安防高清視頻監(jiān)控淺析

    模擬產(chǎn)品與數(shù)字化的高清產(chǎn)品相比，存在著許多設(shè)計上的缺陷，使得它在目前的技術(shù)架構(gòu)上很難在分辨率、幀率等方面有大的提高。拿清晰度來說，現(xiàn)有的CCTV模擬監(jiān)控系統(tǒng)，攝像機(jī)采集垂直分辨率，PAL制式下625掃描線，現(xiàn)有的超高清產(chǎn)品所達(dá)到的540、600線基本已到模擬系統(tǒng)的極限。而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還沒有上限（百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以輕松看到1000線以上）。所以目前市場上用于監(jiān)控的高清攝像機(jī)均是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

    高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是指能按大于12FPS 連續(xù)采集最大分辨率大于720P（1280*720），甚至達(dá)到或超過1080P（分辨率1920*1080）的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。滿足上面高清定義中720P標(biāo)準(zhǔn)時，可被理解為百萬像素級別，因此我們也稱高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)為百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)較傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)、普通網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具如下優(yōu)勢：

    采用百萬像素傳感器，能獲得更多的視頻信息，一般可達(dá)1280×1024、1392×1024、1628×1236甚至2048×1536的分辨率；

    采用百萬像素鏡頭，在同樣的環(huán)境中測試普通鏡頭與百萬像素鏡頭，百萬像素鏡頭可以更好地配合百萬像素傳感器，獲取到更清晰的圖像。

    圖象顯示質(zhì)量更高，能夠更好地捕捉細(xì)節(jié)；

    逐行掃描CCD/COMS動態(tài)畫面表現(xiàn)更流暢；

    可支持HDTV的寬屏輸出模式（16:9）；

    覆蓋面更廣，相同監(jiān)視區(qū)域可以替代原有的多個固定點攝像機(jī)和一個全方位攝像機(jī)。

    攝像機(jī)的清晰度取決于傳感器性能，CCD與CMOS兩種感光元件相比，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪點控制、高質(zhì)量圖像輸出、動態(tài)影像表現(xiàn)方面都要優(yōu)于COMS，所以模擬攝像機(jī)與標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)大多選擇CCD作為感光元件。但CCD的響應(yīng)速度較低，不適用于高清監(jiān)控攝像機(jī)采用的高分辨率逐行掃描方式，因此高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)普遍采用CMOS感光元件。

    圖像壓縮格式直接決定了對傳輸網(wǎng)絡(luò)、錄像存儲、后端處理的要求，也很大程度影響著圖像品質(zhì)。目前在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中被廣泛采用的圖像壓縮技術(shù)有JPEG/MPEG-4/H.264三種方式，每種壓縮方式有不同的特點。如JPEG能獲得最高的單幅畫面質(zhì)量，且對攝像機(jī)本身的處理平臺要求也較低，但對連續(xù)圖像壓縮占用帶寬最大；H.264可以獲得最高的壓縮比，但對攝像機(jī)本身處理平臺要求也最高。為適應(yīng)各種不同的應(yīng)用需求和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，比較高端的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都同時具備這三種編碼能力及雙碼流、多碼流功能。

    五、高清監(jiān)控面臨的問題

    高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)使圖像清晰度有了質(zhì)的飛躍，但是也給高清監(jiān)控系統(tǒng)帶來了一系列現(xiàn)實的問題：

    網(wǎng)絡(luò)帶寬緊張：分辨率越大、清晰度超高，意味著在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候碼流也會增大，增加網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力。

    存儲空間龐大：數(shù)據(jù)流量的翻倍，增大了錄像容量，給網(wǎng)絡(luò)存儲帶來壓力。

    對中心控制、管理軟件和硬件性能的要求成倍增長；

    對于記錄視頻圖像的管理和事后分析的工作量也將成倍增長；

    投資成本高昂。

    因此，在追求高畫質(zhì)的同時，我們也要為客戶考慮解決以上問題。

    六、高清監(jiān)控按需應(yīng)用

    上述高清監(jiān)控面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)可以通過應(yīng)用來解決。根據(jù)目前的現(xiàn)狀，用戶不應(yīng)該盲目追求高清。如果所有前端監(jiān)控點都使用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，且全部采用實時高清傳輸?shù)脑挘瑢�后端的存儲和傳輸會造成很大壓力，并造成成本和效率的浪費。所以，應(yīng)根據(jù)用戶的需求設(shè)計適合的解決方案，比如在高危場所設(shè)計安裝高清百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，正常情況下只采用普通分辨率（CIF、D1）來傳輸實時視頻圖像，而在報警條件發(fā)生時以高像素的JPEG形式傳輸高分辨率的圖像，以便于事后放大觀看，掌控細(xì)節(jié)。這樣就可以大大緩解網(wǎng)絡(luò)壓力、存儲壓力、降低投資成本等。

    目前市面上出現(xiàn)了三碼流高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，支持JPEG/MPEG-4/H.264三種不同的視頻壓縮格式，可以根據(jù)客戶實際情況設(shè)置這三種碼流。比如：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)行實時的監(jiān)看，同時將百萬像素的H.264視頻壓縮格式實時圖像傳入存儲服務(wù)器進(jìn)行錄像，另外還可以在報警的時候傳輸百萬像素的JPEG圖像，便于事后進(jìn)行放大確認(rèn)，尋找可疑對象等。

    總之，我們要遵循以下原則：在平時傳輸占用帶寬較小的實時圖像，而在關(guān)鍵時候傳輸圖像效果好的高清圖像。

    七、結(jié)束語

    高清監(jiān)控應(yīng)用的時代，正在向我們撲面而來！開放、標(biāo)準(zhǔn)是推動高清發(fā)展的催化劑。全高清監(jiān)控應(yīng)用的普及還有很長一段路要走。聯(lián)特微將在年底推出自己的200萬像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，走進(jìn)高清時代。