随着光电、微电子、微计算机及数字视频技术的发展，安全防范技术已由传统的模拟式而走向高度集成的小型化、数字化、智能化、网络化。由于数字信号具有频谱效率高、抗干扰能力强、失真小等模拟信号无法比拟的优点，因此，各种数字视频技术得到了迅速的发展，传统的安全防范系统已逐步转向以图像处理为核心的现代模式。

　　图像的数字化解决了数据压缩的问题，从而使安全防范设备与网络结合起来，可以利用各种网络来传送信息，使安防系统成为一种可以无所不到的、开放的、可以根据要求自动生成的灵活系统。随着各种专用芯片的研制成功，将把电视监控、探测报警与出入口控制整合为一体，而成为全新概念的安防系统。

　　现代高新技术几乎在安防系统中都有应用，有的即将应用。下面就简要地叙述一下固体成像器件（CCD与CMOS），GPS、GIS与三S集成技术，人体生物特征自动识别技术，数字化与网络化远程监控技术，视频移动检测技术，新型的录像与显示技术等在安全防范系统中的应用。

　　二、固体光电成像器件（CCD与CMOS）在安防系统中的应用

　　摄像机的功能是将来自镜头的光学图像转换成随时间变化的视频信号。摄像机主要由图像传感器（即光电成像器件）、同步扫描系统、定时电路、视频放大和处理电路、视频信号同步电路、用来生成复合视频信号的合成电路等部分组成。为了在场景变化时实时提供有意义的图像，扫描的速度必须足够快，每秒钟至少有25帧。摄像机还要产生合适的同步信号，以使监视器能产生稳定的不晃动的图象。

　　目前在视频监控系统的前端，主要应用的是固体光电成像器件CCD组成的摄像机。CCD摄像机现在已经发展到非常成熟，如彩色日夜型、超低照度型、超宽动态型、内置三可变镜头的一体化型以及内置镜头云台的隐蔽的快速球型等。

　　CMOS固体图像传感器是继CCD固体图像传感器以后新发展起来的一种新型传感器。这种传感器在半导体市场萧条时期仍然保持着很好的市场增长，而且有加快替代CCD器件的趋势。美国Omni Vision最近宣称：随着公司130象素CIS技术的逐渐成熟并批量使用，300万像素的CMOS图像传感器已经突破了技术瓶颈，并有望很快推出相关产品。因此，CMOS图像传感器将很快由低档市场进驻中档市场，从而成为图像传感器中的主流产品。

　　CMOS图像传感器的最大优势在于它与DSP等其他器件的亲和性，这是CCD器件无法相比的。虽然两者都是硅器件，CCD是通过光电效应收集电荷，每行象素的电荷随时钟信号被送到模拟移位寄存器上，然后串行转换为电压。虽然，CCD技术稳定，但产品成品率低、成本高，且很难把驱动电路、信号处理电路与CCD成象阵列单片集成，因而系统由多芯片组成。而CMOS图像传感器则能较容易地做成单芯片系统，因而可缩小产品尺寸，所以价格低，也可降低产品功耗。由于进行了高度集成，使设计简单，能缩短产品上市时间， 也更适合于便携应用。今后，CMOS将成为图像传感器中的主流。

　　由于CMOS摄像机可做到钮扣大小，因此最适用于保安监视的隐形摄像。一旦提高了CMOS成像器件的光照灵敏度与信噪比，凡是过去CCD无法占领的领域，CMOS传感器都可能去发展、去开拓，到时CMOS成像器件将会达到无处不在的水平。

             三、GPS、GIS与3S集成技术

　　1、GPS技术    GSP是“全球卫星定位系统”（Global Positioning System）的简称，是70年代初美国在“子午仪卫星导航定位”技术上发展而成的具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、精确定时、测速系统。GPS原是美国为军事目的而开发的高技术系统，主要用于战机、战舰、坦克、军车等导航定位以及导弹的制导、电子侦查、大地测量、搜索营救等业务。海湾战争后，美国将GPS系统向全世界的民用用户免费开放，用户在全世界任何地点、任何时候，只要有一台GPS接收机，并可以同时观测到4颗以上的定位卫星，即可通过免费接收GPS卫星提供的定位信息来精确地确定出自己所处的地理位置（经、纬度）。因此，GPS是当今最先进的自动定位地址采集系统。将已采集到的事件、目标等信息数据传输到管理中心，可以使之形成安全信息系统。这种卫星定位技术自动提供位置信息、在公共安全信息系统中具有十分重要的作用和地位。

