家庭監控正逐步從報警能力有限的模擬技術過渡到壓縮數字IP傳送技術，其分析和監視能力幾乎不受任何限制。

家庭監控的需求多種多樣，包括簡單的安防以及兒童和保姆的全面監控等?？紤]到多種視頻輸入的QOS（服務質量）要求，基于IP的家庭監控系統趨向于采用專門的互聯網絡，但最終會采用大眾化的家庭網絡技術。系統可以通過各種介質來聯網，最常用的是以太網或者無線技術。通過動態IP分配與外界溝通，進行遠程監控是最新一代監控系統必須具備的功能，在應用中非常重要。

基本家庭監控系統包括一組攝像頭、監視器和中央存儲單元（DVR），DVR在存儲之前對視頻輸入進行多路復用。具備嵌入式DVR的PC能夠驅動基本分析功能，也可以完成監視和存儲功能?；炯彝ケO控系統的分析和報警功能通常只限于簡單的移動探測和時間/日期標記等。HMI（人機接口）受限于DVR設備，與PC聯網后，控制和監視功能會大幅度提高。

圖1. 采用FPGA的視頻監控系統實例

更高級的監控系統增加了音頻監視（如嬰兒哭泣、打碎玻璃等）、更多的視頻輸入、遠程控制和監視互聯網鏈接、CD刻錄以及全面的報警和呼叫等功能。高端系統還包括服務器（流復用），采用獨立的附加存儲單元來替代DVR。高端系統還能提供高級移動探測功能，包括智能區域和邊界等。例如，在一個攝像頭的觀察范圍內，人行道上有很多的人流不會引起報警，而家庭和人行道之間的區域出現大量人流則會觸發移動報警。高級分析功能還包括某人閑逛甚至包裹（郵包墜落）探測等。系統能夠識別出極少移動或者沒有移動的物體。在非常高端的家庭系統中，攝像頭就可以完成分析功能，進行實時探測和報警。

技術挑戰及解決之道

家庭監控技術日前面臨兩大挑戰：視頻壓縮和高級分析功能。它們都需要采用大量的數字信號處理以及復雜的算法來完成任務。

用戶已開始習慣高清晰電視，他們通常希望看到質量更好的家庭監控視頻。因此，家庭監控系統從QCIF視頻流過渡到D1和標準清晰度（SD），并已開始開發高清晰（HD）系統。在多攝像頭系統中采用這些技術后，如果視頻不經壓縮，很快便會超出網絡帶寬能力。一個沒有經過壓縮的SD視頻流能夠達到270Mbps，大大超過了10/100M以太網以及大部分無線網絡的帶寬。因此必須采用壓縮技術。

目前實用的系統采用了MPEG-4和移動JPEG2000壓縮標準。MPEG-4是最常用的，其壓縮比要高于移動JPEG2000，但是移動質量要差一些。如果需要更好的視頻完整性，則需要采用移動JPEG2000，但這會超出大部分家庭應用的需求。MPEG-4 part 10 （H.264）犧牲了部分壓縮效率，其移動視頻質量要優于標準MPEG-4，是視頻監控最新的發展趨勢。工業類監控系統已經開始采用H.264，它將很快成為家庭系統能夠選用的技術。不管標準如何，視頻壓縮對DSP功能的需求很大。

在視頻監控應用中選擇合適的芯片技術非常重要。例如，H.264 ASSP可用于設計視頻攝像機等大批量消費類應用，也能夠用于視頻監控。同樣，它們也適用于視頻流編碼，但不能進行分析。FPGA是實現多數據流（DVR解碼/編碼）效率最好的技術。一片FPGA能夠對使用H.264的1至16路標準清晰視頻流進行編碼。

圖2. 家庭監控的特性和所采用的典型技術

有的DSP芯片是針對工業視頻監控應用的，對于家庭應用則過于昂貴，且用于分析的帶寬有限，一般只能實現4路甚至更少的視頻流。FPGA還可以用于攝像頭編碼和分析，非常適合多攝像頭服務器和DVR編碼/解碼功能。此外，FPGA功能靈活，除了編碼/解碼之外，還能夠完成各種規模的分析任務。最后，當產量上升時，FPGA還可以轉換為HardCopy ASIC（Altera的結構化ASIC解決方案），有效地降低了攝像頭或者服務器/DVR的成本和功耗。

家庭監控的未來發展空間非常大。隨著技術的進步，管理將更容易，能夠吸引更多的普通用戶，還可以與其它家用系統集成。隨著DTV的出現，中端IP監控系統的基本處理能力大大超越了其它家庭系統。這種處理能力可以輕松地完成更多的任務，例如入室盜竊/火警系統、家電監視/控制等。最先采用的很可能是支持第三方監視服務的集成安防/監控系統和主人遠程監視系統等。由于FPGA技術十分靈活，容易更新，非常適合這種發展迅速、變化很快的應用。此外，迅速轉換為Altera的HardCopy結構化ASIC后，設備供應商能夠很快地進行調整，提高產量，以滿足消費類應用的需求。

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