如何提高视频监视系统的有效性是系统设计师的设计考虑因素。本文作者在分析了实际的视频应用中存在的对改变疏忽以及视觉灵敏度问题之后，提出了利用实时变化检测器来提高响应水平的实现方法和概念，并给出了实时变化检测器电路实现原理和组成。

　　自从引入视频监视作为一种安全工具以来，一直存在着两个方面的问题。个问题是疏忽或者对改变的视而不见，这样一来，观察者在看电视时就不能可靠地发现安全威胁，因而在已经发生了情况的时候得到没有发生任何事情的错误结论。Harvard试验表明，在看电视时，50%的人会专注于两个篮球队之间球的转移，而不会注意到大猩猩(球队的吉祥物)走到视野区域并从视野区中走出的情况。相似地，在一个军事研究中，试验表明在12分钟连续观察2个或更多的顺序排放的监视器后，观察者将错过对45%的场景的观察，在大约22分钟后，会错过95%的场景。

图1：人眼观察事物时的典型路线。

　　第二个问题是视觉的灵敏度。图1显示了一个典型的人眼观察事物时的路线。图中用圆圈来显示定影，用红色的虚线来表示观察的动作。观察次数和定影(fixation)的数量，以及因此的发现时间是容易混淆的对象(产生兴趣的“定影”的可能的点)个数的函数。当眼睛锁定在一个对象上时，整个图像在外围的视觉大大地弱化。研究显示，发现图片上某个对象的概率是视觉分辨率的直接函数。因此，当操作者在研究一个点的时候，例如照片中的一个攀登者，他不大可能会发现到进入到图像中的其他事物。

　　利用实时变化检测器提高响应水平

　　当要求观察者观看2个或以上的监视器以发现安全威胁的时候，周围视觉弱化的问题更加严重。无论对观察者怎么进行培训或者他多么地专著，都不可能在同一时间内完全专注到超过一个细节上，即使能那样，也一次只能维持几分钟时间。视频监视系统效用的真正衡量标准是对安全危害的响应水平，如果能提升这种响应，那么这个系统的价值就得到了大大的提高。这意味着需要一种简单、实时的智能电视和系统来向观察者告警，并确定查询点以使发现时间短。实时变化检测器(RTCD)(正在申请专利)提供了这样的增强功能，RTCD带来的少量成本将成倍地提升性能。

图2：形成差分图像。

　　RTCD概念很简单，它利用了一种功能强大的计算机。人脑处理来自眼睛的图像，人脑是迄今为止强大的“计算机”，它可以根据过去的情况来插入数据，它能插入遗失的数据。但问题是，当没有上面的这些功能需要执行时，人脑会进入到一种无聊状态。RTCD通过视觉确定发生了某种改变，唤醒观察者进入无聊状态的大脑，然后利用观察者的计算能力来在显示器上确定特定的位置，这样他就能快速地将注意力(视网膜中心)集中在可能的入侵者上。

　　这种智能电视系统获取实时图像，并同时形成变化的图像-一个不同的图像。然后通过增加色彩或勾勒其轮廓来凸现这个不同的图像。还加入一种“老鼠脚印”(mouse trail)，这个不同的图像然后与原来的实时视频图像相结合，以作对比(图2)。图3描述了这个过程的一个简化原理图，蓝色部分描述的是传统的摄像机，红色部分是额外的电路。

图3：帧存储和差分电路

　　通过分离实时的视频可以得到不同的图像，信号发送到显示器，并同时发送到一个差分电路和一个帧存储电路。从当前帧中减去前面的帧，形成不同的图像(注意：在某些情况下，通过仅仅与前面的一个帧对比就能获得的性能。在其他的情况下，与前面的多个帧进行比较将能提高性能)。因为目标曾经所在的阴图与目标在新位置的阳图(positive image)都提供了，需要对不同图像进行清理。增强电路不仅去掉阴图(negative image)，还能提供边沿检测和“老鼠”脚印。

　　RTCD和DSP设计用于嵌入到摄像电路中，它也可以以板外模块的形式添加到现有的数字成像系统中。

　　实时变化检测器电路

　　图4中显示了实时变化监测器(RTCD)的配置，这个配置可以使用任何标准CCTV摄像机的数字视频输出。数字信号处理器可以集成到CCTV电路中，也可以作为独立的电路板构建，以一种可选的模块提供。在某些情况下，更愿意以一种售后模块的形式提供RTCD。

　　数字视频输出被分割成3路，图5显示了原始的(标准)视频图像被发送到混合器(帧存储电路和差分电路)。帧存储电路存储整个帧，存储k个帧，k的大小根据帧速率和应用的不同而不同。对于一个每秒7帧的摄像机来说，K的典型值为2(帧)，每秒为30帧的摄像机k值为6(帧)。通过选择k值，使用k帧可以对运动目标产生一个老鼠脚印的效果。数字视频输出还被馈送到差分电路进行比较。在这里，如图2所示，将形成场景中变化的不同景象。可以注意到，有一个白色的阴图，其目标在前一帧图像中，黑色的阳图的目标是在一帧中。这时，需要执行几个功能。简单的就是对其中一个图像进行剪辑。通常，人们会剪辑目标所在的前一帧图像。这里的例子是，将前一帧的目标所在的图像进行反转将很有利，这样黑色的图像将变成白色，达到强调的效果。在某些情况下，实现信号增强会带来更多好处，简单的增强就是将信号通过一个数字滤波器，这样当一个不同的图像与实时视频结合的时候，就产生一个运动中的目标轮廓。

　　差分电路

　　来自CCTV的数字信号被传递到帧存储电路和差分电路，这由一串缓冲器组成，如图5所示。每个缓冲器按一个帧的时长来对信号进行延时。每个缓冲器的输出被发送到下一个缓冲器，发送到一个反相器。第k个缓冲器对信号的延时为k个帧。反相器的输出与上一个视频帧(实时视频)在求和电路中进行求和[注意，在实时视频路径上有一个缓冲器用于调节反相器的延时]。这产生一个k差分图像。

　　1-k求和电路(差异图像)的输出输入到信号限幅电路中，以去掉其中一个不同的图像(通常的目标是前一帧图像)，然后所有的k个被限幅的不同电路信号进行求和，来得到一个合成的差异图像。图像可以进行很多转换处理来提高其提示的功能。如前面所描述的，数字滤波器将能提升变换对象的轮廓。不同的图像可能被放大来使信号饱和(或者使其全黑)，这样使显示器饱和(色彩饱和)；或者增加一种色彩使目标更突出。

　　增强的差分信号然后与原始的视频信号混合来形成合成图像，如图3所示。通过一种色彩加强轮廓，显示对象位置变化。增加了前面第二个、第三个帧的侧面轮廓，以提供对对象的跟踪。