目前，視頻監(jiān)控正在往第四代——智能視頻監(jiān)控發(fā)展。不論是全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，還是全數字的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像機都起到了非常關鍵的作用——視頻采集。本文就網絡攝像機的技術特點進行探討，與讀者分享。
文/杭州海康威視數字技術有限公司
視頻監(jiān)控最早起源于西方國家，我國視頻監(jiān)控的興起是在上世紀八十年代末，但經過短短二十多年的發(fā)展，目前中國已經成為全球第二大監(jiān)控市場。
視頻監(jiān)控在我國大致經過了三代的發(fā)展。第一代，是以矩陣為核心的全模擬視頻監(jiān)控時代；第二代，是矩陣加DVR/NVR的模數結合時代；第三代，是以網絡攝像機和視頻服務器為核心的全數字監(jiān)控時代。目前，視頻監(jiān)控正在向第四代——智能視頻監(jiān)控發(fā)展。不論是全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，還是全數字的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像機都起到了非常關鍵的作用——視頻采集。
模擬攝像機和網絡攝像機
傳統(tǒng)的模擬攝像機，由CCD傳感器對圖像進行采集。通過CCD攝像機進行模數轉換、圖像處理（內部DSP）、數模轉換，最后輸出模擬信號。攝像機輸出的圖像可作不同的應用，如可與矩陣相連，通過視頻切換進行顯示；也可以與DVR相連，進行數字化存儲；也可以與DVS相連，壓縮后通過IP網絡進行傳輸等。
網絡攝像機采用了全數字化處理技術，CCD傳感器采集圖像，進行模數轉換后輸出數字信號；如果使用CMOS傳感器（集成了模數轉換與DSP），則可直接輸出數字信號，后續(xù)的處理和傳輸全部采用數字信號。這種全數字化的處理方式無需經歷數次的模數之間的轉換，從而避免了多次轉換可能導致的圖像質量損耗。采用全數字接口，避免了信號的干擾、傳輸距離的限制問題。
模擬攝像機在技術上較成熟，品種也非常豐富，應用已相當普遍，但如果要實現長距離傳輸，需要借助于其它設備，如光端機，或視頻服務器。網絡攝像機的集成度較高，可直接接入IP網絡，從而實現視頻的網絡傳輸。對于單點網絡接入方式，網絡攝像機比模擬攝像機＋視頻服務器，在成本方面更具有優(yōu)勢。
網絡攝像機的技術特點
從硬件結構上來說，網絡攝像機是在模擬攝像機的基礎上集成了視頻壓縮和網絡傳輸處理模塊，所以兼具模擬攝像機和視頻服務器的技術特點，卻不是二者的簡單組合，獨特的結構設計和實現方式決定了它有著自身的技術特點。
1、視頻壓縮
視頻壓縮是網絡攝像機最基本的技術要求，目前，網絡攝像機的視頻處理芯片以ASIC為主，視頻壓縮采用MPEG-2、M-JPEG、MPEG-4和H.264等標準，其中以H.264為主流。近期，基于TI Davinci芯片的網絡攝像機已經面市，Davinci是一個SoC系統(tǒng)，具有ASIC高效處理的特點，同時又兼顧了CPU、DSP的創(chuàng)新靈活性，它擁有一個DSP的主處理系統(tǒng)外，還有一個ARM9子系統(tǒng)，另外一個很重要的特點是擁有極其豐富的接口，這些接口對于網絡攝像機的功能開發(fā)相當有用，以下某些特點就是基于此特性才具備的。
2、高度集成
