视频监控百万高清网络摄像机及应用

发表日期：2012-11-28

    技术基础

    监控系统的网络化、高清化的核心是网络摄像机的高清化。百万高清网络摄像机的出现主要归功于以下几个技术力量：

    1、分辨率的提升

    目前模拟摄像机从清晰度角度来说已经接近极限，在短时间内很难会有较大突破，但高清网络摄像机各方面却仍在快速提升阶段，不论是全实时的720P、1080P分辨率摄像机，还是应用在特殊场合的QXGA、WQXGA分辨率摄像机，都已经渐渐占据安防市场的多个地盘。从传统的标清D1分辨率（即720×576像素）到1080P分辨率（1920×1080像素），画面信息量提升了约5倍，清晰度线数也翻了一倍以上。

    网络摄像机分辨率的提高首先使基于视频的智能分析变得越来越易实现，高清带来的丰富的信息量大大减少了因为传统模拟摄像机图像不清晰所带来的误告警，同时也为高阶的智能分析垫定了最基本数据基础。目前常见的智能分析功能有视频遮蔽检测、移动侦测、遗留物品检测、车辆逆行、人员非法入侵、人口统计等，这些智能分析功能已经广泛应用于多个领域，智能分析功能的广泛应用增加了对网络高清摄像机的需求，为网络高清摄像机的普及带来了更多的自信。

    2、编码效率的提高

    众所周知，目前H.264支持三种主要的编码方式，分别是Highprofile、Mainprofile、Baselineprofile，编码效率依次降低。在相同画质下，通过Highprofile方式编码出来的视频所占带宽只是Baselineprofile的50%。带宽的降低将会带来一系列安防系统建设成本的降低，如存储时4M的码率存储一天需要43.2G的空间，而2M的码率存储却只需要21.6G的空间，存储成本降低了一半；再比如网络系统建设时，2M带宽的网络建设会比4M带宽的网络建设对交换机、网线、路由器等一系列网络工程设备的要求低很多，无形中就为用户节省了很多成本。

    许多现有的网络，因为种种历史原因，对带宽的限制较高，使用户对需要高带宽的一些高清监控望而却步，采用高效的编码技术，降低对带宽的要求，使得用户对高清监控的接受度越来越高。

    3、传输协议的标准化

    国内的安防品牌众多，高清网络摄像机所采用的协议也不统一，各厂家的网络监控设备难以在同一个监控系统共存。随着高清网络摄像机的普及，标准的网络传输协议已经被越来越多的厂家多认同，不论是ONVIF还是PSIA都有越来越多的追随者。

标准的网络传输协议的普及，使各厂家监控系统自由大联网逐渐成为可能。未来几年内，采用标准化的网络传输协议，将成为高清网络摄像机走向市场的通行证。

    4、高性能图像传感器

    感光器件在摄像机的成像质量上起到举足轻重的地位，目前市场上的传感器主要有CMOS和CCD两种。两种传感器相比，CMOS拥有优异的宽动态性能，可达到100db以上，而常见的CCD的动态范围基本在60db左右；专业的监控专用CMOS传感器也以具有较高的灵敏度，在画质的亮度和低光效果上可以满足绝大部分的应用场合，正常光线下，CMOS的效果与CCD基本已无差别，甚至已经超越中低端CCD画质，但因为CCD具有独立的DSP，CMOS在短期内还无法达到高端CCD的效果。

    在高清监控情况下，由于CMOS比CCD具有更快的响应速度，更适合高清监控大数据量的特点，同时CMOS具有无与伦比的价格优势，因此越来越多的高清监控厂家都将CMOS作为高清摄像机传感器的首选。可以预言，未来的高清摄像机市场将是CMOS摄像机的市场。

    高清监控网络

    监控系统的高清化，仅有网络摄像机的高清化是不够的，随着百万高清网络摄像机的普及，必然也会带动监控平台、录像存储、客户端浏览、电视墙解码的一些列高清化。只有从前端到后端的完整的高清监控系统，才能实现真正的高清监控。

    1、高清中心管理平台

    百万高清网络摄像机在带来丰富的视频信息量的同时，也带来了较多的数据量，对其管理平台的数据吞吐能力和视频处理性能也提出了更高的要求。

    中心管理平台是整个网络视频监控系统的核心，逻辑上需要实现用户接入认证、系统设备管理、业务功能控制以及媒体分发转发等功能。NVR作为一个小型的、高度集成化的管理平台，可在企业、行业的中小型监控系统中实现百万高清网络摄像机的管理和控制。

    2、高清录像存储

    录像存储用于实现网络视频监控信号的数字化存储、检索、回放以及管理功能。基于不同的管理平台，录像存储的实现方式也会有所不同，在运营级系统中，通常采用“服务器+录像存储软件+IPSAN存储设备”的方式，在行业级系统中，通常采用中心管理平台外接USB或IPSAN存储设备的方式，而在NVR中，直接通过NVR内置硬盘实现存储。

    百万高清网络摄像机的码率通常在1M~8M之间，2M的码率存储一天一夜需要21.6G的空间，比模拟的1M码率存储要多用1倍的空间，这就需要监控平台有能力挂接和管理容量较大的磁阵，同时磁阵的容量也需要相应的提高。

    3、高清电视墙解码

    电视墙解码器位于客户监控中心，主要负责在客户端的控制与管理下，实现网络视频监控信号的集中解码输出，输出后的模拟视频信号可直接送至监视器、电视机等图像显示设备。采用具有高清解码能力的解码器，解出百万像素级的高清视频，才能将百万网络摄像机采集的视频最终送到用户的眼中。

    4、高清客户端

    客户端是远程图像集中监控和维护管理的应用端，是基于PC的监控业务软件，主要实现用户登录、图像浏览、录像回放、辅助设备控制、码流控制等业务功能。高清视频的处理需要监控客户端的支持。

    发展趋势

    至2009年起，高清监控已经逐渐成为大家讨论的热门话题，并且也成为厂商间拉开竞争差距的一个重要因素。目前高清网络摄像机市场还处在一个快速发展的时期，受价格和整体解决方案的影响，高清监控主要在金融、交通、医疗等高端行业率先获得应用。随着网络传输设备和高清配套产品的不断完善以及具有优异性能的红外、低照度、宽动态高清摄像机的不断推出，百万高清摄像机的价格逐渐降低，高清监控也将逐渐在工业企业、建筑小区、教育等行业普及开来。随着技术的不断提升，带智能功能的高清摄像机也将会逐渐受到更多用的青睐。

    智能化已经提出了很多年，且也得到了一定程度的应用，但规模还很小，市场并没有真正做起来。究其原因来自多个方面，包括技术的不成熟、标准不统一、不实用、价格高等，而高清技术的成熟，正在给智能分析技术注入积极的因素。由于智能化对视频监控而言有着非常深远的意义，它将实现视频监控由被动防御向主动防御的变革，让监控人员从繁琐的操作、海量的信息中解脱出来，并帮助他们更高效、更精确的管理监控目标。所以智能高清摄像机以及配套的智能监控平台一定将会是未来的主流产品。