IP監控

IP是Internet Protocol（網際網路協定）的縮寫，它是通過計算機網路進行交流的最常用的協定之一。IP監控解決方案就是通過有線或者無線IP網路把視頻信息以數位化的形式來進行傳輸。只要是網路可以到達的地方就一定可以實現視頻監控和記錄，並且這種監控還可以與很多其它類型的系統進行完美的結合。

基本介紹

• 中文名：IP監控
• 外文名：Internet Protoco
• 含義：網際網路協定
• 類型：最常用的協定之一

套用領域

據工業分析師J.P. Freeman 和Co.，Inc.，的分析，僅美國安裝的模擬攝像機就有2，000萬台。而在這2，000萬台中，超過1，500萬台是2002年出售的。在模擬攝像機銷量如日中天的背景下，是逐漸浮出水面並且飛速發展的新一代產品---視頻伺服器。看它的發展勢頭，人們不難預見到它的光輝前景；隨著數位化的理念的逐漸深入人心，在不遠的將來，它一定會取代模擬產品。

視頻伺服器是直接連入IP網路的新一代產品，使用戶可以實現遠程網路上視頻觀看、存儲以及對採集到的圖像信息做出分析以採取相應的措施。預計視頻伺服器在2007年將占到市場的一半份額，到2005年，全球網路視頻市場將有望達到7億9千萬美元。

無論是由模擬攝像機加視頻伺服器組成的解決方案，還是單獨由網路攝像機組成的解決方案，或者是兩者混合組成的解決方案，IP監控都已被證明是一種極具吸引力的解決方案。在越來越多的原有行業套用中，這種革命性的技術正在逐步取代傳統的監控系統，在提高安全性的同時也進一步的降低了成本；而在許多新的套用領域，它還是第一次用到，也因此開創和激發了許多新的市場。