　　卫星定位技术在社会公共安全方面的主要应用领域有公安、银行、保险、消防、海关缉私等。它的作用是安全事故报警，防盗反劫，车队管理，调度指挥。现已建成的网络中至少有近三分之二是用于安全领域的。如北京、上海等大城市的公安部门已建立起警车、运钞车综合指挥调度系统。有些城市的银行建立了自己的运钞车GPS定位监控系统。北京市交通管理部门通过在巡逻车上安装GPS与通信设备，使解决交通事故的出警时间缩短（现在平均仅需要3.6分钟），有效地保证了主要道路的交通顺畅。

　　卫星定位技术在个人安全方面的应用也显示了极大的优越性。随着通信、导航和计算机技术的不断融合，越来越多的GPS接收机将被嵌入到其它的通信计算机、安全和消费类电子产品中。在美国和日本已开发出了供老年人随身携带的GPS定位紧急呼叫器，在他们发病或需要帮助时，利用该装置可以及时发出带有位置信息的求救信息等。

      2、GIS技术

　　 现代GIS技术可以建立动态和实时更新的，集图形、影像、数字高程模型（DEM）一体化的三维景观模型和各种电子地图。目前它已用于武器精确制导，最佳路线计算。而110联动、呼叫中心、消防指挥、运钞车与公安交通智能化均需要大比例尺的电子地图。基于Internet网的网络GIS，可与GPS和固体成像技术相结合，从而发挥三S集成更大的功效。

      3、三S集成技术

　　 IBS是基于位置的信息服务，MLS是移动定位服务的英文缩写，它是GPS、GIS与网络（有线和无线）通讯技术的集成。人们可以在手机或PDA（个人数字助理）上实时地显示所在位置，寻找目标，获得与位置有关的各种信息服务。如果再将可视电话的CMOS数码摄像头集成上去，则是一种便携式的三S集成系统，在GPS信号收不到的地方，通过手机基站定位，也可以达到±50~100m精度，可用来自动监测老人、小孩、汽车所在位置，以保证人身和贵重财产的安全。

　　GPS、GIS和固体成像技术（必要时加上惯性导航系统）的三S集成可以在卫星、飞机、汽车、舰船等平台上实现，构成各种定位、测量、导航和现场监控、变化监测系统，它不仅在军民两方都有应用，尤其在安防中也有广泛的应用前景。

      4、高分辨率遥感技术

　　全数字的遥感技术使人们能获得从厘米到米级分辨率的可见光和不可见光的图像记录，而且可以通过细分光谱方法，同时获得纳米级分辨率的上百个波段记录，通过数字化信号无线传输方式可以使监测中心获得所摄目标的几何形状、位置、目标类别、物理特性等。美国发射的锁眼号卫星（KH11，12）能从350Km高度上分辨出地表面10cm的目标。并且利用热红外技术还可以实现夜视，对目标24小时监测等。

           四、人体生物特征自动识别技术

　　 随着光电技术、微计算机技术、图像处理技术与模式识别等技术的快速发展，出现了一种崭新的人体生物特征识别技术，这就是依靠人体生物特征来进行人的身份验证的一种高科技识别技术。

　　人体生物特征目前主要用到人体的指纹、掌纹、眼虹膜、声音、笔迹、面貌及DNA等。由于这些特征具有人体所固有的不可复制的唯一性和稳定性，因此不可能复制、失窃或被遗忘。所以，利用人体的这些独特的生理特征能准确地鉴别每个人的身份。

　　近几年来，已开发应用了声音识别、签字识别、指纹识别、掌形识别、眼虹膜识别等人体生物特征识别技术，与上述识别技术相比较，而最近开发的人体面貌识别技术则具有简便、准确、经济及可扩展性良好等众多优势，因此可广泛应用于出入口控制、安全验证、安防监控与搜寻罪犯等有关方面。

