- 世界各国都有自己的储备物资仓库，它是出自战略上的考虑，备战备荒，在出现自然灾害、战争，或者国家经济失调时发挥调剂作用。中国有１３亿人口幅员辽阔，储备物资仓库遍布各地，国家级的储备物资仓库就有９００
世界各国都有自己的储备物资仓库，它是出自战略上的考虑，备战备荒，在出现自然灾害、战争，或者国家经济失调时发挥调剂作用。中国有１３亿人口幅员辽阔，储备物资仓库遍布各地，国家级的储备物资仓库就有９００多个。数量这么庞大的战略物资在储存期间保质保量，不是一件容易的事情，应急救灾责任大如天。但是，在储备物资仓库仍有一些不法分子置人民的利益于不顾，监守自盗、私自倒卖、私自调包、以次充好、以少充多，掺杂使假的现象时有发生。如食品仓库倒卖食糖，物资仓库倒卖钢材，防汛仓库倒卖防汛物资，一些粮库，私自盗卖粮食，将好粮食卖出，购进一些饲料粮、陈粮、甚至是掺砂石的粮食。有些仓库见到自己保管的物资市场价高时就倒卖出去，等到市场价低时，再购入以搏取差价。这种现象的存在严重影响了国家重要物资的储备安全，给国家的战略安全造成了隐患，救灾援救物资出现问题后果不堪设想。这一问题已经引起国家有关部门的高度重视，１９９９年国家内贸部科教司以及国家知名物流专家多次提到这个问题，除加强储备物资仓库管理外，希望通过现代化科学技术解决这个问题，２００３年我们的方案得到国家科技部的大力支持，并通过了《国家科技基础条件平台工作》立项。
２ 设计思想
计算机系统的应用、普及，网络通讯技术及图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得安全技术防范行业能够采用最新的计算机、通讯和图像处理技术，通过计算机网络传输数字图像，可为实现远程图像监控及联网报警系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。对于银行、电力等网络基础较好的部门，利用其现有的网络环境与技术条件，充分发挥计算机网络的优势，建成高效可靠的远程视频监控与联网报警系统，为企业的安全防范、高效管理提供更有力的技术保障。
宽带技术与数字视频技术的发展，为远程监控提供了更加完美的解决方案。我们采用数字视频实况组播（广播）和监控模块相结合的数字化监控技术，为远程监控提供了全新的观念和更广阔的空间，实现了基于ＴＣＰ／ＩＰ的点对点、点对多点、多点对多点的远程实时编码组播（广播）和监控、远程遥控摄像机的功能。
本文的设计思想是让物资主管部门根据工作需要，用计算机远程监控系统通过互联网定期或不定期地对所辖物资仓库里库存的物资进行例行检查，以便及时发现问题，解决问题，以保证战略储备物资的安全保管。采取的技术手段是把储备仓库物资的图像信息传输到主管部门的计算机上，主管部门工作人员通过办公室里的计算机来查看储备仓库物资的保管情况。方法是将初始入库时的物资图像保存在磁盘里（包括中间增、减、调整等引起的正常变动），当需要查验时，将即时图像与保存的对应图像做比较，以判断物资是否保持了原样。在技术上，目前采用的是人工对比的方法，因为要进行图像自动对比，必须保证摄像机不移动，不变焦，不拉伸，让摄像机长期绝对准确地固定在初始存图像的位置上，对应图像稍有一丝移动就无法自动对比。视频图像人工对比已经在许多领域得到应用，如停车场管理系统，车辆进出停车场时，自动启动摄像功能，并将照片存储在电脑里。出场时，电脑自动将新照片和该车最后入场的照片进行对比，监控人员能实时监视车辆的安全情况。