正是由於它系統的可擴展性，IP監控逐漸鞏固了其在現有監視和遠程監控行業套用的地位，也加速了在其他新興行業的套用，具體包括：

教育：遠程監控學校的操場、走廊、大廳以及教室，也包括對一些建築物的監控；

交通：遠程監控火車站、鐵路軌道、高速公路以及機場的安全；

銀行：套用於銀行各分支機構或者是街頭的ATM取款機，替代繁冗的傳統安全監視手段； 政府：安保和監視套用，通常集成到已有的系統中；

商場：對各大型超市的分支機構進行安全監視和遠程管理，方便快速高效的管理；

工業：對生產線、後勤部門、庫房存儲系統進行監控，提高了廠區的安全性。

IP監控技術的套用

在最新的IP監控技術中，遠程監控系統、數字金屬板自動識別系統、面部識別系統、事件探測系統和智慧型圖像還原系統得到了充分地利用。本文為高科技終端用戶提供了IP技術中應用程式的詳細介紹。
隨著人們安防意識的不斷提高，中央監控系統越來越多地用來解決由暴力、犯罪和恐怖事件引起的大量社會問題，用於完善中央監控系統的設備也逐漸增多。研發一種具有綜合性能的系統變得尤為重要。目前，IP和網際視頻技術既可以用來解決傳統CCTV監控系統中視頻傳輸和圖像保存問題，還能夠為終端用戶提供更豐富、更全面的技術支持。
IP技術對CCTV監控系統的技術支持主要體現在遠程監控系統、自動數字金屬板識別系統、面部識別系統、事件探測系統和智慧型圖像還原系統。用於CCTV監控系統中的攝像技術還在不斷地探索中。
IP技術與遠程監控系統
利用廣域安全網和防火牆，IP監控技術能夠在中心遠程管理安全監控系統。甚至一個網路管理員就可以管理所有的區域，極大的節省了人力。同時這種遠程監控技術，也為網路管理員提供了更加安全的工作環境。
IP監控技術能夠提供更多的安全保障，從而使各控制室可以互相支持。蘭尼米得區理事會和聖彼得醫院就是套用這種技術的範例：理事會與醫院的監控系統聯網，當醫院有任何需要時理事會都能夠在第一時間給予幫助。
有了IP監控技術，安全管理員和CCTV監控員就不用24 小時守在值班室和控制室。只要給每個管理員配備一個攜帶型口袋PC機，將IP監控系統和CCTV監控系統聯網就可以輕鬆地進行遠程監控。管理員可以在口袋PC機上選出CCTV監控系統的監控畫面收看實時影像，可以開啟或鎖閉安全門，使用行動電話與警方直接通話。而這一切監控活動都不用在控制室完成。無論CCTV監控員和安全管理員身在何處都能實現移動的CCTV監控。
對觸發事件的重要作用
IP監控技術還提供了觸發事件功能。由管理員將設計好的某些動作設定為觸媒，當這些動作被操作時，系統能夠自動識別並採取相應措施。例如，當安全門開關時，或者在某一區域的物體活動時，系統可以根據設定來調節室內光線。
利用IP監控技術，管理員還可以監視觸媒發生的具體地點。比如：如果有人想進入大廈，觸媒就被激活，系統就會通知管理員。而相應的攝像設備會自動對準這一區域，管理員可以實時監控，也可以直接與來訪者對話，讓此人通行或禁止其入內。攝像鏡頭也會自動地記錄下觸媒發生的全過程，以避免管理員由於操作不當而引起的圖像丟失。而且，IP監控技術還允許對已記錄的圖像進行反覆查看，並將發生的事件儲存在系統中以備不時之需。
數字金屬板自動識別系統
數字金屬板自動識別系統（AN-PR）是一種檢驗汽車駕照的圖像處理系統。它廣泛套用在多種多樣的安防和交通領域。利用IP監控技術，ANPR既可以成為獨立的系統操作又可以套用在綜合的CCTV監控系統中。通常，ANPR系統可以檢測120公里/時的超速車輛，其正確傳輸率達到95%以上。ANPR系統還可以根據許多資料庫命令自動進行檢驗工作。當讀取駕照時，ANPR系統自動完成已設定的三個功能：數據檢測功能、黑名單匹配功能和信息匹配功能。
數據檢測功能主要用於將已確定車輛的詳細信息記入資料庫，從中調取關於車輛的詳細資訊，包括車輛所屬的省、市和地區。根據檢測出的結果，得出車輛曾在何時何地登記，這種系統也可管理尚未登記的“野牌照”。該功能經常幫助警方調查路邊拋錨車和可疑車輛。
黑名單匹配功能是將車輛的有關信息與警方黑名單上的可疑車輛信息相對應，一旦相符，操作器就會立即向警方報警。英國西肯特州警方在該州的主幹道路上利用ANPR系統黑名單匹配功能來檢查可疑車輛，短短6個小時中，就檢查出30多起不法案件。
信息匹配功能是將車輛信息與資料庫已記載的車輛信息相對應。當兩組信息相符時，車輛和駕駛員的全部資料就會上傳到管理員。例如：通過運用ANPR系統的信息匹配功能，停車場管理員就可以將請求進入的車輛的信息與已登記車輛信息相比較，並決定是否放行、是否要交停車費等。
ANPR技術系統廣泛套用在CCTV中央監控系統一年的時間，社會影響很大。英國諾坦普頓警察局在鬧市區採用ANPR技術系統，得到了很好的防範效果。在一個月時間裡，交通犯罪率下降了13.2%，破獲了11起盜車案，逮捕42名案犯，並對204起交通違章案件提起了公訴。
面部識別技術能夠自動支持非入侵性面部監控和鑑別。它可以在同一畫面中對多個面孔同時進行鑑別，並與資料庫中已有的記錄進行對照。這種功能不僅能夠預防犯罪，而且還可以很快地分辨出工作人員和VIP客戶。
巡邏保全還可以使用裝配了面部識別技術的攜帶型PC機監控大廈出入情況，對不受歡迎的訪客採取相應措施。
當識別系統發現與資料庫記載不符的入侵者，就會向管理員發出警報，並鎖定入侵者所在位置。在鎖定位置附近巡邏的保全得到通知，及時趕到現場。
對傳統監控系統的挑戰
傳統的中央監控系統依賴於管理員對大量監視器的實時操作。管理員要將已發生事件記錄下來，由於是人為操作，這種傳統的記錄方式很容易丟失。只要每個攝像鏡頭聯網操作，IP監控技術就可以自動地實施監控，並提供了24×7的監視畫面。
利用IP監控技術，計算機可以分辨出鏡頭中出現的事物、人、車輛和具體顏色等等。當發現不正常的事件就可以向操作人員發出警報，從而最大程度地降低損失。
在事件發生後，傳統的CCTV監視系統才能識別，而不是在事件發生的過程中。而所有的恐怖事件都是在多次演練和精密的策劃後才發生的。因而，只有利用由強大資料庫和數據圖像還原系統支持的IP監控技術，我們才能根據潛在的危險因素推測出可能發生的恐怖事件。真正作到防患於未然、未雨綢繆。
智慧型圖像查找系統
隨著IP監控技術地不斷發展，大量攝影設備被用於監控。CCTV中央監控系統也面臨著保存大量儲存特殊內容的視頻檔案。怎樣能釋放更多的資料庫空間，怎樣為管理員提供實時的重要圖像，怎樣儘快地分辨並還原圖像檔案成為傳統CCTV中央監控系統的主要問題。大多數CCTV中央監控系統在監控過程中，錄像帶是無人管理的。事件發生後，帶有犯罪過程的一小段記錄就變得彌足珍貴了。而警方則要花費大量的時間、人力來查找這段記錄。這種人工查找的方式既浪費時間、又容易出現錯誤。使用IP監控技術，就可以在CCTV 監控過程中進行自動標記，為快速查找需要的視頻檔案提供依據。
總之，在CCTV網路監控系統中套用IP監控技術，推動了監控行業在許多領域中的發展。IP 監控技術也彌補了傳統CCTV監控系統中的不足。開發IP監控技術的可行性得到了印證，它對防禦犯罪事件、恐怖事件的發生起到了積極的作用。從公共安全的角度講，IP監控技術為我們能夠有一個更安全的世界提供了良好的技術支持。同時，它也為從事安防事業的工作人員提供了更安全、更高效的工作方式和工作環境。
（本刊譯自英國《今日安全管理》雜誌2003年第6期

