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谈谈视频矩阵技术的原理与应用

我爱方案网| 视频,矩阵技术,数字视频| 2011-10-17
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中心议题:
    * 数字视频矩阵技术原理
    * 数字视频矩阵应用优势
解决方案:
    * 成本优势:视频矩阵和DVR合二为一
    * 功能优势:配置灵活,功能强大,简单易用
    * 潜力:发展空间巨大
    * 二次开发简单、便捷

随着电视技术向数字化发展,电视监控行业也出现了很多数字设备,数字系统已成为目前的热点,于是出现了数字视频矩阵的概念,一些厂家也推出了纯数字视频矩 阵设备。

数字视频矩阵技术原理

目前数字化系统主要有下面两种情况:

一是按着模拟视频矩阵的概念,对输入的数字视频信号(数据流)建立通道式的连接(多少入对多少出),这样的设备主要用在电视演播室中,它所适应的系统(网 络)结构是集总式的,但采用这种结构在安防行业的电视监控系统很少采用。

另一种方式是在LAN的环境下,利用DVR、视频网关或采用IP摄像机使图像源数字化,通过网络交换机来实现数字流的切换,这时系统的输出可认为是B/S 或C/S结构中的客户机,它没有在输入和输出信号之间建立一个传输通道,实质上只是在并行地进行多路的图像变换和编解码处理,输入和输出之间的连接不是直 接的(有变换),也不是实时的(有延迟)。而且输入信号通常是模拟的视频信号,输出则可能是数字信号或模拟信号。这是一种分布式结构,其特点是:

数字视频信号在多次传输、记录和处理过程中,图像质量不会降低。同时,既能实现分布式存贮和本地控制,又能做到集中的图像调用、记录和统一地管理,图像检 索处理比较方便,比如做多画面分割,车牌号识别等,这些图像处理采用模拟技术很难或者无法实现;

网络布线方便,可以充分利用建筑内预留的数据网络。便于与广域网连接,实现远程监控;

系统的可扩展性和可升级性好,保密性强。

但其仍存在一些亟待提高的问题:中心监控室不能同时获得系统全部的实时图像。图像质量(分辨能力清晰度、连续性、图像还原性)都还达不到模拟系统的水平。 更重要的一点是,产品尚未完全成熟、接口关系不统一(特别是视频编解码算法)还没有形成基本的标准和统一。尽管如此,这种方式将是电视监控系统从模拟向数 字化过渡的最佳且必然的途径。

现在市场上销售的视频矩阵主机,很大一部分还是传统的模拟视频矩阵,数字矩阵只是其中的少部分,随着技术的进步和安防产品的数字化进程,不可否认,数字矩 阵主机将是未来的发展趋势。在数字矩阵面临很多问题没有完全解决之前,模拟矩阵和数字矩阵将会在市场上共存。

数字视频矩阵应用优势

1、成本优势:视频矩阵和DVR合二为一


采用数字视频矩阵方案,只需一台设备就可以同时实现视频矩阵和DVR的功能,大大的节省了成本。对矩阵的控制和DVR的控制集成在一起,方便灵活。如果采 用模拟矩阵,至少需要一台矩阵主机和一台DVR主机,安装调试复杂,除了DVR的成本外,还要为模拟矩阵付出高额的成本。此外,对于模拟矩阵的控制,可能 还需要外接其他设备,比如显示设备、矩阵控制器,矩阵控制键盘等,有些复杂的功能甚至需要专门的PC机来进行配置。模拟矩阵的方案还需要视频信号的分配、 复用设备来实现DVR的录像功能,而采用数字矩阵,则只需在DVR的基础之上,增加简单的矩阵模块即可,成本相对低廉,且数字矩阵、录像系统的集成度高, 稳定性增强,也降低了以后维护的成本。

2、功能优势:配置灵活,功能强大,简单易用

在模拟矩阵+DVR方案中,矩阵和DVR各自为政,需要分别控制,模拟矩阵提供的操作方式复杂,易操作性很差,且功能单一,如果要实现比较复杂的功能,需 要很繁琐的操作流程;而采用数字矩阵,通过一个控制平台即可实现对切换矩阵和DVR的同时控制,操作界面可由二次开发商在Windows或Linux下自 由开发,可以根据自己客户的需求定制应用程序,定制各种功能,所构建的系统,完全取决于开发商自己的软件。

在数字矩阵中,基于对图像的数字处理:可以在实现视频切换的同时,对图像进行很多处理,比如叠加字符、叠加图像,区域遮盖等,这些都是目前DVR所普遍具 有的功能,但是对于模拟矩阵,由于它的核心是基于模拟信号的处理,在面对这些功能时,则显得力不从心。这里以字符叠加功能为例,模拟矩阵往往需要外接字符 叠加芯片来实现,通常只能实现ASCII码也就是英文字符的叠加,而能够实现汉字叠加的模拟则可以说是寥寥无几,更不用说同时支持简体、繁体,甚至日文 了。至于图像叠加等功能,在模拟信号层基本是无法实现的。

数字矩阵可以提供更丰富的图像显示模式。传统的模拟矩阵只能进行最简单的1:1的图像输出;而数字矩阵在此基础上还可以实现N→1(通过对图像的缩放处 理,可以实现多路图像在一个窗口显示)和1→N(一个输入图像同时在多个输出端显示)的显示方式,甚至是画中画等高级功能。

最后是系统稳定性,数字矩阵+DVR的方案,系统集成度高、功耗低,稳定性高;而采用模拟矩阵方案,由于需要多台设备,出问题的概率则大大增加。

3、潜力:发展空间巨大

模拟矩阵控制系统目前已经非常成熟,其产品的结构和功能在近几年,甚至是十几年内,都没有发生大的变化,可挖掘的潜力已经十分有限。

而数字矩阵则完全不同,目前数字技术的发展可以用日新月异、前途广阔来形容。首先,随着硬件性能的提高,在高速总线方面:66M的PCI总线已经很成熟和 普及,比如PCI-E或其它的高速串行总线也不断的提出;在芯片技术上:已经出现了600M、720M甚至是1GHz的高性能DSP,可以说,得益于硬件 平台性能的不断提高,必然使数字矩阵的功能不断的提升,不断的向高端发展。与此同时,软件的进步同样不可忽略,不断有新图像的压缩、处理算法提出,图像压 缩的效率不断提高,也不断有更复杂、更智能的图像处理算法得到应用,比如智能的移动检测、智能识别技术(人脸识别,指纹识别、车牌识别、签名识别)目前都 已经有了比较成熟的应用,这些更高层次的图像处理技术,利用目前硬件平台,已经可以应用到我们的数字视频系统中。因此随着软、硬件水平的的飞速提高,我们 有理由相信,数字矩阵的发展空间会非常广,无论是在性能上还是在功能上必然会全面超过模拟矩阵。

4、二次开发简单、便捷

和以前的H卡和D卡分别使用各自的SDK不同,新的SDK将同时支持H卡、HC卡和MD卡。只需通过一个SDK即可以同时实现编码、解码、和矩阵控制,新 的SDK中编码、解码部分和原有SDK中的编码、解码部分兼容,用户只需增加矩阵控制部分即可,极大的降低了用户进行二次开发的复杂性。同时:H卡、HC 卡和MD卡可以混插,便于对现有的工程进行维护和扩展。

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