如何嵌入智能功能，使視頻服務器成為智能視頻監控系統的一種產品形態?是各安防設備制造商所關注的焦點，也是本文研究的重點。本文介紹了嵌入式網絡視頻服務器的組成、原理及特點，智能網絡視頻服務器可具備的智能功能及其實現方案，希望讀者喜歡。

　　年代末，隨著多媒體技術、視頻壓縮編碼技術、網絡通訊技術的發展、數字視頻監控系統迅速崛起，從而出現了兩種數字視頻監控系統：一種是以數字錄像設備為核心的視頻監控系統，另一種是以嵌入式網絡視頻服務器為核心的視頻監控系統。

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　　使用嵌入式網絡視頻服務器為核心的網絡視頻監控系統包括視頻服務器、網絡交換機和帶視頻管理軟件的PC機。傳統的模擬攝像機可連接到視頻服務器，這種視頻服務器會將視頻信號數字化并進行編碼壓縮，然后通過網絡接口連接到網絡，將數字視頻信號通過網絡傳送到PC機上，并將視頻信號存儲于PC機的硬盤中。

　　這樣，網絡視頻服務器在保留現有模擬視頻監控設備的同時，能將視頻監視系統平滑升級到基于網絡的視頻監控系統，因而它非常適用于與現存的模擬CCTV(閉路電視監控)系統相集成。由于視頻服務器為模擬視頻設備帶來了全新的功能特性，并徹底消除了系統對于同軸電纜、模擬監視器和DVR等專用設備的依賴。并且，使DVR將不再成為實現錄像功能的必需品，因為在視頻服務器的幫助下，視頻圖像可以通過標準的PC服務器來進行錄制和管理。

　　通常，一臺視頻服務器具備1至4個模擬視頻輸入接口，以用于連接模擬攝像機，同時具備1個以太網接口用于連接到網絡。與單純的網絡攝像機一樣，它包含內置的Web服務器、圖像壓縮芯片以及操作系統等。在這些部件的作用下，模擬視頻輸入將被轉化為數字視頻信號，并編碼壓縮，通過計算機網絡進行傳輸和存儲，從而大大簡化了視頻資源的訪問和管理。

　　除了視頻輸入之外，視頻服務器還可以通過同一個網絡，連接實現其他更多的功能和傳輸更多的信息，其中包括：數字化報警輸入和輸出(I/O接口，可用于觸發服務器啟動錄像功能和傳輸視頻，或者激活外部報警設備如警燈或打開房門等)、音頻、用于串行數據傳輸或PTZ設備控制的串行端口等。并且，通過圖像緩存，視頻服務器還可以發送報警前后的圖像。

　　因此，我們可將能對視頻圖像進行探測分析與識別的智能軟件算法，嵌入到上述的視頻服務器內，就可形成智能網絡視頻服務器這種智能視頻監控的一種產品形態。用這種智能網絡視頻服務器組成的智能網絡視頻監控系統，擁有更好的系統彈性，相對模擬系統而言，可依靠視頻服務器來連接本地的模擬攝像機，并可在通過網絡對其視頻流進行監控和存儲前，對視頻流進行智能分析、數字化、壓縮。這類系統的優勢是數字化和壓縮的過程都在本地完成，此時可通過已連入互聯網的現有網絡設備來傳輸智能數據，以有效降低使用成本。

　　智能網絡視頻服務器同網絡攝像機一樣，也算是網絡視頻監控系統的前端網絡設備，它除可嵌入智能網絡攝像機的一些智能功能外，還可相應嵌入一些較復雜軟件算法的智能功能。這樣，只有各種智能功能的預/報警觸發的視頻數據，才會被傳送到中央監控站，以用于進一步地分析，并采取進一步的響應，或可使用更為復雜的智能分析應用，以降低網絡設備的負載并減少人為錯誤。

　　嵌入式網絡視頻服務器 嵌入式網絡視頻服務器的組成及原理

　　大家知道，嵌入式系統是以應用為中心，軟硬件可裁減的，適應應用系統的一種對功能、可靠性、成本、體積等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。因此可以說，嵌入式網絡視頻服務器也就是為監控系統量體裁衣的專用計算機系統。因為嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬件、嵌入式操作系統及應用軟件系統等組成，它是一種集軟硬件于一體的可獨立工作的設備。嵌入式操作系統是一種實時的，支持嵌入式系統應用的操作系統軟件，它是嵌入式系統極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界面、標準化瀏覽器等。嵌入式操作系統在系統實時高效性、硬件的相關依靠性、軟件固態化及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。一般，嵌入式系統的特點具體表現在：;

