金融行業(yè)是一個特殊的安防領(lǐng)域，其迫切需要新的技術(shù)革新來滿足日益增加的安防需求，而攝像機也是安防行業(yè)必不可少的前端設(shè)備，本文就攝像機的兩種新技術(shù)——JPEG2000壓縮技術(shù)和DPS技術(shù)進行詳細介紹，希望對您有所幫助。\r\n
伴隨著全球數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)革命的滾滾浪潮，IT技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)給CCTV監(jiān)控行業(yè)帶來了巨大的變革，使得CCTV閉路電視系統(tǒng)有了更廣泛和深入的應(yīng)用。另外，全球金融行業(yè)迫切需要新的技術(shù)革新以滿足日益增加的安防需求，這也推動了全球知名的監(jiān)控產(chǎn)品制造商對新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用?，F(xiàn)階段針對金融系統(tǒng)的安全防范理論和技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了徹底的轉(zhuǎn)變，新型數(shù)字IP監(jiān)控系統(tǒng)將具有防盜、防搶報警、視頻圖像智能移動偵測和分析功能，配合“110報警指揮中心”能做出及時準確的行動決策，并且能夠提供業(yè)務(wù)辦理過程中發(fā)生爭議的取證依據(jù)。通過強大的報警聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控管理，為預(yù)防與杜絕犯罪提供了有效的技術(shù)保障；同時分級聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)附帶的管理功能可以對銀行員工的工作狀態(tài)、服務(wù)質(zhì)量、業(yè)務(wù)辦理等為客戶服務(wù)的全過程實施有效的監(jiān)督，有利于提高金融行業(yè)管理和服務(wù)水平。\r\n 數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用并不是將原有模擬監(jiān)控系統(tǒng)廢除，而是對原有系統(tǒng)的升級或改造。例如利用金融營業(yè)網(wǎng)點原有的網(wǎng)絡(luò)或升級網(wǎng)絡(luò)，將前端攝像機改換成IP網(wǎng)絡(luò)攝像機，或添置網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將原有模擬監(jiān)控改換成IP網(wǎng)絡(luò)模式。IP攝像機既可輸出數(shù)字視頻信號通過網(wǎng)絡(luò)組成新的系統(tǒng)，又可以輸出模擬視頻信號接入原有的模擬監(jiān)控系統(tǒng)。這樣模擬系統(tǒng)在本地可以實時記錄所有監(jiān)控畫面，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以將攝像機智能偵測和分析到的有用畫面及外接報警探測器觸發(fā)時的畫面通過網(wǎng)絡(luò)錄像機NVR（NET VIDEO RECORDER）進行存儲，這樣既能得到高清晰的JPEG 圖像，又可以不用記錄那些無任何價值的靜態(tài)畫面，減少硬盤錄像機對網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。\r\n 在選擇金融系統(tǒng)用監(jiān)控產(chǎn)品時，尤其是前端攝像機，應(yīng)該考慮以下幾個重要因素:\r\n 1.根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境和監(jiān)控目標，應(yīng)選擇能滿足監(jiān)控需求的高性能參數(shù)指標的攝像機，確保在監(jiān)控時段內(nèi)監(jiān)控畫面的色彩真實還原效果和高清晰度，這樣后端設(shè)備才能高質(zhì)量地記錄和重現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場的畫面，可為突發(fā)事件提供有用的佐證。\r\n 2.產(chǎn)品的高可靠性，產(chǎn)品應(yīng)該適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境變化。