網絡攝像機已不僅僅具備傳統(tǒng)模擬攝像機圖像采集功能，它已經是一個前端處理系統(tǒng)，具備相當豐富的異構總線接入功能，如VOIP、報警器、232/485串行設備的接入等等，除此以外，還可以將移動偵測、視頻丟失、鏡頭遮蓋、存儲異常等報警信號通過網絡發(fā)送給后端。網絡攝像機可內嵌存儲系統(tǒng)，通常采用的是SD卡，目前SD卡的容量有8MB到4GB不等，SD卡可作為網絡故障時圖像的暫存設備，等網絡恢復正常，再將視頻進行上傳，可有效地保證視頻數據的連續(xù)性和完整性。SD卡的另外一個用處是將重要的報警圖像進行本地存儲，同時上傳后端，這樣不會因為網絡的不可靠傳輸導致視頻數據的缺失。
3、以太網供電（POE）
POE是最近幾年發(fā)展較快和應用較廣的網絡供電技術。POE(Power Over Ethernet)指的是在現有的以太網Cat.5，布線基礎架構不作改動的情況下，除了為一些基于IP的終端（如IP電話機、網絡攝像機等）傳輸數據信號的同時，還能為此類設備提供直流電的技術。這樣一來，網絡攝像機無需再通過其他電源來供電。通過集中使用UPS(不間斷電源)的方式可確保設備在一段時間內（根據UPS而定）不間斷的運行，同時也簡化了管理。IEEE802.3af標準是基于以太網供電系統(tǒng)POE的新標準，該標準要求使用POE供電的設備功耗不能超過12.95W。
現在，大多數廠商提供的網絡交換機都支持PoE功能。如果已經裝了相應的普通交換機設備，只需通過給交換機增加中跨（Midspan），即可實現PoE的功能。其中，中跨的主要作用是給網線加載電源。
4、無線接入
雖然現在的大部分建筑都安裝了有線網絡，可以通過有線的方式把網絡攝像機接入到網絡，但無線接入的網絡解決方案在降低工程復雜度和降低成本方面卻有著較強的吸引力。例如，在一些需要不定期改變攝像頭位置，卻又不想重新布線的場合（例如超市），或布線可能影響整個內部建筑美觀的地方，無線接入網絡解決方案能很輕松的解決這些難題。
網絡攝像機常用的無線接入方式為無線局域網（WLAN）接入。無線局域網指的是跨距較小，通常位于室內的無線網絡，有效距離一般不超過100米（802.11g）。無線局域網有多種規(guī)范標準，無線網絡攝像機一般采用IEEE802.11b或IEEE802.11g標準規(guī)范，其中802.11g是802.11b的改進型，數據傳輸率最高可達54Mbps。
5、安全性
網絡攝像機可提供三種形式的安全特性。第一種，是用戶安全管理，如用戶注冊、權限管理等；第二種，是IP/MAC地址綁定，只允許綁定IP/MAC地址的電腦訪問；第三種，是根據安全等級，利用通用的網絡安全技術。
目前，已有廠家推出了基于Davinci的系列網絡攝像機，采用自主知識產權的H.264編碼引擎，具有PTZ、報警輸入/輸出、語音對講、SD存儲等功能，具有心跳、SADP、WebServer等網絡功能，支持IEEE802.11g規(guī)范的無線接入。
網絡攝像機的發(fā)展方向
1、高清晰度
高解析度CCD或高像素CMOS，以及高性能視頻處理器、編碼算法，是提高網絡攝像機圖像清晰度的三大技術要素。
2、智能化
智能監(jiān)控系統(tǒng)中的許多技術適合在前端實現，如車牌識別、人臉檢測、行為分析、目標跟蹤等。智能分析技術的日益成熟使得智能技術逐步產品化，同時也逐步走入實用階段。網絡攝像機將是一個承載智能技術的理想平臺。
結語
網絡攝像機在傳統(tǒng)模擬攝像機的基礎上，利用多種IT技術，特別是視頻編解碼技術、網絡傳輸技術，相對模擬攝像機，其技術發(fā)展空間更為廣闊。
網絡攝像機配合后端海量存儲與平臺軟件，可構建基于IP的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。使我們在構建監(jiān)控系統(tǒng)的時候，又多了一種選擇。隨著網絡化、智能化應用的深入，我們相信，網絡攝像機將會得到更多的應用。
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