视频监控将趋于智能化

近些年，随着全球安全意识提升，视频监控市场不断增长。尽管全球经济危机导致许多行业发展受阻，但ABIResearch数据显示，2008年全球视频监控市场仍然保持了10%的增长率；而在09年经济开始复苏之际该市场仍继续加速增长。该分析机构还预测，2014年整个视频监控市场价值将超过410亿美元。受“平安城市”、展会赛事、行业安防等因素拉动，中国视频监控市场也在快速增长。
　　视频监控市场的蓬勃发展为芯片厂商和系统厂商带来巨大的市场机会，同时也为开发人员带来新的挑战。从技术发展趋势看，网络视频监控将逐渐成为主流模式；智能化成为IP视频监控的下一个重要发展方向。随着IP视频监控逐渐向高清、智能化方向发展，对主芯片的处理能力也提出更高的要求。本期专题特别邀请数位业内专家共同探讨视频监控系统的发展趋势以及设计挑战，并对主流方案进行分析。
　　TI中国通用DSP业务发展经理郑小龙：视频智能分析需要更强大的SoC系统
　　在中国的监控市场上，目前数字化视频录像系统（DVR）还是主导，但网络视频录像机（NVR）和网络摄像机（IPNC）的发展极具潜力。视频智能分析正在成为数字视频监控的热点，而DSP将是这一技术的推动力。目前还没有关于智能数字视频分析的国际标准，因此只有可编程的高性能DSP和视频处理器才使得更复杂的监测算法的实现成为可能。
　　TI公司的数字信号处理器（DSP）曾经有力地推动了数字视频监控技术的发展，其中具有里程碑的是TMS320DM642通用数字媒体处理器。TI之后所推出的数字媒体处理单片系统达芬奇（DavinciTM）更是为数字视频监控提供了强大的平台。达芬奇的各种系列平台可以完全覆盖数字视频监控的各个应用方向，其中有以ARM为主控处理器和以DSP为主处理器两个主要的发展方向。其共同的特性就是可以支持多种视频压缩格式，包括H.264/MPEG-4等等，所有DSP核心均具有支持VCA的能力。
　　目前基于DSPSoC的方案在监控市场占主流地位。同时，一些FPGA厂商希望能在差异化和客户定制化方面显示出自己的优势。通过针对监控应用将FPGA器件和MPU/DSP结合在一起，设计师能从可编程协处理器的固有灵活性中得到好处，还可利用FPGA将精力集中在开发算法上，以充分利用MPU/DSP的处理能力。有的厂商就在其多路视频监控系统硬件平台中采用了DSP+FPGA的方式，用到的是TI的TMS320DM6437，只有1个数字视频输入接口，为了连接8路视频解码器，需要在视频解码器与DSP的视频输入接口之间增加耦合逻辑，而可编程的FPGA可以方便实现二者之间的耦合逻辑。
　　为满足未来数字视频监控市场的需求，更大限度的灵活性是必须的，视频压缩技术会向智能化编解码发展，传统的监控还是要向实时智能分析发展，光学系统将会与数字化电子系统更紧密地结合。为此，TI已经做好了准备，目前正在开发更强大的SoC系统，其规格涵盖视频多制式的支持、定点和浮点DSP兼容对VCA的支持、高性能的ISP视频前端支持等特性，而这一切将为数字视频监控领域带来全新面貌。
　　ADI技术市场经理詹柯：汇聚处理器提升智能分析处理能力
　　历经几代技术的演进，视频监控系统正朝着网络化（IP）和智能化方向迈进。另外，模拟与数字监控系统混合并存也会是未来几年中国安防市场的特点。
　　作为中高端的方案选择，DSP是目前中国监控市场的主流处理器。ASIC SoC是后进者，对市场有一定冲击。此外，FPGA也在试图进入该市场，但目前还没有明显的成功例子。由于现阶段还没有标准的用于智能分析和处理的算法，基于不同的压缩格式实现智能视频分析处理会对DSP的MIPS要求有很大不同，所以算法的优化非常关键。由于兼具灵活性和高性能，DSP更为擅长智能分析处理工作。
　　针对图像处理应用的理想DSP处理器必须具备以下几方面的特点：内核处理能力强；专门针对图像处理的指令集；易于大量数据传输的低功耗硬件架构；高集成度；丰富的软件模块库；功能强大的开发工具。对于视频监控系统来说，最适合的控制和处理应该是控制功能和数字信号处理功能合二为一的汇聚处理器，ADI的Blackfin汇聚处理器就是一个典型代表。
　　BlackfinDSP处理器基于由ADI和Intel公司联合开发的微信号架构（MSA），通过将传统DSP和MCU的优点融为一体，兼顾了事件控制以及纯算法运算处理功能，从而允许工程师在单芯片上实现图像预处理、图像处理、系统控制，大大提高了系统的集成度。
