蒐集數十億位元組的視訊資料後，要如何傳送？由誰或如何來監控？如何觀察及瞭解它們對安全的意義？如何優先處理重要資訊？如何將決策轉化為適當的行動？如何最有效地運用有限人力？都是安全部門面臨的新挑戰。

為避免安全人員淹沒在潮水般的視訊資料中，政府機構和企業轉而尋求高效能DSP推動的軟體智慧做為解決方案。智慧型視訊監控（Intelligent Video Surveillance）的導入對安全系統有重大意義。這類解決方案將加快數位視訊取代類比的腳步。監控作業將從集中式演變為分散式，安全人員也將從監控室調派至更接近受監控的地點。

因此，智慧型視訊監控和視訊資料處理不但需要遠比傳統監控系統更強大的硬體，也必須更具彈性、支援多種視訊標準和編碼解碼器，以節省大量的硬體更新成本。智慧型視訊監控軟體的功能也遠超過傳統分析軟體。

這類強大系統的概念聽起來像是未來場景，其實它們早已是許多公用和私人設施日常作業的一部份。許多機構正在部署智慧型視訊監控系統以便達到效能和成本目標，安全人員則被分派到更接近受監控的地點，而不是光顧著監看螢幕。

掌握視訊分析

就硬體次系統層級而言，智慧型視訊監控系統的元件與許多傳統系統並無太大區別。它們包括擷取視訊資料的數位攝影機、負責處理作業的編碼器和視訊伺服器、執行傳輸控制的路由器、儲存視訊的數位錄放影機、顯示視訊的螢幕以及管理整個系統的軟體。(圖一)即為功能完整的視訊監控系統。

《圖一　視訊監控需要各種不同的設備》

智慧型視訊監控系統的重要特色之一是透過網路的資訊，這裡的資訊並非傳統意義上的視訊，而是後設資料（metadata），也就是用來描述原始視訊資料（已剝除所有冗餘性和非相關內容）的資訊。當然，系統若有必要也能同時擷取、壓縮和儲存原始視訊串流以便將來讀取和觀看。

只要在網路上的重要節點加入智慧判讀設計，同時根據網路上傳送的後設資料來運用這些智慧進行決策，就能大幅提高視訊監控系統的效能。舉例來說：

• ●視訊擷取：攝影機增加的智慧功能可以分辨目標類型，然後調整鏡頭和焦距來提供更詳細的資訊。





• ●資料處理：數位資料顯然已成為未來的趨勢，下一個重要步驟是處理龐大的原始視訊以便得到僅包含重要資訊的後設資料。





• ●資料傳送：智慧型安全網路的頻寬需求較小，因為它們僅需傳送數千個位元組的後設資料，而不是數百萬個位元組的視訊。它們還能將資訊繞到正確的網路節點，完全不需要使用者的介入。





• ●決策：安全人員還能利用簡單的點選界面產生規則式（rule-based）演算法，然後讓智慧型系統根據這些演算法處理後設資料





• ●行動與執行：除去冗餘和沒有用的資訊以及將資料串流減至最小，安全人員即可在巡邏時透過行動裝置監控系統，這通常能讓他們更靠近監控地點。





• ●備份：智慧型安全功能可協助索引和儲存資料以備將來使用。

聰明攝影機與聰明網路

監控系統目前大都利用數位攝影機獲取資料和進行小幅的影像處理，接著將數位資料轉換成類比以便透過基礎設施傳送。類比訊號抵達命令中心後會再轉換回數位資料以供分析和最後的儲存。整個過程裡，能夠處理資訊的機會並不太多。

智慧型視訊監控系統則相當不同。它們是完全數位化和使用IP網路的系統，因為IP傳輸的彈性遠超過傳統的點對點類比傳輸。每台攝影機基本上都變成智慧型網路攝影機，能在通訊路徑的任何一個節點分析和處理視訊資料。

在智慧型視訊監控系統裡，視訊資料的處理絕不僅限於視訊的擷取、數位化和壓縮。例如ObjectVideo的Onboard軟體就提供三種額外的功能：

• ●內容分析：無論任何場景，有用的安全資料都遠少於背景資訊，例如建築物和道路等靜態物件以及隨風搖動的樹木和水面漣漪等動態物件。這些資訊會被過濾，讓軟體專心處理人員和汽車等真正值得關注的物件。





