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一、DVS的含義、組成及原理

數(shù)字視頻服務器（Digital Video Server，DVS）是近幾年發(fā)展起來的視頻監(jiān)控設備，它將輸入的模擬視頻信號數(shù)字化處理后，以數(shù)字信號的模式傳送至網(wǎng)絡上的專用設備，從而實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控的目的。由于視頻服務器能將模擬攝像機成功地轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡攝像機，因此它也是網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)與當前模擬系統(tǒng)進行整合的最佳途徑。

隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展及寬帶網(wǎng)絡的普及，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)也會逐漸侵吞傳統(tǒng)視頻監(jiān)控設備的市場份額。盡管數(shù)字硬盤錄像機（DVR）也具有網(wǎng)絡監(jiān)控功能，但它主要功能是存儲，因而目前主流的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控設備還是視頻服務器DVS。它可以把模擬的音/視頻或者語音信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并通過1P網(wǎng)絡傳送出去，同時還具有報警、云臺控制等諸多的輔助功能。

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

圖1 嵌入式視頻服務器的組成及工作原理框圖

由圖1可知，嵌入式視頻服務器DVS由視頻輸入、A/D轉(zhuǎn)換器、嵌入式處理器及ROM/Flash緩沖存儲器、編碼壓縮模塊、網(wǎng)絡接口等部分組成。當1至4路攝像機（4路以上較少）的視頻信號輸入時，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號后，進入嵌入式處理器的處理或緩沖存儲器。但是，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號數(shù)據(jù)量相當龐大，而目前國內(nèi)的計算機網(wǎng)絡帶寬有限，不可能傳輸大量的數(shù)據(jù)流，這就需要對它進行編碼壓縮處理，即在盡量保證圖像清晰度的同時對數(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)字視頻信號最后經(jīng)編碼壓縮模塊處理后，送入網(wǎng)絡接口輸出進入網(wǎng)絡傳輸，到達監(jiān)控中心或授權用戶。而網(wǎng)絡部分則需要支持DHCP、DDNS，UPNP和NFS等網(wǎng)絡協(xié)議。網(wǎng)絡上的用戶可以直接用瀏覽器觀看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?qū)ο到y(tǒng)配置進行操作等。

二、DVS的特點

目前流行的視頻服務器的特點如下所述。

（1）線纜連接簡單，應用簡便。在監(jiān)控攝像機和DVS之間只需通過簡短的傳輸線連接即可，從而可省去長距離鋪設線纜的開銷。DVS輸出的視頻數(shù)據(jù)只需要一根價格低廉的5類網(wǎng)絡線纜，即可通過11前經(jīng)濟高效的計算機通信網(wǎng)絡把視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。如果視頻服務器內(nèi)部有Wi-Fi模塊，采用無線局域網(wǎng)方式的話，還可省去5類網(wǎng)絡線纜。如某DVS產(chǎn)品采用1路D1/CIF視頻輸入，壓縮標準采用H.264編碼技術，兼容PAL制和NTSC制式，音頻采集標準為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)絡接口或者無線Wi-Fi傳輸（Wi-Fi支持802.11a/b/g通信協(xié)議），同時內(nèi)部還含有3G功能模塊，可以使視頻服務器和3G移動網(wǎng)絡融合。因此，能使用戶選擇通過有線網(wǎng)絡或無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，充分體現(xiàn)了視頻服務器應用簡便的特點。

（2）能實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控，節(jié)約監(jiān)控成本。視頻服務器網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，只要是能夠上網(wǎng)的地方就可以瀏覽畫面，所有的視頻信息，無論是實時的還是已經(jīng)錄制下來的，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，就可以不需要計算機設備直接傳輸?shù)诫娨晧Φ确绞綖g覽，因而它能實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控，且極大地節(jié)約遠程監(jiān)控的成本。

（3）有強大的中心控制能力。大家知道，只要利用一臺工業(yè)標準的視頻服務器和一套控制管理應用軟件，就可以使整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)運行。這時，用戶只要打開一臺與因特網(wǎng)連接的電腦上的客戶端程序，在里面輸入對應的視頻服務器的IP地址，就可以進行全面遠程監(jiān)視。任何經(jīng)授權客戶都可直接訪問任意攝像機，也可通過中央服務器訪問所需監(jiān)視的圖像。如某DVS產(chǎn)品配有客戶端管理應用軟件，可以支持網(wǎng)絡升級，而且在萬一網(wǎng)絡升級無法進行的情況下也能支持USB2.0通過U盤升級，這也充分體現(xiàn)了視頻服務器有強大的中心控制能力的特點。

（4）能將多通道、網(wǎng)絡傳輸、錄像與播放等功能簡單集成網(wǎng)絡，應用廣泛。視頻服務器能將多通道、網(wǎng)絡傳輸、錄像與播放等功能簡單集成網(wǎng)絡，它除用于安防網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)外，還廣泛用于非安防監(jiān)控領域。如現(xiàn)在已廣泛用于電視領域中，因為利用視頻服務器可以構建自動播出系統(tǒng)，并可實現(xiàn)視頻點播。這是由于視頻服務器能將多通道、錄制與播放等功能集于一體，容易實現(xiàn)向前或向后的變速播放；它又具有非線性設備的優(yōu)點，查找素材方便；素材可由多個輸出通道共享；可同時或相繼調(diào)出播放等。同時，也非常適用于延時播出和視頻點播等領域。