３ 系统结构
系统主要由管理层多媒体计算机——解扰设备——互联网——加扰设备——仓库主机——库房分机——摄像枪／云台等组成。硬件拓扑结构为树型结构（见图１）。
３．１管理层多媒体计算机软件设计
采用图形式的菜单形式，按树形拓扑结构安排。具体到某一库、某一库房的摄像机为末端。如要查看某一具体库的图像，用鼠标点选该库对应的摄像机，就可以对该摄像机进行方向（云台控制）和图像的清晰度调整（焦距、景深调整），并将图像长期进行保存，以便日后检查进行图像对比。考虑到检查时是以某库图像的清晰度为主，设计时采用最多四画面为一组，以便快速检查，当发现可疑情况时切换成单画面作对比检查。
软件设计拟在Ｗｉｎｄｏｗ９８或ＷｉｎＮＴ状态下，再结合组态软件，图像播放软件等进行设计。人机界面友好、直观，全中文、图形化界面，无须记忆烦琐的功能键盘，极易操作，使用人员几乎不需要任何培训，就能操作使用。
３．２仓库主机软硬件设计
仓库主机起一个统一指挥和中转的作用，类似网络中的服务器与交换机。它负责ＩＰ地址的分配与来往信号的切换，它除了向互联网传送信息外，还负责向仓库管理计算机提供信息。仓库计算机的管理控制软件基本同主管部门的计算机一样，只是它只管理本库的信息。为了图像信息的安全，在主管部门不检查库存情况时，在主机上可以切断与互联网的连接。
３．３库房分机
库房分机，从互联网的角度看，它是一个计算机终端，从图像监控的角度看，它是一个集中控制台，是图像传输与控制的核心设备。
３．４图像的采集与传输
在库房环境一定的情况下，一般４个摄像头基本可以满足要求。我们设计为４路视频输入（当然特殊仓库可以选择８路、１６路等），采用４画面分割方式。考虑到目前模拟摄像机价格便宜，选用模拟摄像机，配以视频卡将模拟信号转换成数字信息进行传输。
仓库的图像信息是静止图像，设计时拟采用静止图像压缩技术。目前应用较多的有ＪＰＥＧ、Ｍ－ＪＰＥＧ，小波变换ｗａｖｅｌｅｔ等技术，小波变换是基于结构的压缩方法，处理较容易，可获得比ＪＰＥＧ更大的压缩，可以很好地处理静态图像的传输。
３．５摄像机的控制
摄像机的焦距、景深与云台的方向控制采用总线方式，即一栋库房的所有摄像机的控制信息都由一对线路传输，摄像机／云台处安装以单片机为主组成的解码器。控制信息的传输采用ＲＳ－４８５协议，这种传输方式，具有抗干扰强、传输距离远等特点。
３．６加密、解密与加扰、解扰
重要物资仓库图像信息的安全传输是非常重要的，在设计时除了通常的软件加密、分配密钥、自设密码外，还需要对图像进行加扰、解扰处理。
加扰、解扰技术是保证图像传输安全的重要技术手段，在付费电视传输中已经被广泛地采用。目前比较常见的有ＤＥＳ、ＩＤＥＡ、ＡＥＳ、ＲＳＡ算法等。国内已有一些单位在研究用这些算法生产产品，如能满足要求，我们倾向于现在的加扰、解扰产品。
４ 系统的技术性能及特点
本系统分辨率可达３５２×２８８以上，采用ＭＰＥＧ－Ⅰ方式压缩，每路图像传输带１．５Ｍ左右。录相系统具备动态感知检测。存储时间大于７天，重要图片采用ＭＪＰＧ方式存储，可用光盘刻录永久保存。远程监控系统可对镜头进行光圈、焦距、景深距离的控制等操作。对云台可做全方位控制。系统可以对云台的上下左右的转动进行全方位的远程控制。