十大誤區

IP 監控技術並不具有高度的複雜性，但IP 套用吸取了其本身的安全性，並向神秘的IT 領域進軍。在這種意義上，新的技術和全新的環境對現實構成了威脅並引發爭端。IP 監控直接與DVR抗衡的這一事實引發了諸多問題，其中包括對DVR 技術和模擬攝像機代表最終、也是最好的技術這一當前說法的質疑。

誤區一

“DVR是最新、最好的 CCTV 監控技術。”

實際情況：人們普遍認為DVR 是最新和最好的技術，許多人還認為DVR 是一種全數字網路技術，但事實並非如此.

與VCR相比，DVR具有許多優點：無需更換錄像帶、圖像質量穩定、搜尋快速。但是，到處是模擬電纜，這些電纜可影響圖像質量，且它們相當昂貴。IP 監控具有DVR的所有優點和更多的功能，包括：

·可升級性：IP 監控可以單路攝像機的增加速度由1台攝像機增加到上千台攝像機。與DVR 不同的是，它不會出現 16路的劇增，IP 監控可隨時為各類攝像機提供各種幀速率，並無限制；

·經濟型架構：大多數設備都由雙絞線相連，因此，若利用IP 架構則不需要額外布線（CCTV 安裝項目中一項較大的開支），並管理著數據、視頻、音頻和其他檔案，實現高效、低成本的管理；

·遠程訪問：可在任何地方通過有線或無線網路，來安全地訪問和控制實時或記錄的視頻流；

·攝像機的智慧型性：動態檢測、事件處理、感測器輸入、中繼輸出、時間和日期，以及其他內置功能使攝像機可以做出智慧型判斷，以確定報警傳送的時間和對象，和視頻傳送的時間，甚至幀速率或清晰度等；

