据中心,还囊括了与云计算有关的所有要素,其中包括云存储、中间件平台、互联网管理、传感器协调、标签分类等。与之相关的是下一代网络系统(NGN)和下一代IP协议(IPv6)网络。作为普适计算接入的有机部分,多种接入方法,包括无线宽带网络(WLAN/WiMax)、常规有线网络(LAN/PSTN/Cable)、LTE网络、G/C网络、无线数字集群网络等,这就是物联网的传输层。传感器网络所涉及的面是直接与各个目标物体相关的,需要大量的传感器网关和更多数量的传感器节点,这都属于物联网的传感层。
数字视频监控便是其中一个组成部分,摄像机也不过是一个视频传感器。安防不可避免地远离了传统的纯硬件时代,高清化、网络化、智能化在大集成的大环境下不断融合各种新技术,项目规划和建设的规模越来越庞大,一个安防大数据的时代将由此到来。实施大数据技术既需要从大项目着眼,也需要从小项目着手。风风火火的智慧城市项目可谓大,其重要组成部分就是视频监控应用,其覆盖范围极其广阔而业务异常复杂,系统仅视频接入数量数以成千上万计,更有甚者可达几十万,力图包涵城市各个区域的方方面面的事务。这些海量数据的采集更是五花八门,需要分门别类通过智能化处理来完成内容提取和信息整理才能有价值,以便适应警务、治安、公交、运输等各行各业对最有效业务的需求,协助正确地进行判断、决策、相应和管理。林林总总的商业小企业和家庭用户(SOHO)对数字视频监控的需求量也非常巨大,借助于云服务的手段整合起来的连锁超市、零售商铺及各种商务网点将不可胜数。基于互联网的平台,实现基于视频监控数据分析,建立潜在风险预警机制不仅可行而且必要。与智慧城市相比其规模恐怕有过之而无不及,特别是更庞杂海量数据的采集、分析、存储及检索的难度非采用普适计算方法不可。当然,真正的大数据时代来临一定伴随着以数据共享、数据挖掘、信息公开为标志的新型数据服务业的发展。所以,数字安防的未来在于系统地不断扩展“云”的云计算和不断延伸“物”的物联网的紧密结合和持之以恒的进取。
那么,是不是相关企业都已做好准备了呢?其实,早在数字视频监控高歌猛进之际,国内的运营商们已经做了不少基础工作,并积极跟进最新视频监控产品的技术成果。构建在物联网的平台层和传输层上的云计算基础设施已经建成并不断扩展,越来越多的视频监控系统的专用网络将汇入强大的公共网络,从而纳入“视频云”的体系。因此,对于众多的安防系统集成商,将在新的体系下更加得心应手地专注于行业细化应用的开发,而不必在网络构建上消耗更多的精力。在不同的智能视频应用中,其实需求也是不尽相同的,而以往的视频监控产品总是希冀以不变应万变,然而这种模式也到了需要改变的时候了。
对于视频监控制造厂商,过去凭一种或一类产品“包打天下”的想法和做法也要调整了。再有就是在开发思想上的两种倾向也要惊醒,其一,不妨归为“左倾”,就是一切都要自己来;其二,不妨归为“右倾”,就是只要交钥匙方案的“拿来主义”。这两种方式可能适用于过去,但面对未来的市场将面临困境。“左倾”将无益于集中资源于特色化应用的开发,“右倾”将无法通过特色化产品增值以取得市场主动。“中间路线”是可取的,那就是在芯片厂商的支持下,通过与具有专长设计公司合作,在成熟的器件和坚实的基础方案之上,有效地缩短产品开发周期,并使之最大程度地适于目标应用。
在当前的高性能通用处理器中,客户面临的选择其实并不多,但由此而对整个研发思想和体系的影响却不小。如果选择专用的ASIC,那么将极大地限制了产品的灵活性和拓展性,尽管一些大量消费类平台也标榜为多个高速CPU核心和高清视频解码能力,当对于数字视频监控多制式编解码智能化需求相去甚远。如果选择最通用的CPU,或干脆采用PC机和服务器,那么开发各种视频智能软件不在话下,但实用和功耗上就是个大问题,即便是采用所谓“嵌入式”的通用高性能CPU,其主板的小型化也非易事,从来也没有成为数字视频监控的主流。如果选择硬件可编程的FPGA,固然有了较强的灵活性,但在功耗上并没有实质性的改善,而且在其产品升级和开发手段上,数字视频监控的问题并没有得到过很好解决。如果选择软件可编程的DSP,那么无论是选择空间和发展方向都具有广阔的天地。
最后谈论一下TI一个为业界广泛接受、可服务于更多物联网终端设备的DSP平台,这就是OMAPLl3x和C674x。或许这里有个困惑,编号差异如此大的两个DSP是什么关系?答案很简单,二者管脚兼容,属于同一个架构。
C674x是一个浮点DSP,而OMAPL13x则集成了一个ARM9,这就为客户提供了更多的选择性,可用一种设计支持不同产品。其应用具有很大的跨度,如数字对讲机、自动验钞机、数字新音频处理、电力保护设备、微型通信基站等等。还在虹膜识别应用中崭露头角,如N4为TI第三方Iritech基于单片C6748或OMAPL138虹膜识别模块,其中前者支持USB和UART接口,而后者支持IP网络。