智能化的远程网络管理。系统提供支持ＴＣＰ／ＩＰ协议的网络接口，充分满足局域网内用户对远端网点进行网络化的统一集中管理，并交互使用数据、图表、视频等多种信息。
本系统结合目前比较先进的网络技术，即：图像压缩和传输技术、图像控制技术、网络通讯技术。这是构成本系统的主要核心技术。
４．１图像压缩和传输技术（ＢＺ－ＶＣ）
远程监控和数码录像系统的关键是图像的数字化处理和图像压缩技术，其核心是图像压缩算法。与传统的电缆模拟传输或光缆模拟传输不同，远程监控采用数字化处理技术，将摄像机的图像信号转换成计算机所能处理的数据，通过网络或其它媒介将数据传输到另一台计算机或数字化设备上，然后再将数据还原成图像。数字化图像可在同一线路上传输多路图像信息。
常用的压缩算法有：
◆用于网络视频会议的压缩标准Ｈ．２６３系列，图像分辨率３５２２８８。
◆ Ｍ－ＪＰＥＧ动态图像压缩方式，压缩比为１０－－－３０：１，图像分辨率６４０４８０。
◆ ＭＰＥＧ－１活动影像压缩方式，ＶＣＤ压缩标准，压缩比为 １０——５０：１，图像分辨率为３５２２８８。
◆ ＭＰＥＧ－２活动影像压缩方式，ＤＶＤ压缩标准，压缩比为 １０——３０：１，图像分辨率为７４０５１２。
视频压缩编码的理论基础是信息论，压缩就是从时域、空域两方面去除冗余信息，本系统采用的是ＭＰＥＧ编码。ＭＰＥＧ是国际标准化组织ＩＳＯ／ＩＥＣ下的一个制定动态视频压缩编码标准的组织，它为视频压缩编码技术的标准化、实用化作出了巨大贡献。如针对１．５Ｍｂｐｓ传输率的ＭＰＥＧ－１、针对ＨＤＴＶ的６Ｍｂｐｓ以上传输速率的ＭＰＥＧ－２都已取得了应用，并创造巨大的商业价值。
４．２图像控制技术（ＭＸ３０１６）
本系统的图像控制意味着本地和远程端均可控制系统中的所有镜头和云台的变化。通过矩阵将ＲＳ－２３２和多个云台与解码器相连，可控制云台不同方向的转动及镜头变焦、聚焦、和光圈的变化，可以和自动报警探头连接使用。从而达到本地和远程都可通过计算机控制镜头的目的。
４．３网络通讯技术
建立在ＴＣＰ／ＩＰ协议基础之上的图像传输系统的线路可为ＤＤＮ、ＣＤＭＡ、ＨＤＳＬ、ＩＳＤＮ、ＡＴＭ、ＬＡＮ、ＷＡＮ、微波等。接口也可为Ｇ．７０３／Ｖ．３５／ＲＳ４４９／网卡等。
５ 系统功能
５．１ＩＥ浏览功能
办公终端可以通过ＩＥ浏览器任意点播某仓库前端摄像机图像。
５．２专业显示功能
办公终端可以配置专用的浏览程序，通过电子地图为引导，直观显示各仓库的分布情况，点击某仓库图标，直接放大显示该仓库摄像机的布置图，任意调阅图像。
５．３远程控制功能
通过专用终端程序可实现对前端快速球的远程控制，以及对各仓库数字硬盘录像机的远程参数设置。
５．４录像功能
具有本地存储录像的功能。
５．５检索功能
可以检索录像资料。
５．６用户管理功能
所有办公终端需要浏览某仓库的某路前端摄像机图像，均通过管理中心服务器进行身份认证、图像切换和用户控制权限管理，要求管理中心服务器具有合法固定ＩＰ地址。
６ 结束语
