數位錄影監視系統現在具有更多的能力，對傳統類比監控系統產生直接性的替代效應。除了提供先進的壓縮技術，如MPEG-4和H.264，數位錄影監視系統現在配備了如圖像穩定，全景錄影和視頻運動檢測等演算法。本文將討論這些新技術的優點，和它們在用數位信號處理器(DSP)和FPGA輔助運算器平臺上的優化實現，闡述現代監視系統的需求。
商用錄影監視系統的一般需求，是支援1～8個監視器，先進的視頻壓縮如MPEG-4，Windows Media 9 H.264，低延遲編碼(1～3幅)和不同幅速率下的同步查看和記錄。編碼解析度從CIF(大概是VCR解析度)到D1(大概是DVD解析度)。視訊速率從每秒2幅(家用安全)到賭場和其他高級系統中高達每秒30幅。
在固定頻寬情況下，可以採用不同的方式如Codec以定義目標區域、圖像穩定和全景攝影來改進視訊質量。最常用的視訊壓縮技術是MPEG-4。然而，設計者正在檢測H.264的基本性能，經比較它可以將視訊質量提高33%(圖1)，大大地提升錄影監視系統的檢測能力。
因此，視訊質量和檢測能力可以透過定義高度安全戒備的區域來增強。在非核心區域如天空、天花板和風中搖擺的樹冠等，系統能夠增加視訊壓縮等級，從而減少那些區域的頻寬和處理負荷，因為這些地方出現安全漏洞的危險性是很低的。反之，系統更關需加強安全的區域，包括外門、窗戶、高安全區域的內部已有移動影像的區域，則透過定義興趣區域，更加關注這些地方，以減少虛警數量、增加檢測到真正安全漏洞的機率。
監視器的移動和抖動也會降低錄影監視的質量，移動監視器以確保覆蓋整個監視區域，而抖動可能是環境因素如風或過往車輛造成。這兩種因素會降低壓縮質量，可能會造成丟幅、降低錄影監視系統的質量。在最糟糕的情況下，這些因素會造成系統處理超負荷。目前可透過演算法來解決監視器的物理抖動，以強化數位錄影監視系統穩定技術，將圖像的某些部分和以前的圖像比對，利用圖片不同的向量偏移，尋找圖像間相關性最大的點。然後把偏移向量應用在整個圖像上，邊緣上進行一些剪裁，但是大部分的圖像仍然是穩定的。
FPGA可以作為搜索和相關的評估。30fps D1解析度單通道的一般需求是大約3,000～5,000個FPGA邏輯單元—等效於大容量器件如Altera Stratix II FPGA大約4～7%的邏輯面積。提供全景圖也是整合了旋轉監視器的錄影監視系統的重要功能，能使得覆蓋特定場所所需的監視器數目最少，讓安全部門監視系統很快地查看更大的區域，或關注已經檢查到潛在安全問題的特定區域。當全景演算法結合選擇監視器(PTZF)，系統能夠跟蹤視訊圖像的移動，不是將圖像移回中心，而是圖像放大為更大解析度的圖片。新的圖像「縫在」舊圖像上，覆蓋部分被更新。將FPGA機制用於全景攝影，具有增加最小計算量的縫合功能。
視訊移動檢測在室內和室外，無論白天黑夜都很有效，能夠大大地增強錄影監視系統的能力。這個特性使用跟蹤演算法，接收來自監視監視器的雜訊檢測，提取出由圖像雜訊、如風、樹枝等環境因素造成監視器移動，或環境因素造成的錯誤圖像。它簡化了跟蹤入侵者的演算法，可以和傳統的移動檢測相結合，讓錯誤識別降至最低。移動檢測演算法從用幾百個邏輯單元中，利用簡單的邊緣檢測濾波器，能夠克服雨、風干擾及人、小動物和車輛等的差異。先進的演算法一般採用移動追蹤，和 MPEG壓縮中的運行估計模組類似。追蹤圖像不同部分的移動，允許系統忽略雨、灰塵和燈光的變化，此移動檢測演算法需要只需要1,000～3,000 FPGA邏輯單元。
錄影監視系統中的視訊存檔是必須的功能，讓安全部門保存可能的侵入和維護用於識別入侵者的視訊。有在創建圖像的本地端完成，或者在更安全的遠端地點完成。 IP監視器或視訊伺服器把所有的壓縮視訊發送給後臺部門，在那裏中央記錄單元收集所有的視訊流並進行歸檔。這種配置不需要昂貴的終端單元，容易進行視訊管理，但是需要非常可靠的具有頻寬的網路，一次支援所有監視器的傳送。另一種配置使用本地硬碟記錄，讓後臺部門一次只能查看一台監視器，或訪問任何單元的任意存檔視訊。
DSP處理器和FPGA輔助運算器的組合，具有數位錄影監視系統所需的非常高的性能和高度靈活的信號處理能力。DSP處理器優勢包括高時脈速率(高度 1GHz)，基於C/C++的開發，內建的記憶體管理和內建的I/O介面。同時，DSP處理器具有指令/時鐘和乘法器，以及固定的字長和I/O介面。另外，大部分DSP允許非常有限的處理器間通信，採用低速匯流排如PCI和其他DSP相連。
另一方面，FPGA包括大量的指令/週期，比DSP多一至兩個數量級的乘法器。例如，Stratix II FPGA每個器件有多達384個18×18乘法器/累加器，每個能夠運行在370MHz，及將近180K個標準邏輯單元。FPGA支援先進的記憶體件如 DDR、DDR II、RLDRAM和QDR。另外還能夠透過高速LVDS和數千兆SERDES匯流排和其他FPGA或其他器件相連，如DSP。它們的驅動包括更長的開發時間，更大的器件功率(儘管不是根據計算量)和1/3 DSP峰值處理速率的時鐘速率。
這兩類元件顯然極能互補，雖然DSP能夠快速地開發新的和複雜的演算法，但是它們一次只能完成兩至四個計算。另一方面，FPGA能夠一次對整個向量甚至矩陣進行算術操作。而且，FPGA在連接多個處理點上非常出眾，在DSP間分配資料，把收集並把分支計算組合成單個輸出流。
尤其在錄影監視應用中，FPGA可以用來預處理視訊、完成視訊穩定、濾波和移動檢測。然後將穩定的視訊及移動檢測資訊送給DSP進行視訊壓縮和協定棧處理。
錄影監視只是一些視訊影像系統的一種，需要非常高的信號處理和儲存頻寬以及多處理單元間通信的能力，以完成所需解析度和即時視訊觀看要求。其他應用包括醫療影像、光學檢測、視訊廣播、科學計算和軍事應用。設計這些系統的工程師，將不斷地利用DSP處理器和高性能FPGA的組合來實現所需的影像質量。