　　1、指令精簡，處理速度快

　　由于嵌入式系統為專用系統，因而系統小，指令精簡，處理速度快。

　　2、調用速度快

　　嵌入式系統數據多置于ROM/FLASH緩存內(MEMORY)，且不會被改變，因而穩定性好，調用速度快。

　　3、性能穩定，實時性好

　　由于嵌入式系統是一種集軟硬件于一體的可獨立工作的設備，其軟件固態化，因而系統處理實時性好，性能穩定。

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　　4、適合于大量的視頻數據應用

　　嵌入式系統中的文件管理系統，更比較適合于大量的視頻數據應用。

　　利用上述嵌入式系統特點構建的嵌入式網絡視頻服務器的組成及工作原理框圖，如圖1所示。

　　由圖1可知，嵌入式網絡視頻服務器是由視頻輸入、A/D轉換、嵌入式處理器及ROM/FLASH緩沖存貯器、編碼壓縮模塊、網絡接口等部分組成。當1至4路攝像機(4路以上少見)的視頻信號輸入時，經A/D變換為數字視頻信號后，進入嵌入式處理器的處理或緩存，最后經編碼壓縮模塊處理后，送入網絡接口輸出進入網絡傳輸，到達監控中心或授權用戶。網絡上用戶可以直接用瀏覽器觀看網絡視頻服務器上的攝像機圖像，授權用戶還可以控制攝像機、云臺、鏡頭的動作或對系統配置進行操作等。

　　嵌入式網絡視頻服務器監控系統的特點

　　嵌入式網絡視頻服務器監控系統與其它監控系統比較，有如下特點：

　　1、布控區域廣

　　嵌入式網絡視頻服務器監控系統的網絡接口直接連入網絡，因而沒有線纜長度和信號衰減的限制，同時由于網絡是沒有距離概念的，從而徹底拋棄了地域的概念，所以布控區域廣。

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　　2、系統具有幾乎無限的無縫擴展能力

　　由于所有設備都以IP地址來進行標識，因而增加設備只是意味著IP地址的擴充，所以系統具有幾乎無限的無縫擴展能力。

　　3、可組成非常復雜的監控網絡

　　由于嵌入式網絡視頻服務器監控系統采用基于嵌入式Web服務器系統為核心，它在組網方式上與傳統的模擬監控和基于PC平臺的監控方式有極大的不同。因為Web服務器輸出已完成模擬到數字的轉換并壓縮，且采用統一的協議在網絡上傳輸，因而支持跨網關、跨路由器的遠程視頻傳輸，所以可組成非常復雜的監控網絡。

　　4、系統實時穩定可靠，無需專人管理

　　由于嵌入式Web服務器實際上是基于嵌入式電腦技術，且采用嵌入式實時多任務操作系統，并且其視頻壓縮和Web功能集中到一個體積很小的設備內，可直接連入局域網或廣域網，即插即看，因而使系統的實時性、穩定性、可靠性大大提高，也無需專人管理，非常適合于無人值守的環境。

　　5、系統安裝使用方便，節省電纜

　　由于嵌入式網絡視頻服務器，可以直接連入局域網或廣域網，達到即插即看，從而省掉多種復雜的電纜。并且，視頻服務器系統僅需設置一個IP地址，用戶也無需安裝任何硬件設備，僅用瀏覽器即可觀看，因此系統安裝使用非常方便。

　　6、有網絡帶寬的限制要求

　　在應用嵌入式網絡視頻服務器監控系統時，當監控中心需要同時觀看較多個攝像機圖像時，對網絡帶寬就會有一定的限制要求。但當加進智能化功能的軟件算法后，其網絡只需傳送智能分析識別的視頻數據，從而可節省網絡帶寬而彌補了這一缺陷。

　　智能網絡視頻服務器可具備的智能化功能

　　智能網絡視頻服務器同網絡攝像機一樣，也算是網絡視頻監控系統的前端網絡設備。因此，它除可嵌入上述的智能網絡攝像機的一些智能功能外，還可相應嵌入一些較復雜軟件算法的一些智能功能。其可嵌入的智能功能有：

　　1、可嵌入視頻丟失、變換、模糊的檢測識別與預/報警的智能功能

　　可嵌入視頻丟失、變換、模糊的檢測識別與預/報警等最基本的功能，也是最必須需要的。若網絡視頻服務器連接的攝像機無此功能，就必須嵌入此項智能功能的軟件模塊。有了此項功能，值班人員才能第一時間發現視頻被遮擋或無電源供應而使視頻丟失、監控場景的視頻變換、或焦距丟失等使視頻模糊，從而可消除隱藏的犯罪事件的發生。