      1、人体面貌识别技术的特点
    人体面貌识别技术与其他人体生物特征识别技术相比较，有其独特的优点。

　　（1）人体面貌识别技术有快速、简便、非侵扰和不需要人的被动配合的特点。因为除这种识别技术以外，其余的人体生物特征识别技术对人们来说都是一种干扰，都需要人的被动配合。如指纹和掌纹识别都需要人们将手放在玻璃表面，而虹膜识别需要用激光照射人的眼睛，而声音识别需要人对着麦克风讲话，字迹识别则需要人签字等等。而人体面貌识别无需干扰人们的行为，你只需要很快从一架摄像机前走过，你的面貌就已经被快速地采集和检验，所以非常简便。

　　（2）人体面貌识别技术有良好的防伪、防欺诈、准确、直观、方便的特点。因为同其他人体生物特征识别技术相比较，只有面像识别是最直观、最可靠、最准确的，因而它是优良的防伪、防欺诈的。   

　　（3）人体面貌识别技术具有性价比高、经济、可扩展性良好的特点。因为人体面貌识别技术比其他的人体生物特征识别技术的性能要优越，它不要人的行为的配合能方便有效地核查人的身份，而且只需通用的PC硬件及相关软件，因而经济、性价比高；由于其直观、准确，且应用更为广泛，因此具有良好的可扩展性能。

      2、人体面貌识别技术的应用
　　 由于人体面貌识别技术的独特优点，因而有着十分广泛的应用前景。其应用领域遍及军队、政法、银行、物业、海关、互联网应用等。下面就其主要应用作一简介。

　　（1）在银行金融系统中的应用
　　 由于银行金融系统对安全防范控制系统有着极高的要求，如对金库的安全设施、保险柜、自动柜员机以及电子商务信息系统等都需要人体面貌识别技术这种更直观、准确、可靠的识别系统。

　　近年来，金融诈骗、抢劫发生率有所增高，对传统的安全措施提出了新的挑战。而人体面貌识别技术根本不需要带任何的电子、机械“钥匙”，因而可杜绝丢失钥匙、密码的现象。如果配合IC卡、指纹识别等技术，就可以更加使安全系数成倍增长。而且，由于对每次操作事件都保存一条有时间、日期和人体面像的记录，所以它具有良好的可跟踪性。

　　当前，银行系统正在开展保险柜出租、托管的业务，若银行使用这种识别系统，能提高安全系数和客户对银行的可信度。此外，若在ATM自动取款机上应用这种识别技术，可以解除用户忘记密码的苦恼，而且还可以防止冒领、盗取的事件发生。

      （2）在政法系统中的应用
　　 当前，我国的公、检、法正加强对经济、刑事等犯罪行为的打击力度，正在联合开展“追、逃”斗争。目前多是将逃犯的照片、身份证、特征资料上网发布。但这种方法的判断要通过多种技术鉴定，它对持有假冒证件资料犯人的查询有较大的难度，对犯罪分子的狡辨、伪装往往要消耗大量的时间和物力来进行确认。如果利用人体面貌识别技术，则可大大提高工作效率，并能对犯罪分子产生极大的威摄力量。如在重要的车站、码头、机场、海关等出入口附近架设摄像机，则系统可在无人职守的情况下自动捕捉进、出上述场所的人员的头像，再通过网络将头像面貌特征数据传送到计算机中心数据库去，与逃犯的头像进行比较，迅速准确地作出身份判断，一旦发现是吻合的头像，即自动记录并报警。如英国伦敦警察局，由于最近使用了人体面貌识别系统，在三个月内破案率就提高了34％。

　　（3）在其他方面的应用
　　除在上面两大领域的应用外，人体面貌识别技术可广泛应用于军队、公安、党政机关、物业管理及其他一切需要的部门的安全验证、监控、门禁及一切出入口控制等多个方面。 

