數(shù)字化、數(shù)字系統(tǒng)是近來(lái)高頻次出現(xiàn)的詞匯,數(shù)字城市、數(shù)字社區(qū)、數(shù)字安防凡事皆數(shù)字,這既是科技進(jìn)步趨勢(shì)之必然,也有概念化和輿論炒作之虞。
數(shù)字安防是個(gè)時(shí)尚的概念,是大家關(guān)注的熱點(diǎn),追求時(shí)尚、造勢(shì)是媒體的本能,但是、引領(lǐng)輿論、正確的導(dǎo)向也是媒體的責(zé)任。安防科技工作者更應(yīng)冷靜和認(rèn)真地思考和回答:數(shù)字安防的真正含義是什么;數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在哪里,找到安防技術(shù)發(fā)展的正確方向和需要迫切解決的關(guān)鍵問(wèn)題,幫助用戶作出合理的選擇。
數(shù)字技術(shù)的本質(zhì)
首先要清楚地認(rèn)識(shí)數(shù)字技術(shù)的本質(zhì):它是人類對(duì)客觀事物認(rèn)識(shí)和表達(dá)方法的升華。傳統(tǒng)模擬技術(shù)用電學(xué)參量來(lái)模仿事物的特征/性,如用電壓和頻率來(lái)模擬聲音的強(qiáng)弱和音調(diào);將空間上每一點(diǎn)的亮度表示為電荷量。這種信息表達(dá)方式已達(dá)到了很高的水平,電聲、電視技術(shù)成為人們認(rèn)識(shí)客觀世界的主要手段。然而當(dāng)人們產(chǎn)生更高的需求時(shí)(高保真的聲音、高清晰的圖像),這種方式已無(wú)能為力或要付出極大的開(kāi)銷。
深入的研究發(fā)現(xiàn);事物最有價(jià)值的信息是包含在它的變化及內(nèi)在聯(lián)系之中。我們不在空間上每一點(diǎn),時(shí)間上每一刻去模擬,而是去表達(dá)它們的變化與相互之間的關(guān)系,會(huì)更深刻、更本質(zhì)反映客觀事物,得到更完整、更準(zhǔn)確的信息,這種表達(dá)可以采用最簡(jiǎn)單的量化方式(數(shù)字編碼)。這就是數(shù)字技術(shù)的本質(zhì)。它說(shuō)明我們對(duì)客觀事物的觀察、理解更深刻、準(zhǔn)確了,認(rèn)識(shí)和表達(dá)方法得到了升華。
同時(shí)、數(shù)字信號(hào)能夠充分地利用頻率資源(能量均勻地分布在一定的頻帶內(nèi)),具有很高的抗干擾性(傳送過(guò)程的失真,不影響信息的保真度)和可修復(fù)性(采用糾錯(cuò)、容錯(cuò)技術(shù)),因此、數(shù)字化是以信息技術(shù)為核心的電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì),被譽(yù)為二十一世紀(jì)的特征。以信息技術(shù)、圖像技術(shù)為基礎(chǔ)的安全防范技術(shù)當(dāng)然如此?;跀?shù)字技術(shù)的本質(zhì),安防技術(shù)的數(shù)字化應(yīng)該也必然導(dǎo)致系統(tǒng)獲得更完整、更真實(shí)的信息,如高質(zhì)量的圖像;實(shí)現(xiàn)高保真的信息傳輸、存貯和復(fù)制(在有限的資源條件下)。而這一點(diǎn)正是安防技術(shù)始終追求的目標(biāo),不懈解決的課題。
采用數(shù)字技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)探測(cè)裝置產(chǎn)生探測(cè)信號(hào)作波形、能量分析等,可以得到真實(shí)的探測(cè)結(jié)果,降低系統(tǒng)的誤報(bào)率,近年來(lái)探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步主要是采用數(shù)字處理技術(shù)的成果;
目前、輸出數(shù)字信號(hào)的攝像機(jī)還不普遍,采用數(shù)字技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的攝像機(jī)則是非常的普遍了。采用DSP(數(shù)字信號(hào)處理)、DPS(數(shù)字像素傳感)、雙曝光技術(shù),實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的超寬動(dòng)態(tài)范圍;采用時(shí)延(積累)、數(shù)字降噪(NR)技術(shù),提高攝像機(jī)的信噪比(S/N)、靈敏度,在較差的環(huán)境條件下獲得更清晰、細(xì)節(jié)更豐富的圖像,都是數(shù)字技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。它使寬動(dòng)態(tài)、黑白/彩色轉(zhuǎn)換攝像機(jī)成為安防系統(tǒng)獨(dú)具特點(diǎn)的主流產(chǎn)品;
數(shù)字編碼可以有效地壓縮圖像信號(hào)的數(shù)據(jù)率,使得數(shù)字視頻存貯和窄帶條件下遠(yuǎn)程圖像傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)。其實(shí)圖像編碼后的數(shù)據(jù)流中。不僅包含圖像的亮度信息,還載有目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方式和行為特征的信息,它充分地表現(xiàn)了圖像信息量大的特點(diǎn)??赡艹蔀檫M(jìn)一步圖像內(nèi)容分析的基礎(chǔ)。同時(shí)數(shù)字信號(hào),便于加密、防偽,具有很高的安全性,非常適于安全領(lǐng)域的應(yīng)用;