·系統成本低：對於許多安裝系統來說，IP監控系統經實踐證明是成本較低的一種系統。開放和標準的網路、伺服器和存儲設備使多個廠商可以參與市場競爭，打破了單一廠商壟斷DVR 市場的局面。此外，只需要較低的外加硬體作為安裝和維護成本，就能獲得較好的性能表現，很清楚，IP 監控可節省相當多的成本。

與一些錯誤說法相反，DVR 並不是最終的解決方案，而是CCTV技術發展上的一個里程碑。實踐證明，IP 監控技術有其先進性，這兩種技術之間存在著很大的不同，如今人們才剛剛認識到這一點。

誤區二

“IP 技術還不成熟。若這種技術更好，那為什麼安防解決方案的供應商們不大力推介這種技術呢？ ”

實際情況：這種錯誤說法引發了許多相關的問題，這些問題都與安防市場的結構和購買方式有很大關係，而與IP 監控解決方案的性能和可靠性關係不大。

IP 監控是一種較新的技術，當前許多有實力的廠商都將DVR 作為一種具有競爭性的解決方案。這些廠商都想保護DVR方面的投資，這是很自然的事情。新技術和新思路要求在集成商、諮詢公司和廠商之間建立一種知識體系和架構，以擺脫當前傳統的想法和程式。我們當中有多少人還記得是何時人們被告知打字機能夠滿足我們所有的要求，是誰需要這些新發明的文字處理器？是否是很遙遠的事情了？讓我們再看一下盒式播放器或VCR，它們已被DVD所取代了，而要想改變已經習慣的技術和思維方式是需要時間的。

IP監控的安裝數量，以及集成商和代理商的數量每天都在增長。市場不久就會發現IP 監控的優越性，以及支持這種系統架構的數量正在飛速增長。

如果這些證據還不夠明確，那么，IBM進軍網路安全市場，Cisco和Proxim也開始研究這一領域等現象進一步肯定了我們的觀點。

誤區三

“IP監控不能滿足企業級套用的要求。”

實際情況：安裝規模越大，系統性能要求越高，則IP監控系統就越能顯示出極強的競爭性和優越性。

在上面得到的IP監控系統的優點中，可升級性是高端用戶所要求的。例如Axis接到的訂單 通常包括200 和300 台以上攝像機的安裝，目前為止最大的數量是1,300 台攝像機，其中一些用在國際機場和監獄等高安全性的地方。這種錯誤說法很容易被糾正：IP 監控的套用案例證明，它完全可以滿足企業級的要求。實際上，政府和機場等大型監控系統的契約中都提定IP 是首選的架構，而12個月之前，情況還不是這樣。

誤區四

“網路視頻圖像質量沒有模擬的好。”

實際情況：質量好的網路攝像機帶有與模擬攝像機相同的高質圖像感測器 (CCD) 和鏡片。而且，通過採用視頻伺服器，模擬攝像機或現已安裝的模擬攝像機可與IP監控系統結合起來。我們必須要強調，這是說高質量的網路攝像機是供專業部門來使用的。這些高質量的專用網路攝像機不應與低端網路或電腦網路攝像頭混為一談。實際上，這些類型的攝像機在功能上還達不到全功能網路攝像機的水平。

不久之後，當採用了兆象素級的清晰度，網路攝像機和IP 監控技術就將可以提供更高級的圖像質量，而模擬攝像機卻受到NTSC/PAL 標準中0.4 Mpixel 清晰度的限制。

誤區五

“網路攝像機的成本比模擬攝像機高，使IP 監控的費用昂貴。”

實際情況：網路攝像機確實比模擬的貴，因為它們包括相當多的功能，如：數位化、圖像壓縮和智慧型化。如果我們對硬體的總成本進行分析 (攝像機、電纜和錄像設備)， 就可以發現IP監控系統通常比DVR 更有優勢。如果我們把安裝成本考慮進來，因為基於IP的架構在成本上比模擬同軸電纜低很多，所以IP監控系統的優點就更明顯。此外，利用PTZ 控制的系統要求鋪設附加線路，而IP 則不用。乙太網電源是另外一種節約成本的功能，它不需要電源線，並與IT 網路中心的不間斷電源相連。

