核心技術(shù)解析

　　高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的技術(shù)發(fā)展是推動(dòng)整個(gè)高清視頻監(jiān)控的核心力量，要獲得清晰的圖像，除了鏡頭、傳感器之外，還包括圖像壓縮分辨率和幀數(shù)，這些都涉及到圖像處理及音視頻壓縮等攝像機(jī)的核心技術(shù)。

　　ISP圖像處理技術(shù)

　　ISP(Image Signal Processing)，即圖像信號(hào)處理，是對(duì)攝像機(jī)傳感器輸出的原始圖像進(jìn)行處理，獲得更加接近所拍攝的真實(shí)場(chǎng)景的圖像技術(shù)總稱。ISP技術(shù)是很多獨(dú)立的處理模塊的總和(如圖1所示)，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)一個(gè)特定的功能，包括的模塊有黑電平鉗位、壞點(diǎn)校正、色彩插值、自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡、色彩糾正、伽馬糾正、銳化等等。

　　百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)技術(shù)直接來(lái)源于模擬攝像機(jī)技術(shù)，因此在圖像處理技術(shù)方面，百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是基于模擬攝像機(jī)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的;但百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在圖像處理技術(shù)方面不僅僅局限于模擬攝像機(jī)的圖像處理技術(shù)，還包括圖像增強(qiáng)技術(shù)，如圖像降噪、去抖動(dòng)等。

　　通過(guò)集成ISP，不但可大幅降低系統(tǒng)成本，更能增強(qiáng)視頻的穩(wěn)定性，優(yōu)化影像在光學(xué)方面的性能。這對(duì)于提升高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的成像品質(zhì)具有極其重要作用。

　　視音頻壓縮技術(shù)

　　目前主流的視頻壓縮算法主要基于混合編碼框架，通過(guò)運(yùn)動(dòng)估計(jì)、空/頻域變換與量化、熵編碼等技術(shù)，壓縮視頻信號(hào)在時(shí)域、空域和概率分布上的冗余信息，獲得低帶寬和高質(zhì)量的視頻圖像;各種音頻壓縮算法則面向低帶寬語(yǔ)音、多聲道、高保真等不同應(yīng)用需求采取多種壓縮策略，降低音頻碼率和提高保真程度。隨著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的發(fā)展，視音頻壓縮技術(shù)已成為現(xiàn)代安防監(jiān)控產(chǎn)業(yè)的基石。[nextpage]

　　在百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，視音頻編解碼是必不可少的處理環(huán)節(jié)。目前最先進(jìn)的H.264視頻壓縮技術(shù)可以獲得100倍以上的壓縮比，使得原先數(shù)據(jù)率高達(dá)750Mbit/s的1080P 30fps高清視頻，能夠以較為理想的畫質(zhì)在8Mbit/s甚至4Mbit/s的IP環(huán)境中傳輸，克服了百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品普及應(yīng)用時(shí)的關(guān)鍵瓶頸——傳輸和存儲(chǔ)帶寬消耗，極大的增加了產(chǎn)品的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，面向視音頻數(shù)據(jù)壓縮的多碼流、數(shù)字水印、信息加密等應(yīng)用技術(shù)，也在很大程度上提高了產(chǎn)品的適用性、安全性，成為安防監(jiān)控的重要組成部分。

　　目前在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻壓縮方式主要有JPEG、MPEG-4、H.264三種，根據(jù)不同的產(chǎn)品定位配置不同的編碼方式。例如：將較低碼流的H.264視頻壓縮格式的D1圖像傳向遠(yuǎn)端給客戶進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)看，同時(shí)將百萬(wàn)像素的H.264視頻壓縮格式實(shí)時(shí)圖像傳入存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行錄像，得益于H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)(如圖2所示)。在同等數(shù)據(jù)量的情況下，相對(duì)于MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)，H.264壓縮后的容量只有MPEG-4壓縮后的20%，這意味著相同的存儲(chǔ)容量H.264的存儲(chǔ)是MPEG-4的5倍，這大大降低了用戶的存儲(chǔ)成本，并且圖像的傳輸質(zhì)量不會(huì)受影響。另外還可以在報(bào)警的時(shí)候傳輸百萬(wàn)像素的JPEG圖像，便于事后進(jìn)行放大確認(rèn)、尋找可疑對(duì)象等。