現(xiàn)代出入控制系統(tǒng)是在數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,它使高唯一性和穩(wěn)定性的生物特征識(shí)別的應(yīng)用成為可能。(還可舉出許多實(shí)例)
必須看到:目前數(shù)字技術(shù)還有一些不足,如在圖像質(zhì)量、實(shí)時(shí)性,產(chǎn)品的成熟性和標(biāo)準(zhǔn)化等方面。模擬系統(tǒng)仍有一定的優(yōu)勢(shì)(如局域性系統(tǒng))。要實(shí)事求是地作出選擇,要追求數(shù)字化本質(zhì)的優(yōu)勢(shì)和更高的目標(biāo),而不是把它概念化作為口號(hào)或潮流去追逐。[nextpage]
安防技術(shù)數(shù)字化的進(jìn)程
談到安防技術(shù)數(shù)字化的進(jìn)程,自然會(huì)聯(lián)想到安防技術(shù)階段或時(shí)代的劃分。筆者一直堅(jiān)持:數(shù)字化是個(gè)過(guò)程,不能說(shuō)現(xiàn)在已經(jīng)數(shù)字化了或幾年后就會(huì)數(shù)字化,更不能簡(jiǎn)單地以系統(tǒng)中的某一典型設(shè)備來(lái)對(duì)安防技術(shù)斷代。比如、DVR若只是替代磁帶錄像機(jī)作為系統(tǒng)的圖像存貯設(shè)備,它對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)并沒(méi)帶來(lái)什么變化;網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的全部信息流都是數(shù)字方式,但它所實(shí)現(xiàn)的功能和系統(tǒng)的管理、控制模式與以視頻矩陣為核心的模擬系統(tǒng)并沒(méi)本質(zhì)的差別。真正數(shù)字化的概念應(yīng)該是:從本質(zhì)上改變安防系統(tǒng)信息采集、傳輸、分析、數(shù)據(jù)處理以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、形態(tài)和控制方式,使安防系統(tǒng)從以前臺(tái)(的設(shè)備)管理為主,轉(zhuǎn)變?yōu)橐院笈_(tái)的信息分析為重點(diǎn)。改變視頻監(jiān)控系統(tǒng)在整個(gè)過(guò)程中對(duì)攝像機(jī)產(chǎn)生的視頻信號(hào)基本上不作任何處理的(經(jīng)典的)的狀態(tài),逐漸成為以圖像探測(cè)和圖像內(nèi)容分析為核心的方式。系統(tǒng)設(shè)備以攝像機(jī)為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詧D像處理設(shè)備為中心;數(shù)字化將逐步實(shí)現(xiàn)安防系統(tǒng)中各種技術(shù)設(shè)備和子系統(tǒng)之間的無(wú)縫連接(利用共同的傳輸介質(zhì)或通信平臺(tái)),并在統(tǒng)一的操作平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理和全部功能的控制。所以說(shuō):數(shù)字化不是一個(gè)或幾個(gè)設(shè)備的更替,或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化;而是系統(tǒng)內(nèi)在的信息處理或識(shí)別方式改變的過(guò)程。
當(dāng)前安防技術(shù)的數(shù)字化的進(jìn)程表現(xiàn)在兩個(gè)層面:
一個(gè)層面是系統(tǒng)中采用數(shù)字設(shè)備和設(shè)備中采用數(shù)字技術(shù)。上面已講了一些,安防產(chǎn)品采用數(shù)字技術(shù)有效地提高產(chǎn)品的功能和性能,而數(shù)字設(shè)備的應(yīng)用則逐步地改變著安防系統(tǒng)的形態(tài)。其中、數(shù)字視頻記錄設(shè)備(DVR)是應(yīng)特別提及的,它不僅具有圖象存貯功能(替代模擬磁帶錄像機(jī)),還具有圖象組合、運(yùn)動(dòng)探測(cè)、報(bào)警接口、前端控制和網(wǎng)絡(luò)功能,是中小型安防系統(tǒng)的控制器和分布式系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備。
另一層面是構(gòu)成(全)數(shù)字化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用模式。數(shù)字化系統(tǒng)特別是全數(shù)字系統(tǒng),尚無(wú)明確的定義。我們不妨引用電視技術(shù)的概念:既系統(tǒng)中的全部信息流(包括數(shù)據(jù)、音頻、視頻、控制)均為數(shù)字方式。利用(公共)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)成的遠(yuǎn)程監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)是數(shù)字化的安防系統(tǒng),其優(yōu)勢(shì)是低開(kāi)銷的(遠(yuǎn)距離)傳輸和可以自主生成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),但數(shù)字化的真正優(yōu)勢(shì)目前還沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái)。