      五、数字化与网络化的安防监控技术     

　　模拟视频设备现已发展到很高的水平，已没有多少潜力可挖，要满足更高的要求，数字化是必由之路。数字信号是进行压缩处理和其它图像处理的前提。数字安防监控系统采用数字技术和计算机网络技术，能比较好地克服模拟系统的局限性，其优越性表现在：
   （1）由于采用数字信号处理技术，数字化视频信号和音频信号不易受到外部干扰，信号品质容易保障；
   （2）由于采用计算机局域网和广域网等联网技术，数字多媒体远程网络监控距离不受距离限制；
   （3）由于采用大容量磁盘阵列存储器或光盘存储器，可节省大量的磁带存储介质，同时有利于系统实现多媒体信息查询，可随机检索和任意比例回放，且录象与回放可同时进行，互不干扰；
   （4）可通过数字视频运动检测技术实现“动则录，不动则不录”功能和联动报警功能，不必在监控现场安装检测、报警装置，且使用人机交互界面实现对监控现场的云台镜头等的实时控制；
   （5）数字化是世界公认的各领域发展的方向，采用数字多媒体远程网络电视监控，符合数字化、网络化、智能化的技术发展趋势。

　　因此，数字电视监控系统在多路视频监控、随机检索回放、录象与回放同时进行、网络远程监控、监控录像保存等方面具有无可匹敌的优势。而网络型电视监控系统实际是数字监控系统的网络化，也就是利用网络传输的数字监控系统。

    系统的网络化表现在：
   （1）是否同时支持多种通讯协议：TCP/IP、RS232、RS485，完成传统监控系统与多媒体监控系统的无缝连接；
   （2）是否支持多种传输信道：电话线、ISDN、DDN专线、光纤、微波、无线扩频及VAST卫星线路等，支持全带宽信道33.6K-100M；
   （3）是否能实现基于LAN / WAN基础上的视频监控，视频会议，视频广播；
   （4）是否能实现一机多分控，多机多主控，多机多分控，完成点对点，一点对多点，多点对多点的任意网络监控组合；
   （5）是否能建立网络间不同级别的安全权限，建立县-地市-省-全国四级网络架构及完全机制，满足复杂大型网络监控的需求；
   （6）是否是建立在标准网络平台上的系统，不需要重新构架网络平台，充分利用现有资源，一机实时多任务。

　　新型的远程视频图像传输需要改进为通过LAN传输联网的系统。对于电视监控系统而言，要求的是全数字的视频信息联网。数字电视监控系统主机相当于一个网络视频服务器，所有对视频的需求都由视频服务器来控制和完成。当前由于视频压缩技术的发展和LAN及Internet的普及，网络带宽成本正在下降，千兆以太网及高端路由器产品使局域网与广域网的界限也越来越模糊，同时带有LAN接口（可配IP地址）的摄像机、编解码器、硬盘录像机等也已经出现，这使得有可能建立视频信息网。

　　每一个视频信息网对外表现为一个视频网站，有IP地址，通过网关或路由器即可接入Internet，这样就可供其它远程用户访问。视频信息网对内表现为专用网，由视频服务器、键盘、编解码器等组成，带LAN接口的摄像机、编解码器等可直接连接到LAN上，而模拟式CCD摄像机则需经编码器挂在网上。

　　六、视频移动检测技术

　　视频移动探测器（Video Motion Detector，简称VMD）是对摄像机产生的图象进行电子分析，以检查图像中有否出现足够程度的变化。这种装置能够毫不疲倦地对摄像机画面进行长时间的监视，并在出现情况时通知安防人员，因此能够很好地弥补安全人员的不足。

　　VMD主要通过数学计算来确定摄像机画面的某个区域内是否有移动目标出现。具体方法是：不断将某个视频帧内像素的亮度水平与下一个视频帧进行比较，以寻找被认为值得注意的变化。低成本的模拟式VMD则采用另外一种较简单的方法：将某画面中的大块区域与下一帧画面中的对应区域进行比较。这种方法在室内环境中是可行的，这是由于室内的光线条件和场景较少发生变化。在室外环境中，这种系统很容易因光线变化或摄像机的震动而产生误报。因此，室外应用中应使用功能较强的数字式VMD。数字式VMD是一种以微处理器为核心的电子装置，它可以同时对数千个图像布防单元进行跟踪分析。即使场景的亮度发生了明显的变化，系统也不容易产生误报。