　　CCD與CMOS之爭(zhēng)

　　感光器件是攝像機(jī)最為核心的部分，在模擬攝像機(jī)及標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，CCD最為廣泛使用;但隨著百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的出現(xiàn)，其主要采用高分辨率的逐行掃描方式，逐行掃描的CMOS傳感器比隔行掃描CCD芯片更有優(yōu)勢(shì)，其依次掃描每條電視線，而不是將電視線分成奇數(shù)和偶數(shù)線條后再疊加成一副完整圖像。采用隔行掃描，快速運(yùn)動(dòng)的物體在奇數(shù)場(chǎng)掃描和偶數(shù)場(chǎng)掃描中的位置存在較大差異，導(dǎo)致畫面模糊不清，對(duì)于交通等領(lǐng)域而言，需要的是清晰、無(wú)鋸齒的運(yùn)動(dòng)車輛圖像，CMOS在像素密度上的優(yōu)勢(shì)使其處于領(lǐng)先地位。目前，130萬(wàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)沿襲模擬的優(yōu)勢(shì)，較多采用CCD，而200萬(wàn)像素以上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)則更多傾向于CMOS。CCD的特點(diǎn)是靈敏度高，但其響應(yīng)速度較低，而CMOS除了像素密集度的優(yōu)勢(shì)之外，成本、功耗等優(yōu)勢(shì)更為廠家青睞;當(dāng)然“金無(wú)赤足，人無(wú)完人”，CMOS存在著不足，其在低照度環(huán)境下噪點(diǎn)較多，如果沒(méi)有補(bǔ)光措施，在低照度環(huán)境下使用很難達(dá)到理想效果。[nextpage]

　　未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

　　標(biāo)準(zhǔn)化：ONVIF、PSIA 、HDcctv

　　隨著監(jiān)控系統(tǒng)從模擬走向數(shù)字，從封閉式邁向網(wǎng)絡(luò)化，基于開放的標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到設(shè)備、系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通的需求日益迫切。在網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代，投入開放標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)同時(shí)為用戶提供具備靈活性、可擴(kuò)展性的安防系統(tǒng)，已成為安防廠商角逐本土市場(chǎng)、實(shí)現(xiàn)全球化的不二選擇。作為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的重要產(chǎn)品，百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化之路已經(jīng)成為必然。

　　繼ONVIF、PSIA之后，HDcctv聯(lián)盟也相繼成立，從而形成了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控市場(chǎng)的三大標(biāo)準(zhǔn)。這些組織都是希望在網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的愿景。例如ONVIF，希望通過(guò)全球性的開放接口標(biāo)準(zhǔn)來(lái)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)視頻在安防市場(chǎng)的應(yīng)用，該標(biāo)準(zhǔn)將確保不同廠商生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)品具有互通性。成立于2008年8月的PSIA實(shí)體安防互通聯(lián)盟，目標(biāo)是為實(shí)體安防系統(tǒng)的硬件和軟件平臺(tái)創(chuàng)立一種標(biāo)準(zhǔn)化的接口，使基于IP網(wǎng)絡(luò)的不同安防系統(tǒng)具有兼容性。而HDcctv聯(lián)盟則主要由芯片廠商與系統(tǒng)供貨商共同成立，主要針對(duì)高畫質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)所開發(fā)的新標(biāo)準(zhǔn)，期待透過(guò)新標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)更容易建制、成本更低的IP解決方案。