（5）可易于升級與全面擴展。視頻服務器DVS易于升級與全面擴展，如可以支持網(wǎng)絡升級，可輕松添加攝像機，中心服務器也能夠方便升級到更快速的處理器、更大容量的磁盤驅(qū)動器，以及更大帶寬等。實際上，視頻服務器的擴展性非常好，可以從一臺擴充到上千臺的容量，可以無限制地提供實時的用戶；可選擇幀率輸出。

（6）具有經(jīng)濟高效的架構，系統(tǒng)維耗費低。視頻服務器具有更加經(jīng)濟高效的、基礎的架構，現(xiàn)在的大多數(shù)設備都由雙絞線接入，這就為視頻服務器提供了很好的前期準備。只需接入網(wǎng)絡線，就可以使所有的數(shù)據(jù)、視頻、聲音及控制通過網(wǎng)絡進行傳輸和管理。

視頻服務器是目前所有的攝像機安裝方式中最為經(jīng)濟型的選擇，它基于開放的標準網(wǎng)絡協(xié)議，這就使它對比于DVR的優(yōu)勢得以凸顯。如需存儲圖像信息即可加一塊硬盤，而它簡捷的安裝和簡單的維護卻是DVR所不能比擬的，因而系統(tǒng)維護費用低。

三、DVS的發(fā)展方向

數(shù)字視頻服務器DVS還必須朝向高清、前端存儲、無線和特殊防護，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，對于總線或采集芯片的處理也不能對高清的流量產(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。前端存儲是近幾年興起的一項功能需求，其基本的要求是將錄像文件可以在一定時間段內(nèi)在視頻服務器內(nèi)存儲，存儲的介質(zhì)可以是CF卡、SD卡、IDE硬盤、SATA硬盤等。前端錄像的設置，通常也可以在雙碼流的情況下操作，可單獨對前端進行錄像分辨率、碼流的設定，并且可設置響應的觸發(fā)條件，如報警觸發(fā)、定時觸發(fā)、手動觸發(fā)、繼電器觸發(fā)等類型。

（3）要能無線監(jiān)控。無線監(jiān)控在目前應用得比較普遍，除了可以使用無線發(fā)射器和接收器來連接外，視頻服務器還可以內(nèi)置無線模塊，以實現(xiàn)短距離的無線網(wǎng)絡構建，以滿足短距離無線監(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)更好地實現(xiàn)無縫漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，因此也需要視頻服務器能夠融入其中。

（4）要能面向特殊的環(huán)境應用。在當前監(jiān)控設備應用廣泛的情況下，一些特殊的環(huán)境應用也需要視頻服務器有特殊的防護措施來保證實施。如海港，在應用視頻服務器時就需要特殊的防腐蝕處理，部分條件惡劣的海港，其濕度幾乎能達到98%，鹽霧等級也較高；在亞熱帶及熱帶區(qū)域，溫度達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，因而視頻服務器必須要有特殊的防護措施。

（5）要智能化。是整個安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向，因此數(shù)字視頻服務器DVS必須要增加智能化功能，即針對前端采集的視頻信息進行分析處理與識別，以代替人來分析一些事物，如攝像機工作不正常、有遺留化學與爆炸物體、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域比較實用。

四、網(wǎng)絡DVS智能化的實現(xiàn)框架

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

圖2 實現(xiàn)智能網(wǎng)絡視頻服務器方案的組成及工作原理框圖

由圖2可知，當多路監(jiān)控點的攝像機輸出的視頻信號輸入智能網(wǎng)絡視頻服務器后，即進行A/D轉(zhuǎn)換，并進行嵌入式處理，一方面將數(shù)字視頻圖像信號送入緩沖存儲器，另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(wǎng)絡接口進入網(wǎng)絡傳輸，另一方面接收經(jīng)智能識別需預/報警的圖像進行壓縮再送到網(wǎng)絡接口經(jīng)網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。這樣，既可節(jié)省網(wǎng)絡帶寬資源，又可遏制犯罪的發(fā)生。

這種智能網(wǎng)絡視頻服務器的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)擁有更好的系統(tǒng)彈性，相對模擬系統(tǒng)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(wǎng)絡對其視頻流進行監(jiān)控和存儲前，對視頻流進行數(shù)字化、智能分析與識別，然后壓縮傳輸。系統(tǒng)的優(yōu)勢是數(shù)字化和壓縮的過程都在本地完成，此時可通過已連入互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)有網(wǎng)絡設備來傳輸智能數(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。隨著各機構希望能增強其視頻系統(tǒng)，不同類型的分布式智能應用可能會被組合到一起，而網(wǎng)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。