　　内置VMD电路的摄像机可以当报警探头使用。检测电路首先会将静态图像贮存起来，之后，如果发现画面的变化量超过了预先设定的值，系统就会发出报警信号，以提醒安防人员或启动录像机。VMD电路有模拟式和数字式两种。模拟式电路主要通过检测布防区域的画面亮度来探知变化；数字式电路则可以对布防区域内成百上千个单元进行电子分析，可以在图像上标出检得异动的位置和移动目标的前进路径，并驱动警号或警灯发出警告信号。

　　数字式视频移动探测器有称作为“移动检测模式”和“博物馆模式”的两种监控方式。前者是系统监视景象内一旦有物体或人员进入某一监视报警窗口，立即触发报警；而后一种方式系统监视的仅是某一固定不动的物件，而不管在该物件周围有何运动，只有一旦该物体被移动时（例如被盗）才触发报警。当然，若有需要用户也可以将这两种方式组合在同一个屏幕上。

               七、新型显示技术

　　 1、LED大屏幕显示器
　　LED大屏幕显示器应用非常广泛，在车站，码头，商店都能见到各种类型的大屏幕显示装置，不仅有单色的，还有彩色的，不仅能显示文字，还能显示图形、图象，而且能产生各种动画效果，是广告宣传，新闻传播的有力工具，其应用已越来越普遍。

　　当前国内外的LED电子显示屏正朝着真彩（224种颜色）、高分辨率（＞4096像素点/m2）方向发展，在国外，7100像素点/m2分辨率的显示单元已经出现。目前，LED显示屏的显示单元正向超亮度、高分辨率、高灰度级方向发展；其显示媒体也向多媒体（静止/动态图文、视频图象、音视频同步）方向发展；系统的运行、操作与维护也向集成化、网络化、智能化方向发展。

　　2、LCD液晶显示器
　　 液晶（LCD）显示器工作电压低、功耗小；没有辐射，对人体健康无损害；完全平面，无闪烁、无失真，可视面积大，又薄又轻，款式新颖多样，能大量节省空间，适应更多的应用领域；抗干扰能力也比CRT显示器强得多。而以前所具有的一些缺陷如视角太小、亮度和对比度不够大等等，随着技术不断提高，到现在最新的TFT CD显示器已经有了相当的进步，这些再也不是液晶显示器的弱项了。当前，LCD已经成为平板显示领域的主导技术，其产品从直视的超小型头盔显示（Head Mount）LCD到投影显示的40英寸的高清晰度（HDTV）LCD。在2005年，液晶电视将取代CRT。

　　3、PDP等离子体显示器
　　等离子体显示器PDP（Plasma Display Panel）的特点在于它在对比度，明亮度和可视角度的表现都比液晶显示器来得更优异。不过，虽然等离子体显示器的表现优于液晶显示器，但是它的制造成本相当昂贵，因此并不适合制作小尺寸的显示平面，而且等离子体显示器目前所能达到的分辨率，也还没有办法满足电脑显示的需求。

　　等离子体显示器除对比度、明亮度好以外，其主要特点还表现在机身轻巧，有超薄特大萤屏，有160度更广阔观赏角度，画面显示精确无误，无磁性干扰等。

　　 4、OLED棗新型显示器
　　大家知道，显示器不仅应用于电脑，而且广泛应用于手机、数码相机（DSC）、数字摄像机（DVC）、PDA、数字电视接收机及汽车卫星导航系统等领域。但是，目前还没有一种显示技术可以完全适用于所有的领域，因而使显示器生产商转向下一代显示产品的研制。其中，最为突出的就是有机发光二极管（OLED）显示器。

　　 OLED是有机发光二极管的简称，它是自发光体，因而所用的材料决定了它的颜色。OLED去除了LCD生产中复杂的电池及液晶显示模块工艺，同时也无需背光源及滤波器。由于生产过程相对简单，因此OLED比LCD更具有成本优势。

　　 OLED具有如下几个特点：
　　●视角宽 ●亮度大 ●响应时间快 ●工作电压低 ●面板薄 ●生产成本低。此外，由于OLED是放射性器件结构，可获得比LCD（一般为传导性结构）更好的视觉效果，可以说OLED将是LCD的替代技术。由于OLED有这些特点，因而使其成为显示器行业的后起之秀。