　　2、可嵌入能聯動相應防區的其它安全防范設備的綜合安全防范功能

　　一般，視頻監控系統必須要能同門禁探測器、防火與防盜及煤氣與放射線泄漏等安全的報警探測器等系統聯動，以達到綜合化的安全防范目的，這也是最基本的功能。如當接收到門禁探測器、或防火、防盜及煤氣與放射線等泄漏的報警信號時，相應位置的攝像機即可通過可預置云臺自動轉到相應的預置位，以自動進行錄像，并觸發警鈴與燈，進行聲光報警，以實現綜合化的安全防范功能。

　　3、可嵌入對各種天災的檢測識別與預/報警的智能功能

　　在平安城市的建設中，還必須有對城市火災與水災的水位、危房、橋梁易斷處、道路危險路段或鐵路公路旁易發生山石崩、雪崩以及地震站偵測地震等的地方進行檢測、識別與預/報警的智能功能。這通常要安置帶十字刻度標尺的攝像機去進行監測比較方便。因為當視頻設防點的視頻圖像移動到十字標尺設定的某一警告刻度時，所嵌入的智能軟件算法即能自動啟動錄像、定點顯示與預/報警，從而使值班人員能第一時間根據聲光報警去進行查看與處理，以防止各種災害帶來的危害。

　　4、可嵌入視頻移動偵測的檢測識別與預/報警的智能功能

　　在銀行、珠寶店、商店、倉庫、財會室、軍械室、保密室、博物館、油庫、以及一切重要的監控的場所對安全性要求比較高的地方，均需設置視頻移動偵測的預/報警功能。這一功能要能精確地偵測和識別單個物體或多個物體的運動情況，包括其運動方向、運動特征，但要濾除老鼠、貓、狗等小動物以及由光線變化等環境帶來的干擾。并且，為適應特殊時間段各出入口、大廳、停車場等的要求，視頻移動的檢測區域要能單獨地進行開或關。

　　當偵測與識別到是不認識的移動人體侵入時，即自動啟動錄像、定點顯示與預/報警。并能根據其運動情況，自動發送PTZ控制指令，使帶云臺的攝像機能夠自動跟蹤物體。如人體超出該攝像機監控范圍之后，也能自動通知人體所在區域的其它攝像機繼續進行追蹤，直到抓捕罪犯為止。

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　　5、可嵌入自動開關燈光、調整光強與識別有否外人侵入的檢測識別與預/報警的智能功能

　　在黨政機關、學校、企業和大型家居環境，可采用智能視頻分析技術用來消除巨大的電能浪費與安全隱患，如能視天氣情況等自動關閉不必要的燈或打開有人辦公工作的燈或根據需要自動調整燈光的強度，以及自動監控有無外人侵入等。因為智能安防視頻監控系統可隨時計算出在一定的環境中什么位置有人走動或辦公，能自動打開或增強相應位置的燈光，自動關閉或減弱其它位置的燈光。并且在單位或家庭有存入本單位或家庭人員情況的數據庫時，還可用來自動分析與識別這些環境中的人是否與數據庫中己有的一致，如發現有外人侵入時，能及時進行預/報警等。

　　6、可嵌入出入口人數統計與人群注意力及擁堵等的檢測識別與預/報警的智能功能

　　網絡視頻服務器也可嵌入用于商業等用途的人數統計與人群注意力及擁堵等的檢測、識別的智能功能。如廣泛在服務、零售等行業為業主計算某天光顧其店鋪的顧客數量，統計人們在某物體前面停留的時間等，以用來評估新產品或新促銷策略的吸引力，也可以用來計算為顧客提供服務所用的時間等。據此，可協助管理者分析營業情況，或提高服務質量。

　　該項智能化功能，還可用來自動統計和計算穿越國家重要部門、重要出入口或指定區域的人或物體的數量，以及識別人群的整體運動特征，包括速度、方向等，用以避免形成擁塞，或者及時發現可能有打群架等異常情況。其典型的應用場景包括超級市場、火車站、娛樂場所等人員聚集的地方。

　　7、可嵌入非滯留爆炸物的檢測識別與預/報警的智能功能

　　該項智能化功能，主要用于對重要設施或公共場所等處的可疑滯留物體(如化學與爆炸物體)超過預定時間段還未取走等異常行為，進行處理、識別，并鎖定跟蹤與預/報警，從而盡快排除危險品，以保障人民生命和財產的安全。