• ●物件辨識：要成功辨識有用的安全資訊意味著軟體必須進行物件分類，例如分辨出畫面裡的人員、動物、車輛和其它物件。就軟體角度而言，物件辨識是由內容分析引擎負責執行。





• ●動作分析：軟體應能分辨值得注意的動作，並將這些動作與安全人員設定的規則進行比對。闖入管制區就是這類規則的一個簡單例子，安全人員利用觸控筆或滑鼠在背景畫面繪出虛擬線來標示管制區，整個設定工作就算完成。只要是被系統認定為人員的物件跨過此界限，例如(圖二)的紅線，他就等於觸動了虛擬的「警戒線」，安全軟體就會發出警告訊息或通知。

《圖二　使用ObjectVideo的「警戒線編輯器」（tripwire editor）來標示管制區》

影像處理和統計分析技術可以辨識物件和它們的動作，但這類運算量龐大的工作需要一顆強大的處理器。DSP正是這類工作的理想選擇，因為它們就是設計來執行快速傅立葉轉換（Fast Fourier）和其它以數學方式描述影像的演算法。DSP利用這些演算法產生後設資料，再由軟體根據這些後設資料將可能的問題通知安全人員。

產生有用資料

後設資料的產生是一個複雜過程，它會徹底顛覆我們對於視訊的傳統思維。由於視訊監控是由電腦「觀看」，而不是由人來觀看，因此影像強化就變成一項重要需求。對比是電腦分析要求的一個很好例子。移動偵測和影像辨識演算法都要靠物件的邊緣資訊才能完成，因此影像對比越高、效果就越好。系統應能追蹤通過安全攝影機視角的物件，同時將相關的資訊送給動作推論引擎（activity inference engine）以便根據預設規則比對物件的動作，最後再由系統決定是否要採取安全措施。在這個過程裡，攝影機的定位系統可能會奉命變焦、調整鏡頭、縮放畫面或轉動攝影機以便持續追蹤目標物件。

這些和其它要求使得系統必須面對傳統視訊處理不曾遇到的重要硬體考量，也就是在影像處理和控制功能之間取得最佳平衡。從晶片硬體的角度來看，這項需求使得系統必須採用雙核心架構：由一個DSP核心負責影像處理，另一個32位元的微控制器核心則執行控制功能。

智慧型視訊監控系統對攝影機、數位錄放影機、路由器和其它網路次系統使用的DSP電路板有很多要求。例如在音訊/視訊方面，這顆晶片須能處理MPEG4、H.264、WMV9、AC3、AAC和WMA等多種視訊和音訊壓縮標準，同時支援各種影像解析度，例如最常見的720 x 480像素（D1）或352 x 288像素（CIF）解析度。資料處理引擎還必須具備強大彈性，以便將來透過軟體升級自動增加更多的演算法。這項要求唯有DSP之類的可程式處理器才能做到。

另外還有許多其它的影像處理演算法，例如邊緣偵測、高斯遮罩（Gaussian mask）和各種濾波器，其中有些演算法的運算量也很龐大。智慧型視訊監控應用軟體，例如ObjectVideo的Onboard都會實作這些演算法，同時利用推論引擎和內容分析引擎等軟體產生對安全人員有用的資訊。

支援多種界面語言

智慧型視訊監控系統將智慧分散到整個網路，因此需要支援多種硬體界面。如果設計人員為了節省零件和生產成本，而將同一款雙核心DSP用於全部或多數的電路板層級次系統，它就必須支援免黏接邏輯（glueless）的攝影機界面、各種網路連結以及記憶體和儲存界面。

DDR2記憶體界面提供快速的視訊資料儲存能力和視訊系統彈性。遠距視訊監控應用還需要整合式ATA硬碟界面以便連接標準硬碟，這可用來提供本地化的視訊儲存功能。

網路連結需要其它週邊，這包括乙太網路的媒體存取控制器（Ethernet MAC）和USB界面在內，因為它已成為數位裝置預設的即插即用界面。

對於為智慧型視訊監控系統設計影像處理和控制電路板或應用軟體的系統開發商來說，內建豐富週邊功能的處理器可以解決他們許多整合問題。只不過開發套件也必須同時提供先進的應用軟體和開發環境。

鑑識應用

智慧型視訊監控系統不僅能即時評估安全狀況，讓安全人員擺脫監看螢幕的束縛、進一步執行現場巡邏工作，它在鑑識方面也有許多優點。例如安全人員可以指定新的辨識規則，然後根據這些規則重新處理他們所儲存的視訊資料以便蒐集更多資料，這能幫助他們找出先前未被視為可疑的動作。

