主頁(http://www.by236.com):高清監控攝像機技術要素 畫面寬高比 不論是720p還是1080p,其畫面寬高比都是16∶9,從圖1對比可以看出,在大部分場景,16∶9畫面在獲得更寬的監控范圍同時,還顯著地減少了無用圖像。 掃描方式 720p與1080p,意味著高清監控攝像機采用逐行掃描方式。對于移動目標的圖像采集,相對隔行掃描,逐行掃描可以獲得更好的動態圖像,從圖2對比可以看出,對于快速移動的目標,隔行掃描將產生拖尾現象。
敏感元件與靈敏度 敏感元件是攝像機最為核心的部件,在模擬攝像機以及標清網絡攝像機中,最為廣泛使用的敏感元件是CCD。CCD的特點是靈敏度高,但響應速度較低,不適用于高清監控攝像機采用的高分辨率逐行掃描方式,因此高清監控攝像機普遍采用CMOS敏感元件。 對于相同尺寸的敏感元件,像素越高,意味著每個像素的進光量越少,因此目前高清監控攝像機的突出問題是清晰度提高,靈敏度降低。幸運的是,目前致力于CMOS研究的廠商已經研發出720p與1080p專用的CMOS器件,其靈敏度性能已經與CCD接近(敏感元件的整體發展趨勢可參見圖4)。
色彩還原 需要特別注意的是,高清電視與高清監控攝像機在圖像內容處理上有很大的不同。高清電視強調整體的視覺沖擊力,除了在圖像分辨率上比標清有很大的提升外,其色彩也更加豐富、艷麗、細膩,圖像層次感強,根據SMPTE 292M高清電視標準及SMPTE 274M高清電視標準,其色差信號占總帶寬的一半。 而高清監控攝像機則強調目標的可識別性,即大幅度提升了圖像的分辨率,而相對弱化對色彩的處理,這樣處理的優勢是在保證畫面的分辨率與可識別性的同時,視頻信號的碼流得到了很好的控制。 圖像壓縮技術 目前在高清監控攝像機中被廣泛采用的圖像壓縮技術有MJPG、MPEG-4、H.264三種方式,圖3是這三種壓縮方式帶寬占用情況。每種壓縮方式有不同的特點,如MJPG能獲得最高的單幅畫面質量,且對攝像機本身的處理平臺要求也較低,但對連續圖像壓縮占用帶寬最大;H.264可以獲得最高的壓縮比,但對攝像機本身的處理平臺要求也最高。
為適應各種不同的網絡環境和應用需求,比較高端的高清監控攝像機都配備強大的MJPG、MPEG-4、H.264三編碼引擎,同時具有靈活的雙碼流功能。 前端智能化 隨著監控的高清化發展,圖像更清晰、更細致,高清也意味著海量數據,這些海量數據的傳輸、顯示、處理、存儲是一個很大的挑戰。此外,目前的監控系統,更多的是依賴于監視人員,存在很多無法解決的問題,是被動式的監控。因此,必須利用智能視頻分析的手段,將以往被動監控變更為主動監控,真正做到24小時全天候監控,實現快速響應,防范于未然。 目前的智能視頻實現方式主要有兩種。 1、后端智能 后端處理(圖5),需要把高幀率、高分辨率的圖像全部送到后端的服務器進行處理。這對網絡設施和服務器提出了非常高的要求,需要高額的投資,而且延時更大,處理效率比較低,系統的伸縮性較差。并且,由于分析的數據是壓縮后的數據,因此準確性相應降低,如果受傳輸制約而降低傳輸帶寬,準確性將進一步降低。
2、前端智能 即前端的智能網絡攝像機實時的進行智能處理,這是基于壓縮前的最高品質圖像進行的實時處理,因此效率更高,實時性更好,準確性更高。從圖6可以看到,前端智能的方式對后端的傳輸、存儲、顯示不會產生影響,是分布式的處理架構,以此構成的系統伸縮性較高,系統的擴容也不需要付出較大的成本。
由于把所有的智能視頻分析功能都放到前端,因此對攝像機本身的處理能力要求相當高,目前只有個別高端的廠商的高端產品可以實現前端智能功能。 反篡改技術 自從網絡監控誕生,監控視頻的安全性就成為一個重大的問題。 反篡改技術是基于公共密鑰基礎結構(PKI)的數字簽名技術。 通過為每部攝像機創建一個數字證書,并對該攝像機制作的所有圖像,應用元數據形式的數字簽名,使用此方法可以保證一部攝像機制作的圖像,僅對該攝像機來說是唯一的圖像。 當網絡攝像機遭受黑客攻擊的時候,系統將自動發現被篡改并產生報警,從而保證整個系統的安全性。 PoE技術 PoE技術的應用大大簡化了視頻安防系統的布線、安裝與調試工作,PoE供電可提供12.95W的功率,因此目前市面上銷售的大部分網絡槍機與半球都支持PoE供電。但市面上正在銷售的網絡球機,由于功率太大,無法實現PoE供電,仍然需要另外敷設電源電纜。 隨著網絡技術的不斷發展,新的hPoE標準將提供更高的功率,從而滿足網絡球機的供電要求。從各大攝像機生產廠商的新產品發布會看來,支持hPoE的網絡快球即將于近期上市。 標準化與開放性 由于視頻監控系統的規模越來越大,多級系統、多站點、多區域非常普遍,同時同一系統里不同廠商的產品共存、新老產品共存也經常出現,因此網絡攝像機的標準化變得越來越重要。標準化的目的是使得不同廠商的產品能互聯互通,這樣客戶才能真正享受到網絡監控帶來的靈活高效。 由Sony、AXIS和Bosch聯合發起的ONVIF的目的就是推動網絡攝像機的標準化和互操作性,目前已有103個參與成員。 ONVIF規范描述了網絡視頻模型、接口、數據類型和數據交換方式,為網絡視頻發送設備與網絡視頻客戶端的通訊定義了標準流程。通過使用這些接口,使得使用不同廠商的視頻發送設備來組建一個統一的網絡視頻系統成為可能。
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