網(wǎng)絡監(jiān)控攝像機朝高清化智能化方向發(fā)展

標簽：監(jiān)控攝像  高清化智能

隨著市場需求和安防科技的共同發(fā)展，當前網(wǎng)絡攝像機呈現(xiàn)出了百花齊放的局面，各種類型的網(wǎng)絡攝像機被廣泛應用于安防領域的各個角落，其中高清攝像機、智能攝像機都已成為視頻監(jiān)控行業(yè)應用的主流產(chǎn)品。那么網(wǎng)絡攝像機發(fā)展狀況如何?涉及到網(wǎng)絡攝像機的一些分析原理是怎樣的?高清化大潮下，網(wǎng)絡攝像機的發(fā)展趨勢優(yōu)勢怎樣的?

一、網(wǎng)絡攝像機發(fā)展現(xiàn)狀

視頻監(jiān)控的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、集成化已成為一種發(fā)展趨勢，作為視頻監(jiān)控前端產(chǎn)品的攝像機無疑在這場變革中扮演著重要角色。近年來，攝像機市場由模擬攝像機為主轉向以網(wǎng)絡攝像機為主，據(jù)資料顯示，網(wǎng)絡攝像機近年來以每年不低于50%的速度增長，網(wǎng)絡攝像機市場迎來了飛速發(fā)展的時機。

從第一顆專業(yè)的標準H.264的網(wǎng)絡攝像機芯片解決方案開始到720P網(wǎng)絡攝像機解決方案，再到最新的第三代監(jiān)控解決方案，網(wǎng)絡攝像機技術得到了重大突破和快速應用。作為網(wǎng)絡攝像機的核心技術——視頻編碼技術一直受制于網(wǎng)絡條件和編解碼技術的限制，如今也逐漸成熟，并呈現(xiàn)出針對性強、編碼方式多、性能優(yōu)越、適應性高等特點。本文主要對網(wǎng)絡攝像機的視頻編碼技術進行介紹分析。

二、網(wǎng)絡攝像機原理架構

網(wǎng)絡攝像機是真正全數(shù)字化的產(chǎn)品，視頻信號從圖像傳感器(如CCD、CMOS等)采集并數(shù)字化后，后繼的處理全部采用數(shù)字信號，保證了圖像的清晰度，并采用網(wǎng)絡打包和傳輸這些多媒體數(shù)據(jù)(視頻、音頻.文本信息等)。

1.視頻采集

視頻采集部分的核心器件——一圖像傳感器，主要有CCD和CMOS兩種，傳感器性能的高低直接決定了攝像機的級別。CMOS圖像傳感器具有低帶寬，固有的防光暈特性，同時能保持體積小、重量輕、功耗低、集成度高、價位低等優(yōu)點。CCD圖像傳感器由于靈敏度高、噪聲低，應用較廣。隨著CCD與CMOS傳感器技術的進步，兩者的差異將逐漸減小，在較長一段時間內二者將長期共存。目前，各式CCD和CMOS競相推出，各廠家都有自己的接口標準，即使表面上物理接口一樣，內部數(shù)據(jù)仍有不同，所以需要與傳感器原廠對接。在這方面需要芯片廠商與傳感器廠商進行協(xié)調合作才會有比較好的效果。這也是網(wǎng)絡攝像機編解碼芯片必須要做的功課，如Hi3515和Hi3520就把SONY的720PCCD這種原來需要CPLD轉接的接口直接定義到了芯片里面，由干該CPLD的實現(xiàn)需要SONY原廠提供幫助，這樣就直接幫助一些客戶解決了原來不可獲取的問題

2.編碼算法

隨著視頻編碼與處理算法研究的進展，針對不同應用需求，相繼發(fā)布過多個圖像和視頻編碼壓縮標準。例如，MPEG為多媒體存儲媒體和數(shù)字電視應用制定的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4;面向低碼率的實時視頻通信;ITU-T應用制定了H.261、H.263、H.263、H.264;面對當前及未來興起的安防應用領域，我國AVS(AudioVideocodingStandard)工作組自主制定的先進數(shù)字音視頻編解碼技術標準AVS-S?？梢哉f視頻監(jiān)控編碼標準的選擇有很多種，但目前網(wǎng)絡攝像機主要采用的標準有MJPEG、MPEG4、H.264等。M-JPEG即運動靜止圖像壓縮技術，但M-JPEG只對幀內空間冗余進行壓縮，不對幀間的時間冗余進行壓縮，因此壓縮效率不高。MPEG-4的著眼點在于解決低帶寬上音視頻的傳輸問題，使它成為當前網(wǎng)絡產(chǎn)品生產(chǎn)廠商開發(fā)的重要趨勢之一H.264是目前主流的解決方案，具有高壓縮比、高圖像質量、良好的網(wǎng)絡適應性，其應用范圍較廣，能適應不同場合，但算法復雜度較高，需要強勁的硬件支持。