除此之外，智慧型視訊監控系統的部署還能解決非法入侵以外的許多安全問題。例如員工監守自盜每年估計在美國造成100億美元的損失，這類問題可由規則式分析技術加以解決。

結語

視訊監控在過去數年裡已成為許多政府和企業的優先工作。數位系統取代類比系統的趨勢已經確立，然而許多客戶仍習慣將壓縮後的視訊傳送到人員管理的命令與控制中心，卻不知這其實是一種不先進的做法。

相較於串流視訊的頻寬需求，智慧型視訊監控只要在初期偵測階段以軟體取代人力就能靠著很少的影像資訊做出正確性極高的決定。

內容分析引擎和推論引擎等軟體智慧可以分析從視訊導出的後設資料，這對安全系統的各個層面都有好處。除此之外，系統還應將更多智慧整合到攝影機等監控週邊裝置，這能進一步減輕處理負擔、提高資訊品質和加快反應速度。

只要把相關資訊當成後設資料儲存到硬碟或錄影機，安全人員就能針對安全事件發生後數天、數週或數月的資料迅速進行鑑識分析。智慧型視訊監控提供廣泛的應用範圍以及成本和利益等諸多優勢，這使它成為名符其實的顛覆性技術。

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延 伸 閱 讀

border=0> width=13> 隨著網際網路的興起以及個人電腦的運算能力越來越強，最近在監控市場上，最熱門的話題莫過於監控產品的「數位化」。但一般產品所提到的「數位化」，大都只將原先以類比方式處理的訊號，轉換成0與1的數位資訊來處理或儲存，這是單純「數位化」的定義 。 color=#333333>相關介紹請見「數位化趨勢下的監控系統新面貌」一文。 width=13> color=#333333>傳統視訊監控系統必須仰賴人力，在控制中心以緊盯螢幕的方式進行視訊監控。此種方式不但無法避免人為疏失，人力成本也將隨著攝影機數目增加而快速暴增。此外，傳統視訊監控系統在取得影像資料後多將其直接錄影備存，完全沒有進行任何歸類的動作。你可在「智慧型視訊監控軟體平台　安全監控產業的大變革」一文中得到進一步的介紹。 width=13> 企業發展的基礎在於資產，如何保護資產的安全使其有效地運作，是企業最重要的工作之一。近年隨著治安問題以及天災人禍事件層出不窮，企業往往建置多套安防設備包括視訊監控、門禁管制及偵煙防災等系統，來維護企業資產的安全，其中尤以視訊監控系統需求最為廣泛，諸如銀行、商店、停車場等要求安全的場合乃至個人住家皆為其應用範疇。在「遠距智慧型視訊監控技術」一文為你做了相關的評析。

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size=2>市場動態

height=13 src="/images/arrow.gif" width=13> class=style5 style3> color=#333333>在此合作協議的關係下，WPG System將會提供給眾技ObjectVideo OnBoard安全硬體工作平台參考設計，眾技則向WPG System取得ObjectVideo OnBoard行銷許可，建立其以ObjectVideo OnBoard為基礎架構，屬於自有品牌（ILC ivBox）的智慧型視訊監控系統。相關介紹請見「WPG System與Innovation Lab結盟　合作開發智慧型視訊監控系統」一文。 height=13 src="/images/arrow.gif" width=13> 低功耗的視訊解碼器晶片TVP5150AM1元件採用4線Y/C分離技術，可提供優良的視訊解碼品質，非常適合監控應用。TVP5150AM1的最佳化架構能夠實現超低功耗，典型工作狀態下功耗僅為113mW，而斷電模式下的功耗還不到1mW。該產品只需一個晶振就能支援所有標準，類比與數位電源電壓為1.8V，I/O電源電壓為3.3V。 color=#333333>你可在「TI低功耗視訊解碼器晶片已開始出貨」一文中得到進一步的介紹。 color=#333333> height=13 src="/images/arrow.gif" width=13> TI與ObjectVideo為加快數位視訊監控系統的發展腳步，特別合作推出ObjectVideo OnBoard產品線，其中包含ObjectVideo先進的智慧型視訊應用軟體，最適合搭配TI以DSP為基礎的數位媒體處理器。 color=#333333>在「RFMDTI與ObjectVideo發展智慧型視訊監控系統」一文為你做了相關的評析。 color=#333333>

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