　　在指令集方面，Blackfin系列DSP针对图像处理提供了丰富的向量指令和视频指令。此外，ADI还提供多种针对图像处理的软件模块，它们都专门针对Blackfin处理器而优化，并经过业界严格验证。这些软件模块能够大幅降低系统工程师的开发难度，并显著提高系统效率。为满足数字监控市场走向智能化的新特性，ADI下一代DSP处理器作为承载“数字化现实”的先锋，将对智能视频分析技术提供更加深广的支持。
　　赛灵思亚太区市场及应用总监张宇清：高性能FPGA灵活应对视频监控开发新挑战
　　网络化、个人化和智能化是中国视频监控市场重要的发展趋势，视频监控的应用也将逐步趋广。
　　中国国内早期的视频监控产品大部分都是采用DSP，在多通道、高分辨率视频编解码应用中，DSP用软件很难达到系统的要求。而FPGA采用硬件加速的方法，可以实时进行多通道压缩。FPGA的优势是可编程，非常适合需要灵活性高、提供差异化的应用设计。到目前为止，采用FPGA芯片的视频监控产品已经陆续开始量产。赛灵思针对视频监控应用推出的目标设计平台（TDP）也为中国国内企业的研发提供了便利。
　　设计数字视频监控系统的主要技术趋势是需要达到高画质（1080p分辨率）、视频分析、智能化管理、IP、H.264视频压缩标准、更高的图像信号处理清晰度、器件功能针对应用并配合项目算法功能。这些新趋势使开发人员必须要面对低功耗、低成本以及在环保方面的挑战。
　　为应对这些挑战，赛灵思配合专业领域的第三方合作伙伴开发IP核，为客户提供方便使用的交钥匙解决方案。例如，赛灵思与美国Eutecus公司合作提供基于Spartan-3ADSP的视频分析解决方案。其中，高性能视频分析IP—多核视频分析引擎（MVE）具有高度优化的架构，可显著提高性能，主要针对高精度的原始高清处理分析应用。
　　今年2月，赛灵思公司还推出了Spartan-6FPGA，对性能和灵活性进行了理想的结合。利用基于嵌入式DSP逻辑片实现的高度并行架构，基于Spartan-6FPGA开发的系统能够以全帧速率处理原始分辨率的图像数据。同时还可利用经济的可定制MicroBlaze软处理器实现领先的视频分析功能。Spartan-6FPGA不仅支持这些先进功能，同时还比前一代解决方案成本可降低多达33%，采用先进的功率管理和以太网供电技术，功耗也可降低多达50%。
　　目前FPGA在众多应用和市场中逐步成为可替代ASIC和ASSP器件的高度灵活的解决方案。在视频监控领域亦是如此，应用越来越广泛。
　　中星电子总裁金兆玮：下一代监控系统更趋合理化、标准化
　　中国的视频监控市场经历了模拟监控、数字监控及网络监控三个主要阶段，纵观安防监控产业的发展趋势，监控系统的各个组成部分都在经历着由模拟向数字的转化。展望视频监控市场未来的发展趋势，全数字化的监控系统即将到来。
　　从产品角度来看，目前的数字视频监控产品主要以ASIC、FPGA、DSP几种模式为主。这几种方案各有利弊，根据不同的使用需求发挥着各自的特点。
　　特别值得关注的是，随着ASIC集成度日益提高，系统级芯片（SoC）以其高性能、低功耗以及通过软件编程实现功能的灵活性等特点，即将成为未来大多数数字视频监控产品的主流方案。
　　尤其是多核异构SoC，将会为数字视频监控产品设计带来新的发展机遇。未来的监控系统取决于更加先进的科技含量，同样也取决于更加合理的系统设计构架。
　　作为核心设备和解决方案提供商，中星电子针对不同的细分行业，定制了基本功能与特色功能相结合的行业解决方案。
　　中星电子自主研发的ViVS统一媒体平台中间件是一种基于客户需求的差异化的产品。它将多种不同应用的技术特性抽象出来，形成稳定可靠的基础平台，在这个基础上可以增加相应的业务模块，以达到基于需求的差异化平台设计。
　　下一代监控系统产品的发展方向将更趋于合理化、标准化。基于中国安防监控产业的现状，国家有关部门已着手制定《安全防范视频监控数字音视频编解码（SVAC）技术要求》，以规范行业标准。SVAC标准可以从很大程度上满足监控系统中将会出现的更多新的应用需求。同时，标准的开放性也有利于加强视频监控产业链间的合作，将领先技术和产业化成果共享，形成行业内良性竞争，共同推动中国视频监控市场快速、稳定地向前发展。