视频图像对比是本文主要设计指导思想，但是，视频图像自动对比目前还属于世界性难题，所以只能采用同屏人工对比方法。据网上消息，美国能源部Ｉｄａｈｏ国家工程和环境实验室的科学家，开发出了能识别数字图像上前后只有微细差异的图像识别系统（Ｃｈａｎｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，ＣＤＳ），由Ｌａｎｃａｓｔｅｒ、Ｊａｍｅｓ Ｌｉｔｔｏｎ Ｊｏｎｅｓ和Ｇｏｒｄｏｎ Ｌａｓｓａｈｎ共同开发的ＣＤＳ技术是计算机死记硬背的强大功能与ｆｌｉｐ－ｆｌｏｐ技术引导出的强大的人体反射现象相互结合后的产物。ＣＤＳ软件对图像排列的准确性可以精确到比象素还小几倍的水平，无论是通过手持照像设备还是其它照相设备，都能达到这一水准，这是因为ＣＤＳ还能对照相设备的摄影参数进行矫正后再进行图像比较。我们深信在现代科学技术快速发展的今天，视频图像自动对比技术已经离我们不远。
２ 设计思想
计算机系统的应用、普及，网络通讯技术及图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得安全技术防范行业能够采用最新的计算机、通讯和图像处理技术，通过计算机网络传输数字图像，可为实现远程图像监控及联网报警系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。对于银行、电力等网络基础较好的部门，利用其现有的网络环境与技术条件，充分发挥计算机网络的优势，建成高效可靠的远程视频监控与联网报警系统，为企业的安全防范、高效管理提供更有力的技术保障。
宽带技术与数字视频技术的发展，为远程监控提供了更加完美的解决方案。我们采用数字视频实况组播（广播）和监控模块相结合的数字化监控技术，为远程监控提供了全新的观念和更广阔的空间，实现了基于ＴＣＰ／ＩＰ的点对点、点对多点、多点对多点的远程实时编码组播（广播）和监控、远程遥控摄像机的功能。
本文的设计思想是让物资主管部门根据工作需要，用计算机远程监控系统通过互联网定期或不定期地对所辖物资仓库里库存的物资进行例行检查，以便及时发现问题，解决问题，以保证战略储备物资的安全保管。采取的技术手段是把储备仓库物资的图像信息传输到主管部门的计算机上，主管部门工作人员通过办公室里的计算机来查看储备仓库物资的保管情况。方法是将初始入库时的物资图像保存在磁盘里（包括中间增、减、调整等引起的正常变动），当需要查验时，将即时图像与保存的对应图像做比较，以判断物资是否保持了原样。在技术上，目前采用的是人工对比的方法，因为要进行图像自动对比，必须保证摄像机不移动，不变焦，不拉伸，让摄像机长期绝对准确地固定在初始存图像的位置上，对应图像稍有一丝移动就无法自动对比。视频图像人工对比已经在许多领域得到应用，如停车场管理系统，车辆进出停车场时，自动启动摄像功能，并将照片存储在电脑里。出场时，电脑自动将新照片和该车最后入场的照片进行对比，监控人员能实时监视车辆的安全情况。
３ 系统结构
系统主要由管理层多媒体计算机——解扰设备——互联网——加扰设备——仓库主机——库房分机——摄像枪／云台等组成。硬件拓扑结构为树型结构（见图１）。
３．１管理层多媒体计算机软件设计
采用图形式的菜单形式，按树形拓扑结构安排。具体到某一库、某一库房的摄像机为末端。如要查看某一具体库的图像，用鼠标点选该库对应的摄像机，就可以对该摄像机进行方向（云台控制）和图像的清晰度调整（焦距、景深调整），并将图像长期进行保存，以便日后检查进行图像对比。考虑到检查时是以某库图像的清晰度为主，设计时采用最多四画面为一组，以便快速检查，当发现可疑情况时切换成单画面作对比检查。