　　智能分析功能

　　整體來(lái)看，簡(jiǎn)單的智能分析包括移動(dòng)偵測(cè)、遮擋報(bào)警等(目前這些功能已經(jīng)廣泛應(yīng)用)。更復(fù)雜的智能分析包括行為識(shí)別與分析，如人臉識(shí)別、丟包、警戒等。智能分析在前幾年就已很“熱”，在各種展會(huì)上很多廠家都急迫地推出了相關(guān)的產(chǎn)品，包括各種帶智能分析功能的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。然而由于實(shí)際應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，加之算法本身不是很成熟，適應(yīng)能力不強(qiáng)，造成誤報(bào)漏報(bào)很多。而另一方面客戶的期望很高，但在實(shí)際應(yīng)用中智能產(chǎn)品表現(xiàn)不佳，難以滿足客戶實(shí)際需求，且維護(hù)成本高，常常使得該設(shè)備成為一種擺設(shè)。

　　然而智能化是必然趨勢(shì)，隨著視頻監(jiān)控?cái)?shù)量增多，幾十、幾百路甚至上千路的視頻，靠人眼24小時(shí)不間斷監(jiān)控是不現(xiàn)實(shí)的。如何快速?gòu)暮Ａ康臄?shù)據(jù)中提取有用的信息，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，智能化是非常有效的，也是客戶迫切希望得到的，智能化成為現(xiàn)在以及未來(lái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)之一。

　　由于百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)能夠提供更多關(guān)鍵細(xì)節(jié)，這使得基于視頻的智能分析獲得更高的精度，大大提升了智能應(yīng)用水平。在一些細(xì)分市場(chǎng)，如交通領(lǐng)域等，相關(guān)的智能產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用也相對(duì)較成熟，如道路狀況分析、車輛統(tǒng)計(jì)、車牌識(shí)別、逆行、壓黃線、違章停車，包括交通狀況的監(jiān)控，以及違法行為的抓拍等，都已有廣泛應(yīng)用。

　　易用性

　　與傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)不同，百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)涉及到IT范疇，因此，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與模擬攝像機(jī)在使用上有較大的區(qū)別，特別是對(duì)于操作者及使用人員都有較高的要求。對(duì)于國(guó)內(nèi)大部分工程商、集成商及用戶來(lái)說(shuō)，他們對(duì)傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)非常熟悉，對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)尚處于應(yīng)用初期，所以網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在開發(fā)和設(shè)計(jì)等方面，要考慮到用戶的需求，在安裝的便捷性和使用的易用性上要有充分的體現(xiàn)，例如支持PoE供電、本地視頻輸出、本地調(diào)試、支持無(wú)線功能等。

　　高清攝像機(jī)典型應(yīng)用

　　以安全防范為主要目的的視頻監(jiān)控，隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及行政管理的需要，攝像機(jī)的應(yīng)用已涉及到生活中各個(gè)領(lǐng)域，在應(yīng)用深度和廣度上都超越了以往，特別百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的出現(xiàn)，更是帶動(dòng)了安防市場(chǎng)的急速擴(kuò)張。

　　2010年，上海浦東城區(qū)高清視頻覆蓋項(xiàng)目，算得上是高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)成功應(yīng)用案例典范之一。該項(xiàng)目采用了1GHz TI TMS320DM6467處理芯片，200萬(wàn)像素的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，1/1.8"CCD傳感器，分辨率高達(dá)1600×1200，監(jiān)控點(diǎn)達(dá)一萬(wàn)左右。該方案滿足了當(dāng)前上海平安城市建設(shè)過(guò)程中模擬與網(wǎng)絡(luò)標(biāo)清及網(wǎng)絡(luò)高清交叉使用，舊系統(tǒng)與新建平臺(tái)整合的需求，解決了大型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理與綜合應(yīng)用等問(wèn)題。大規(guī)模采用高清監(jiān)控技術(shù)，對(duì)于推動(dòng)整個(gè)高清的發(fā)展起到了積極作用，具有里程碑的意義。