             八、新型录像技术   

　　 1、硬盘、光盘录像
　　高速视频图像存取系统使用的是随机读写式的磁盘（或光盘），而不再使用顺序读写式的磁带。使用这种系统，我们可以快速地检索和定位某帧图像或某段图像，整个过程可能只需要几分之一秒到几秒。在实际应用中，有报警发生时，对应的摄像机画面会马上被记录下来；几秒钟后，这些图像又被读出、打印，供远处的监视器察看。在这类应用中，所有任务都需要在数秒间完成。磁盘和光盘记录系统可以很好地完成这一任务。

　　近年来，由于数字硬盘录象机（DVR）集合了录象机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等五种功能于一身而深受安防监控业界欢迎。其中最受欢迎的是DVR在图象储存、检索、备份、传输等方面具有传统录像机所无法比拟的优越性和方便性。

　　2、可擦除式光盘录像
　　安全系统中除了使用一写多读式光盘之外，也逐渐开始使用可擦除式光盘。可擦除式光盘是使用光磁原理存贮数据的。视频图像以数字形式记录到光盘上之后，可以象其它资料一样根据需要栅除。因此，这种光盘象磁带一样可以重复使用。

　　一般，5.25英寸光盘的容量为600兆，这一存贮能力相当于普通5.25英寸软盘的1000倍。目前最先进的温切斯特硬盘可在一平方厘米的材料上贮存6.7兆字节的数据，光盘则可在一平方厘米的介质上贮存46.5兆字节。一般磁盘的盘片则常常会因为震动或灰尘而与磁头相撞，致使盘片被划伤，数据也随之丢失。光盘的磁记录层外覆塑料或玻璃保护层，不怕灰尘、磨擦等破坏因素。很明显，在需要存贮大量的高清晰度视频图像、并对它们进行快速检索的场合，光盘是最理想的存贮介质。

　　 3、超大容量光带录像
 　　随着多频道多媒体时代的来到，要求图象素材的有效应用日益提高。为此需要一种可以代替过去录像带的、在小盒内可长期保存并可多次再生的大容量记录存贮媒体。这种大容量记录存贮媒体，不光是电视领域需要，在计算机和通信领域，随着静止图像和动态图像等信息量多的数据自由处理，也期待出现一种在光盘和磁盘中不能实现的大容量，高可靠性的记录存贮媒体。最近出现的一种光带录象机就能够解决。

　　这种光带存贮系统，可以实现磁盘、光盘、磁带等不能实现的高可靠、大容量记录。这在多媒体时代的需要是很大的。光带存贮兼有可以高密度存贮的光存贮特征以及可以扩展存贮媒体面积的磁带存贮特证，光带存贮与光盘相比，存贮面积可以高2-3个数量级以上。

　　 随着将来的激光器短波长化、近场光学、超分辨率、信息处理等技术的发展，预计光盘的存贮容量为几十吉（1G=1000M）字节，而光带通过利用光盘的高密度技术，在VHS磁带盒那样光带上，将可实现1太（1000G）字节以上的存贮容量。

　　光盘的平均转换时间为6~8秒。而光带是大容量存储（太字节），并且光带行走系统简单，所以可高速度存取。如果是200GB左右，那么光带可以实现5秒以内的平均存取时间。

                  九、结束语

　　除上述几项新技术外，还有利用光纤进行视频图像与数据的传输技术、信息与网络安全以及自动控制与图像识别处理等技术。如安防系统中常用的自动调焦、调光圈，自动黑、白平衡，自动背光补偿，自动处理数字图像以及信息与网络的防伪加密等，这在我们编著的“电视监控技术”（上、下）书中均有所涉及，这里就不一一细说了。

　　 总之，随着光电等科学技术的发展，随着信息社会的需求，诸多的高新技术都将用于国家的安全防范体系中。自改革开放以来，现国内已具备了这些技术的人才与技术的优势。在我国进入WTO，面对国际竞争，国内的安防企业必须充分利用这些优势。相信不久，我国的安防企业必将挤身于世界前列。