软件设计拟在Ｗｉｎｄｏｗ９８或ＷｉｎＮＴ状态下，再结合组态软件，图像播放软件等进行设计。人机界面友好、直观，全中文、图形化界面，无须记忆烦琐的功能键盘，极易操作，使用人员几乎不需要任何培训，就能操作使用。
３．２仓库主机软硬件设计
仓库主机起一个统一指挥和中转的作用，类似网络中的服务器与交换机。它负责ＩＰ地址的分配与来往信号的切换，它除了向互联网传送信息外，还负责向仓库管理计算机提供信息。仓库计算机的管理控制软件基本同主管部门的计算机一样，只是它只管理本库的信息。为了图像信息的安全，在主管部门不检查库存情况时，在主机上可以切断与互联网的连接。
３．３库房分机
库房分机，从互联网的角度看，它是一个计算机终端，从图像监控的角度看，它是一个集中控制台，是图像传输与控制的核心设备。
３．４图像的采集与传输
在库房环境一定的情况下，一般４个摄像头基本可以满足要求。我们设计为４路视频输入（当然特殊仓库可以选择８路、１６路等），采用４画面分割方式。考虑到目前模拟摄像机价格便宜，选用模拟摄像机，配以视频卡将模拟信号转换成数字信息进行传输。
仓库的图像信息是静止图像，设计时拟采用静止图像压缩技术。目前应用较多的有ＪＰＥＧ、Ｍ－ＪＰＥＧ，小波变换ｗａｖｅｌｅｔ等技术，小波变换是基于结构的压缩方法，处理较容易，可获得比ＪＰＥＧ更大的压缩，可以很好地处理静态图像的传输。
３．５摄像机的控制
摄像机的焦距、景深与云台的方向控制采用总线方式，即一栋库房的所有摄像机的控制信息都由一对线路传输，摄像机／云台处安装以单片机为主组成的解码器。控制信息的传输采用ＲＳ－４８５协议，这种传输方式，具有抗干扰强、传输距离远等特点。
３．６加密、解密与加扰、解扰
重要物资仓库图像信息的安全传输是非常重要的，在设计时除了通常的软件加密、分配密钥、自设密码外，还需要对图像进行加扰、解扰处理。
加扰、解扰技术是保证图像传输安全的重要技术手段，在付费电视传输中已经被广泛地采用。目前比较常见的有ＤＥＳ、ＩＤＥＡ、ＡＥＳ、ＲＳＡ算法等。国内已有一些单位在研究用这些算法生产产品，如能满足要求，我们倾向于现在的加扰、解扰产品。
４ 系统的技术性能及特点
本系统分辨率可达３５２×２８８以上，采用ＭＰＥＧ－Ⅰ方式压缩，每路图像传输带１．５Ｍ左右。录相系统具备动态感知检测。存储时间大于７天，重要图片采用ＭＪＰＧ方式存储，可用光盘刻录永久保存。远程监控系统可对镜头进行光圈、焦距、景深距离的控制等操作。对云台可做全方位控制。系统可以对云台的上下左右的转动进行全方位的远程控制。
智能化的远程网络管理。系统提供支持ＴＣＰ／ＩＰ协议的网络接口，充分满足局域网内用户对远端网点进行网络化的统一集中管理，并交互使用数据、图表、视频等多种信息。
本系统结合目前比较先进的网络技术，即：图像压缩和传输技术、图像控制技术、网络通讯技术。这是构成本系统的主要核心技术。
４．１图像压缩和传输技术（ＢＺ－ＶＣ）
远程监控和数码录像系统的关键是图像的数字化处理和图像压缩技术，其核心是图像压缩算法。与传统的电缆模拟传输或光缆模拟传输不同，远程监控采用数字化处理技术，将摄像机的图像信号转换成计算机所能处理的数据，通过网络或其它媒介将数据传输到另一台计算机或数字化设备上，然后再将数据还原成图像。数字化图像可在同一线路上传输多路图像信息。