在Axis於2002年完成的高端安裝項目中，有300 被網路攝像機安裝在非常重要的高安全區，並配有高幀速率的錄像設備。安裝一套完整的IP視頻監控系統的總成本是80萬美元或2700美元/路。同樣的功能，若安裝DVR則成本大約為180萬美元，或6000美元/路，比IP監控系統高2倍還多。

誤區六

“如果我已安裝了模擬攝像頭，那么就不應選用IP監控系統，因為DVR 才是我所需要的。”

實際情況：其實未必如此，視頻伺服器技術可大顯身手。領先的IP 監控廠商不用投入多大的資本就可獲得視頻伺服器。視頻伺服器將模擬視頻信號轉換成網路數字視頻流，就好象是將模擬攝像機轉換成網路攝像機。大多數IP 監控安裝項目包括模擬攝像機、網路視頻伺服器和完全由網路攝像機所組成的單元。具有全部網路功能的系統和已有的模擬攝像機，對於套用先進有的P監控技術來說不會產生什麼障礙。

誤區七

“通過網路傳輸全部的視頻數據將出現過載，使這一技術無法套用。”

實際情況：若只有幾台攝像機，那么現有的高速乙太網(100Mbit)辦公網路通常能滿足所有傳輸要求。對壓縮而言，單個普通網路攝像機的視頻流速度是每秒0.2 到 2.0 Mbit，這取決於壓縮率、大小和幀速率。對任何配置網路攝像機和視頻伺服器的大型系統來說，我們推薦一種分離式網路視頻系統。

鐵路交通系統為例，如果現有的線路很擁擠，那么需要建立另一套線路。就企業規模而言，本地網核心應在千兆乙太網上運行。利用網路交換機和路由器，網路的分割是很容易的。另外，可採取其他特殊的步驟來保證IP 監控技術與系統的整合，而不會對網路增加負擔。

另外，由於網路攝像機內置了智慧型功能，因此可根據事件、活動狀態和時間來確定傳送信息的幀速率。在許多情況下，當視頻有記錄的必要性時，攝像機才通過網路來傳送視頻，這種情況的機率可能只有10%，而有90%的時間是還需要傳送視頻的。

誤區八

“通過IP網路傳輸視頻，以達到安全的目的是不可靠的。”

實際情況：雖然網際網路主要被套用於公共信息的領域，但在配有防火牆、VPN和口令保護等安全措施的情況下，網際網路還可用來傳輸各種敏感信息。銀行和金融機構通常將網際網路作為一種媒體，以在全球範圍內進行金融交易，而且，網際網路已顯示出用於安全監控等方面的套用。與這種新的數位技術完全不同，模擬監控系統無法對信息進行加密或鑑別，使“黑客”很容易訪問到有關信息，甚至還可以在網上竄改信息 (與影片《Ocean"s 11》一樣)。這種情況在安全的IP 網路上是不可能出現的。

誤區九

“IP 監控沒有其他技術可靠；例如當網路癱瘓時。”

實際情況：在60、70年代開發 IP 網路架構的基礎時，提供冗餘能力是首先需要具備的條件。同樣，傳輸鏈路、套用伺服器、存儲器和交換機都有相應的維護階段和可選的通訊路徑。存儲器可被加固，且伺服器可使用備份電源、熱交換RAID 盤、糾錯記憶體和雙模網卡。

這都取決於網路設計者，雖然小型網路不可能配備所有的安全措施，但選擇高質量的網路IT 組件比裝有VCR或DVR的CCTV系統要更可靠。值得注意的是，憑藉標準的伺服器和網路設備，系統更換硬體所用的時間和成本都比專業的DVR解決方案要低。

誤區十

“IP 監控至少還要等五年才能實現。”