3.編碼與網(wǎng)絡

當前出于帶寬和成本的考慮，用戶要求在目前所能承受的成本下使用較高的碼流來實現(xiàn);這就對網(wǎng)絡攝像機的編碼效率提出了較高的要求。網(wǎng)絡攝像機通過網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡傳輸上實現(xiàn)方式有所不間，但過大的數(shù)據(jù)包則會導致網(wǎng)絡堵塞，因此對編碼器的內部控制非常嚴格，要求不能影響圖像質量。隨著網(wǎng)絡攝像機實際應用需求不斷發(fā)展和變化，其對芯片編碼要求越來越苛刻，在更高壓縮比的前提下實現(xiàn)更貼近現(xiàn)實的場景。如海思提供的壓縮解決方案就可以實現(xiàn)720P@2Mbps的壓縮率，比一般產(chǎn)品動輒要3-4Mbps才提升了了至少50%壓縮比，2Mbps的碼率還有另外一個含義，就是用戶可以不增加網(wǎng)絡和存儲成本的情況下升級到720P的體驗。未來隨著3G網(wǎng)絡的快速應用，支持各種網(wǎng)絡的編碼方式也成為重要發(fā)展方向。

三、應用情況

穩(wěn)定性和安全性是視頻監(jiān)控系統(tǒng)非常重要的兩個特點，因此用戶在實際應用中應特別注重監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。以往的監(jiān)控系統(tǒng)常常采用模擬攝像機硬盤錄像機的監(jiān)控模式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲和管理等，這種模式通常應用于近距離部署。如果一旦發(fā)生自然災害或其他災害事件，監(jiān)控數(shù)據(jù)將會很有可能被損壞。

而網(wǎng)絡攝像機的出現(xiàn)徹底改變了以往的監(jiān)控模式，這種模式以網(wǎng)絡為紐帶，將數(shù)據(jù)的編碼與存儲分開，采用專門的數(shù)據(jù)存儲設備，可實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)采集、存儲和管理，且具有極高的穩(wěn)定性和安全性。例如;蘇州世博安保各“護城河”檢查站采用了大量的網(wǎng)絡攝像機，這些網(wǎng)絡攝像機被安裝在蘇州到上海所有重要檢查站，且監(jiān)控中心設在上海和蘇州，其數(shù)據(jù)存儲可以實現(xiàn)放在北京、上海和蘇州等幾個地方，防止數(shù)據(jù)的丟失和損壞，大大方便了監(jiān)控系統(tǒng)的查看、指揮和調度。目前，網(wǎng)絡攝像機被廣泛的應用在交通、金融.電力、港口及重要場所。

四、發(fā)展趨勢

隨著安防行業(yè)的細分和視頻監(jiān)控向網(wǎng)絡化、智能化、集成化方向的發(fā)展，網(wǎng)絡攝像機的發(fā)展也逐漸趨于細分，高清和智能成為網(wǎng)絡攝像機主要發(fā)展方向。

1.高清化

高清一直是網(wǎng)絡攝像機追求的目標之一，目前大多網(wǎng)絡攝像機都能達到百萬像素級別，但不是所有的網(wǎng)絡攝像機在實際應用中都能達到高清應用，這就要求網(wǎng)絡攝像機除了本身具備高清性能外，還要支持和匹配接入相關設備，以達到高清應用。眾所周知，在標清時代，芯片的級聯(lián)都是要通過PCI來實現(xiàn)的，一個PCI能傳2～3個DI的未壓縮碼流，但是在高清時代就不行了，高清解碼數(shù)據(jù)通過PCI是傳不到顯示芯片上的，所以很多方案就會對高清圖像進行縮放再輸出，這樣最后的效果就不能體現(xiàn)到真正高清效果。如海思推出的高清級聯(lián)通道解決方式就可以實現(xiàn)零時延的多片傳輸效果，能與芯片集成的高清VGA輸出匹配，再加上DHCP技術，就可以輕松實現(xiàn)高清。

2.智能化

目前，智能網(wǎng)絡攝像機成為應用推廣的熱點，它是利用智能識別技術對采集的聲音、視頻等數(shù)據(jù)進行自動的分析和抽取數(shù)據(jù)源中的關鍵信息，從而為監(jiān)控者做出及時、準確的判斷提供依據(jù)，其中人臉識別、行為分析、全景追蹤等智能型攝像機在監(jiān)控領域己有廣泛的應用。

五、總結

這都得益于網(wǎng)絡攝像機核心技術的提升和編碼技術的不斷完善，近年來，網(wǎng)絡攝像機在圖像采集、A/D處理和編碼壓縮、網(wǎng)絡傳輸和服務等技術方面都有了很大進步，并能支持和匹配更多其他網(wǎng)絡設備產(chǎn)品，滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實際應用需求，以達到安全防范的目的。