主页（http://www.pttcn.net）：智能网络DVR的实现方案 网络DVR系统，突破了以往传统的数字硬盘录像机、模拟矩阵、摄像机等独霸天下的局面。而智能网络DVR系统，其首要的优势是数字化和压缩的过程都在本地完成，此时可通过已连入互联网的现有网络设备来传输智能数据，从而可有效降低使用成本。由于新增加了对图像的智能分析与识别、智能搜索引擎、智能寻像、多媒体指挥平台等高效实用的功能，使它作为一种独立的产品形态，己逐渐进入了人们的视野。本文介绍应用FPGA构建软压缩DVR卡、硬压缩多通道DVR系统方案的组成、原理，以及智能网络DVR可具备的智能功能及其实现方案。
随着信息社会的发展，人们的安全意识在不断增强，对安防监控设备的需求也在持续增长。总的看来，安防视频监控技术的发展趋势为：新的H.264压缩技术可以增加硬盘的存储时间，并减少对网络带宽的需求，因而逐渐成为主流；高清晰度视频系统开始出现在一些高端应用场合，并将逐步扩展到中、低端应用；PCI Express（简称PCI-E）正在取代传统的PCI总线，从而使目前流行的PCI总线压缩卡将转换到PCI Express总线架构；随着IP网络的普及，基于IP网络视频监控系统增长迅速，并积极向智能化发展。 显然，安防视频监控技术的这种发展，其产品都要求有更高性能和更灵活性的器件来构建，而单纯采用DSP处理器或现成芯片（ASSP）的方法己难以满足系统的需求。由于目前可编程器件具有很高的集成度和灵活性，以及低功耗和宽的工作范围，且其价格又不断下降，因此利用可编程逻辑门阵列（FPGA）特有的高性能和灵活性，使其成为许多视频监控产品的理想选择。笔者将陆续介绍，应用FPGA器件构建一些典型的视频监控产品的方案，如软压缩DVR卡、硬压缩多通道DVR系统、智能网络DVR与DVS，以及智能网络摄像机的实现方案等。这里介绍构建智能网络DVR的实现方案。 DVR技术的发展是与计算机技术的发展密不可分的，图像处理是一个大数据流的传输过程，它在硬件方面受到计算机的计算速度、存储器的容量及动态分布、多CPU或计算机网络设计、数据总线、网络传输带宽的限制；在软件方面，也受到如数据总线流模式、数据块传输协议、数据压缩算法、模式识别算法等限制。 DVR系统拥有多路视频输入（典型的为4路、8路或16路等），而且都已包含了原来的画面分割器和多路复用器的功能。使用网络DVR的模拟监控系统，是一个部分数字化的系统，它包括一个网络DVR设备，该网络DVR配有用于网络连接的以太网接口。视频信号在DVR中转换为数字信号并被压缩，然后通过计算机网络进行传输，在远端通过电脑便可进行监控。基于DVR的数字化网络系统，突破了以往传统的数字硬盘录像机、模拟矩阵、摄像机等独霸天下的局面。 智能网络DVR系统，其首要的优势是数字化和压缩的过程都在本地完成，此时可通过已连入互联网的现有网络设备来传输智能数据，从而可有效降低使用成本。因为，仅有通过所嵌入的智能功能所识别出的带预/报警信息触发的视频数据，才会被发送到中央监控站，以用于进一步地分析并采取进一步的响应，以降低网络设备的负载并减少人为错误。 在智能网络DVR系靳中，由于新增加了一些智能功能的图像分析与识别、智能搜索引擎、智能寻像、多媒体指挥平台等高效实用的功能，使它作为一种独立的产品形态，已逐渐进入了人们的视野。在数字硬盘录像机DVR领域中，有软压缩与硬压缩两种方式。本文简要介绍，应用FPGA构建软压缩DVR卡、硬压缩多通道DVR系统方案的组成、原理，以及智能网络DVR可具备的智能功能及其实现方案。 软压缩DVR方案 软压缩DVR的功能非常适合用FPGA器件来实现，图1所示即为一个用FPGA器件来实现软件压缩DVR的功能框图。
由图1可见，它所实现的功能大多逻辑复杂度不高，同时对数据通路性能有一定的要求，需要具有高速接口通信能力，因而适合用FPGA来实现。其缩放部分以及视频滤波等预处理工作、DMA控制器、音频FIFO和PCI-E部分可全部放入FPGA中。这里采用FPGA的好处是，可以灵活地实现任意多路的视频输入，并且视频预处理的功能可以根据不同摄像机的特性灵活定制，从而达到最优效果。 值得一提的是，有些公司有现成的视频图像处理套件（VIP），如Altera公司的套件有9个视频预处理/后处理的IP，其中有Scaler（缩放）、2D FIR滤波等IP，在接口方面还有PCI与PCI-E的IP核，以及带有内嵌收发器的Arria GX FPGA等。 硬压缩DVR方案 多路硬压缩DVR的通道数包含4、8、16通道，有的甚至超过24通道。系统的核心是多通道压缩，这里所述的FPGA实现方案与传统的ASSP或DSP处理器实现方法不同，它是一种更灵活、可扩展性更强、单路视频成本和功耗更低的解决方案。最新的65nm低成本FPGA Cyclone Ⅲ在功耗方面拥有很大优势，这种单芯片可以支持最大到16通道的H.264编码。 |