實際情況：這種說法是最大的錯誤！從1996年首台網路攝像機問世到目前為止，Axis已安裝了280,000 多路網路視頻，同時人們對IP 監控的興趣及這方面的訂單仍在持續增加。無論是成本、性能、可靠性還是其他方面，IP 監控都是一種成熟的解決方案，並會不斷發展和完善成為未來的核心技術。

關鍵技術點

壓縮編碼

視頻壓縮的目的是在儘可能保證視覺效果的前提下減少視頻數據量。由於視頻是連續的靜態圖像，因此其壓縮編碼算法與靜態圖像的壓縮編碼算法有某些共同之處，但是運動的視頻還有其自身的特性，因此需要考慮幀間相關冗餘性來獲得更大壓縮率。壓縮方式主流是MPEG-4，而H.264因為更好的表現而逐漸為各個廠家爭先採用。真正的H.264壓縮算法並不簡單，可以實現低碼流高清晰度。H.264算法本身就由很多小項組成，如果嚴格按照標準，處理器很難處理過來，因此，各家都是根據自身情況進行最佳化及選擇性開發。

圖像清晰度

圖像清晰度是最直觀的指標，是不同產品編碼壓縮技術的一個直接考量。實際上，脫離了碼流限定而對比清晰度跟脫離了光圈孔徑而比較攝像機照度一樣沒有意義。通常，對於CIF解析度，碼流可以設定在512K比較，對於4CIF解析度，可以設定在1.5M來比較。對於一般場所，4CIF的解析度基本能夠滿足監控需求，其實際效果與500線左右模擬攝像機的清晰度是相當的。百萬高清攝像機越來越熱，而百萬高清攝像機的確可以突破傳統模擬攝像機的技術限制，給我們更多的細節和更大的視野，但是也帶來更高的網路頻寬及存儲空間的需求。因此，在項目中根據特定場所部署一定的百萬像素攝像機可以給用戶帶來全新技術體驗和價值。

升級與擴容

IP監控系統是完全開放的、基於網路的架構，那么，對於存儲設備、管理軟體，部署在哪裡已經不重要，只有前端攝像機等視頻採集設備根據需求現場部署，其他設備理論上在網路上任何節點都可以。相對於模擬系統硬體的核心矩陣，IP監控不再有硬體的核心設備，取代之的是網路和軟體。那么，對於系統的升級、擴容將會少了很多束縛。

系統穩定性

數字視頻的很大一個套用仍然是實時觀看和事後調查，而不穩定的系統將為客戶帶來巨大隱患，沒人知道系統癱瘓時正好會發生什麼大事情，而對於DVR,薄弱環節在硬碟;對於NVR，薄弱環節在網路及伺服器，因此，歸根到底，薄弱環節還是在計算機作業系統及硬碟存儲系統，既然IP數字視頻依附於電腦及硬碟，因此合理規劃系統及適當冗餘是好的辦法，當然，對於DVR及編碼器，還是應該選擇穩定性強的單體設備。

視頻分析

視頻分析技術來源於計算機視覺，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關係，從而使計算機能夠通過圖像處理和分析來理解畫面中的內容，其實質是“自動分析和抽取視頻源中的關鍵信息”。智慧型視頻監控將大量的、枯燥的視頻圖像分析工作交給編碼器或計算機，將保全人員從傳統的監控任務中解脫出來，系統自動探測跟蹤並觸發報警，保全人員只需要進行錄像查看，確認警情並聯絡相關部門採取措施。IP視頻技術將視頻分析的實現成為可能。

網路功能

網路是數字視頻系統建設的最大瓶頸和最需要考慮的環節。網路是高速公路，視頻是車，當然路越寬越好，但這是不可能的，因此，根據車的流量設計路是必須的。視頻流的主要部分是存儲，存儲基本是始終進行的，而監控可能是隨機的，因此在規劃時必須明確存儲伺服器、監控終端在網路節點的位置，進而明確主要監控流、存儲流，來設計網路頻寬分配。對於NVR及DVR，雙碼流是不錯的功能，可以平衡存儲及遠程傳輸的矛盾，雙碼流技術的實現有雙處理器及高頻處理器兩種。