　　8、可嵌入對人的異常行為的檢測識別與預/報警的智能功能

　　該項智能化功能，主要用于公共場所對人的異常行為的檢測、識別與預/報警，如檢測識別到人翻越院墻與柵攔、持刀槍搶劫、殺人、綁架、突然倒地等異常行為時，即鎖定跟蹤與預/報警，從而能盡快制止事故的發生，以遏制犯罪。

　　9、可嵌入面像、步態、聲音等的檢測識別與預/報警的智能功能

　　面像與步態識別，不像指紋識別與眼虹膜識別等那樣需要人的配合，它可以在離攝像頭有相當遠的距離內在人群中識別出特定的個體。因為它可將捕捉到的面像與步態的視頻或聲音，與數據庫檔案中的面像、步態或聲音的資料進行比對識別，如識別是通揖等逃犯與其他疑犯，則立即會自動啟動錄像與預/報警，并進行跟蹤，直到抓捕為止。該項智能功能，可用于出入口控制與通道管理，如在城市出入口(民航、鐵路與公路站口、輪船碼頭等)、過道、以及軍事、公安、政府、銀行、博物館、珠寶店等重要機密與財產的地方。

　　由上可知，只要將這些檢測與識別的智能功能數據編碼壓縮，并且將檢測與識別的分析結果輸出傳輸到監控中心，同時分發給授權的管理者。以用于進行進一步地分析，并采取進一步的響應，或可使用更為復雜的智能分析應用，以降低網絡設備的負載并減少人為錯誤。

　　智能網絡視頻服務器的實現方案

　　由嵌入式網絡視頻服務器的組成可知，在上述的基礎上，只要再嵌入有智能功能軟件算法的智能功能模塊，即可構成嵌入式智能網絡視頻服務器。其實現方案的組成及工作原理框圖如圖2所示。

　　由圖2可知，當多路監控點的攝像機輸出的視頻信號輸入智能網絡視頻服務器后，即進行A/D轉換，并進行嵌入式處理，一方面將數字視頻圖像信號送入緩存，另一方面送入嵌入所需功能的智能軟件算法模塊進行分析與識別。編碼壓縮模塊一方面將預/報警前的圖像壓縮后送網絡接口進入網絡傳輸;另一方面接受經智能識別需預/報警的圖像進行壓縮再送網絡接口經網絡傳輸到監控中心。這樣，既可節省網絡帶寬資源，又可遏制犯罪的發生。

　　這種智能網絡視頻服務器的網絡視頻監控系統擁有更好的系統彈性，相對模擬系統而言，可依靠視頻服務器來連接本地的模擬攝像機，并可在通過網絡對其視頻流進行監控和存儲前，對視頻流進行數字化、智能分析與識別，然后壓縮傳輸。系統的優勢是數字化和壓縮的過程都在本地完成，此時可通過已連入互聯網的現有網絡設備來傳輸智能數據，從而可有效降低使用成本。

　　智能軟件算法模塊除嵌入各監控點均需要的基本的智能功能外，其不同場景應用的智能功能則應分別嵌入不同的模塊，這一方面便于按需進行組合使用，另一方面避免很多智能功能放一起而需采用高端的價高的IC。因此，只需要進行基本的配置，就可以搜集到特定的智能信息，使管理者更容易決定分派哪些具體的工作。隨著各機構希望能增強他們的視頻系統，不同類型的分布式智能應用可能會被組合到一起。而網絡分布式智能擁有無限的擴展能力，未來的擴展就如同搭積木一樣簡單。

　　結語

　　由上述可知，除了智能網絡攝像機、智能網絡DVR等智能視頻監控的產品形態外，還可組成智能網絡視頻服務器這一智能視頻監控的產品形態。而這一產品形態的優勢也是數字化和壓縮的過程都在本地完成，且智能化的分析識別均是編碼壓縮前的視頻圖像，從而避免了對編碼壓縮后的視頻圖像分析識別的弊病，提高了分析識別的準確率，因而也是智能視頻監控系統較好的一種組成方式。

　　但值得指出的是，一個城市的大型安防監控系統，不可能是一種智能視頻監控的產品形態組成的智能視頻監控系統，而是除智能網絡攝像機、智能網絡DVR、智能網絡視頻服務器這些智能視頻監控的產品形態組成外，還需要后端的智能視頻軟件分析識別管理平臺這一智能產品形態共同構成。