總而言之、數(shù)字化、從模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)變不是可以截然斷代的事,而是一個(gè)兩者相結(jié)合、相融合的逐步演變的過(guò)程。在這一過(guò)程中數(shù)字安防的概念會(huì)更加清晰和完善。安防系統(tǒng)將會(huì)在一個(gè)全新的技術(shù)基礎(chǔ)和環(huán)境下,發(fā)生本質(zhì)的提升和改變。
數(shù)字化是安防智能化的必由之路
智能化的系統(tǒng)不是分別、孤立地反映各種物理量和狀態(tài)的變化,而是全面地、從它們之間的相關(guān)性和變化過(guò)程的特征去分析和判定,從而得出真實(shí)的結(jié)果。這就要求系統(tǒng)和設(shè)備采用人性化的設(shè)計(jì),具有模仿人思維方法的分析和判斷功能。數(shù)字技術(shù)或數(shù)字化則是實(shí)現(xiàn)這樣系統(tǒng)的基礎(chǔ)。當(dāng)前安防系統(tǒng)中的一些智能化的功能就是有采用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,例如:模擬量系統(tǒng)分析各種探測(cè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系(時(shí)間、頻度、速率、次序、空間分布等)來(lái)作出報(bào)警的判定。
自適應(yīng)系統(tǒng)不是簡(jiǎn)單地設(shè)定閥值,而把各種環(huán)境因素綜合起來(lái)作為背景,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行目標(biāo)的分析,來(lái)實(shí)現(xiàn)真實(shí)的報(bào)探測(cè)。
這些在模擬方式很難實(shí)現(xiàn)的功能現(xiàn)在已普遍為“雙鑒”探測(cè)器、多維視頻探測(cè)系統(tǒng)、泄漏電纜探測(cè)系統(tǒng)等產(chǎn)品所具有。
智能化是與時(shí)俱進(jìn)的概念,是自動(dòng)化的最高境界,它的真實(shí)含義是:自主、優(yōu)化的調(diào)節(jié)和效率、協(xié)調(diào)的互動(dòng)。安防系統(tǒng)的智能化可以理解為:實(shí)現(xiàn)真實(shí)的探測(cè);實(shí)現(xiàn)各種信息和特征(不同定義、不同的載體)的自動(dòng)分析、識(shí)別;系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)和相關(guān)系統(tǒng)之間準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)的互動(dòng)。所有這些都必須在數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn),也是數(shù)字化本質(zhì)的集中體現(xiàn)。
安防系統(tǒng)具有“預(yù)警”功能是其智能化最高境界,數(shù)字視頻技術(shù)的作用十分重要。圖像內(nèi)容分析和特征識(shí)別將使圖像系統(tǒng)具有發(fā)現(xiàn)某些事件的征兆,預(yù)測(cè)事件發(fā)生趨勢(shì)的功能,使監(jiān)控系統(tǒng)具有預(yù)測(cè)(警)的能力。同時(shí)、安防系統(tǒng)中許多長(zhǎng)期未能解決的難題將在數(shù)字視頻的基礎(chǔ)上得到答案,許多模糊不清的概念得以澄清。它將集探測(cè)(圖像內(nèi)容分析)、特征識(shí)別和圖像監(jiān)控于一體,成為全新概念的安防系統(tǒng)的核心技術(shù)。
在信息技術(shù)這個(gè)箭頭的帶動(dòng)下,許多不同的專業(yè)都在向著一個(gè)目標(biāo)發(fā)展,許多學(xué)科和技術(shù)走上異途同歸的路,這就是當(dāng)今技術(shù)融合的大趨勢(shì)。同時(shí)、許多相關(guān)技術(shù)從其自身的要求,自然地提出了自已的安全解決方案,安全防范已成為許多技術(shù)本源的內(nèi)容。安全防范這個(gè)概念越來(lái)越模糊了,安全防范技術(shù)的界限越來(lái)越來(lái)不清楚了。在這樣的環(huán)境下如何突出安全技術(shù)的特點(diǎn),把握安防技術(shù)的發(fā)展方向,是十分重要的。安防技術(shù)在其發(fā)展和進(jìn)步的過(guò)程中,始終圍繞一個(gè)核心,這就是“探測(cè)”?!皩?shí)現(xiàn)探測(cè),實(shí)現(xiàn)真實(shí)的探測(cè),實(shí)現(xiàn)早期的探測(cè)”就是安防技術(shù)進(jìn)步的歷程。也將是安防系統(tǒng)數(shù)字化的過(guò)程。