常用的压缩算法有：
◆用于网络视频会议的压缩标准Ｈ．２６３系列，图像分辨率３５２２８８。
◆ Ｍ－ＪＰＥＧ动态图像压缩方式，压缩比为１０－－－３０：１，图像分辨率６４０４８０。
◆ ＭＰＥＧ－１活动影像压缩方式，ＶＣＤ压缩标准，压缩比为 １０——５０：１，图像分辨率为３５２２８８。
◆ ＭＰＥＧ－２活动影像压缩方式，ＤＶＤ压缩标准，压缩比为 １０——３０：１，图像分辨率为７４０５１２。
视频压缩编码的理论基础是信息论，压缩就是从时域、空域两方面去除冗余信息，本系统采用的是ＭＰＥＧ编码。ＭＰＥＧ是国际标准化组织ＩＳＯ／ＩＥＣ下的一个制定动态视频压缩编码标准的组织，它为视频压缩编码技术的标准化、实用化作出了巨大贡献。如针对１．５Ｍｂｐｓ传输率的ＭＰＥＧ－１、针对ＨＤＴＶ的６Ｍｂｐｓ以上传输速率的ＭＰＥＧ－２都已取得了应用，并创造巨大的商业价值。
４．２图像控制技术（ＭＸ３０１６）
本系统的图像控制意味着本地和远程端均可控制系统中的所有镜头和云台的变化。通过矩阵将ＲＳ－２３２和多个云台与解码器相连，可控制云台不同方向的转动及镜头变焦、聚焦、和光圈的变化，可以和自动报警探头连接使用。从而达到本地和远程都可通过计算机控制镜头的目的。
４．３网络通讯技术
建立在ＴＣＰ／ＩＰ协议基础之上的图像传输系统的线路可为ＤＤＮ、ＣＤＭＡ、ＨＤＳＬ、ＩＳＤＮ、ＡＴＭ、ＬＡＮ、ＷＡＮ、微波等。接口也可为Ｇ．７０３／Ｖ．３５／ＲＳ４４９／网卡等。
５ 系统功能
５．１ＩＥ浏览功能
办公终端可以通过ＩＥ浏览器任意点播某仓库前端摄像机图像。
５．２专业显示功能
办公终端可以配置专用的浏览程序，通过电子地图为引导，直观显示各仓库的分布情况，点击某仓库图标，直接放大显示该仓库摄像机的布置图，任意调阅图像。
５．３远程控制功能
通过专用终端程序可实现对前端快速球的远程控制，以及对各仓库数字硬盘录像机的远程参数设置。
５．４录像功能
具有本地存储录像的功能。
５．５检索功能
可以检索录像资料。
５．６用户管理功能
所有办公终端需要浏览某仓库的某路前端摄像机图像，均通过管理中心服务器进行身份认证、图像切换和用户控制权限管理，要求管理中心服务器具有合法固定ＩＰ地址。
６ 结束语
视频图像对比是本文主要设计指导思想，但是，视频图像自动对比目前还属于世界性难题，所以只能采用同屏人工对比方法。据网上消息，美国能源部Ｉｄａｈｏ国家工程和环境实验室的科学家，开发出了能识别数字图像上前后只有微细差异的图像识别系统（Ｃｈａｎｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，ＣＤＳ），由Ｌａｎｃａｓｔｅｒ、Ｊａｍｅｓ Ｌｉｔｔｏｎ Ｊｏｎｅｓ和Ｇｏｒｄｏｎ Ｌａｓｓａｈｎ共同开发的ＣＤＳ技术是计算机死记硬背的强大功能与ｆｌｉｐ－ｆｌｏｐ技术引导出的强大的人体反射现象相互结合后的产物。ＣＤＳ软件对图像排列的准确性可以精确到比象素还小几倍的水平，无论是通过手持照像设备还是其它照相设备，都能达到这一水准，这是因为ＣＤＳ还能对照相设备的摄影参数进行矫正后再进行图像比较。我们深信在现代科学技术快速发展的今天，视频图像自动对比技术已经离我们不远。
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