如遇特殊或意外事件引起的震動沖擊、溫度濕度劇變、強烈光線變化等對攝像機正常工作的影響；如攝像機在使用一段時間后畫質(zhì)和色彩惡化，將嚴重影響監(jiān)視和記錄效果；如攝像機經(jīng)常出現(xiàn)故障，將可能遺漏重要的監(jiān)控畫面，同時增加維護費用。\r\n 3.盡量減少使用需要人為操控的低速球機，選擇智能程度較高的球機。因為在日常使用中，監(jiān)控人員要監(jiān)看很多畫面，正常監(jiān)看畫面都會錯過很多有用的畫面信息，應(yīng)該多利用機器的智能偵測和分析功能給監(jiān)控人員提供有價值的輔助操作提醒。\r\n基于JPEG2000壓縮技術(shù)的IP監(jiān)控解決方案\r\n 目前絕大部分IP網(wǎng)絡(luò)攝像機采用的壓縮格式是JPEG、M-JPEG、MPEG4、H264，而現(xiàn)在有些廠家（如池上公司）又采用了一種新的壓縮技術(shù)JPEG2000壓縮技術(shù)。由于具有同M-JPEG一樣的圖像質(zhì)量和MPEG-4的壓縮率，JPEG2000將成為未來壓縮技術(shù)發(fā)展的方向。\r\nJPEG2000標準的特點\r\n JPEG2000是國際標準化組織（International Standard Organization，ISO）和國際電子技術(shù)聯(lián)盟（International Electrotechnical Committee，IEC ）聯(lián)合推出的新一代靜態(tài)圖像壓縮標準，它是JPEG的升級版。 \r\n JPEG2000作為一種圖像壓縮格式，算法是其核心。JPEG 2000之所以相對于JPEG標準(ISO 10918-1)有了很大的技術(shù)飛躍，就是因為它放棄了 JPEG 所采用的以離散余弦變換算法為主的區(qū)塊編碼方式，而改用以離散小波變換算法為主的多解析編碼方式。 \r\n JPEG2000標準可以說綜合了圖像方面所有的前沿技術(shù)，其目標是定位為未來靜止圖像壓縮格式的標準，它擁有以下主要特點： \r\n 1、壓縮效率高，圖像還原質(zhì)量好。JPEG2000的圖像壓縮率可在JPEG基礎(chǔ)上再提高30%，而且壓縮后的圖像顯得更加細膩平滑。此外，JPEG標準在中高碼率下還能提供比較好的率失真性能，但在低碼率條件下，它提供的主觀圖像質(zhì)量往往讓人無法接受。JPEG2000在碼率下降的同時率失真（Rate-Distortion）性能仍能保持最優(yōu)，這是JPEG2000最重要的特點。假如將JPEG圖片轉(zhuǎn)換成以JPEG2000編碼方式的圖片格式，在同樣的網(wǎng)絡(luò)帶寬下，對于圖片下載的等待時間將大大縮短。\r\n 2、無損和有損壓縮。在一個JPEG2000碼流中，可以同時存在有損壓縮和高性能的無損壓縮數(shù)據(jù)，并且對圖像的無損恢復(fù)可以利用漸進式解碼自然得到。而JPEG只能做到有損壓縮，壓縮后數(shù)據(jù)不能完全還原。因此JPEG2000保存了原始信息，即使在較小的圖像文檔尺寸的情況下，也不會有信息丟失。\r\n 3、 漸進傳輸，這是JPEG2000的重要特征之一。它在同一影像文件中融合了不同質(zhì)量級別的數(shù)據(jù)，這一特性允許圖像重建可以根據(jù)目標設(shè)備的需求進行，從而在傳輸和帶寬利用上具有更大的靈活性。也就是說，它先傳輸圖像的大體輪廓，然后逐步傳輸其他數(shù)據(jù)，不斷地提高圖像質(zhì)量。這樣圖像就由朦朧到清晰顯示出來，從而能更節(jié)約、充分地利用有限的帶寬資源。而傳統(tǒng)的JPEG方式無法做到這一點，只能是從上到下逐行顯示。 \r\n 4、 感興趣區(qū)域壓縮。JPEG2000的另一個技術(shù)特點是可以提供一個能讓用戶控制的、可選擇分辨率的影像數(shù)據(jù)，即ROI（Regions of Interest）技術(shù)。用戶可以指定感興趣區(qū)域，在這些區(qū)域，可以在壓縮時指定特定的壓縮質(zhì)量，或在恢復(fù)時指定特定的解壓縮要求。這是因為小波在空間和頻率域上具有局域性，要完全恢復(fù)圖像中的某個局部，并不需要所有編碼都被精確保留。 \r\n 5、基于內(nèi)容的描述。JPEG2000允許在壓縮的圖像文件中包含對圖像內(nèi)容的說明，這是因為除了存儲和傳輸之外，用戶在一個大型數(shù)據(jù)庫中迅速查找感興趣的圖像也是圖像處理中一個非常重要的領(lǐng)域。 \r\n 6、JPEG2000在顏色處理上，具有更優(yōu)秀的內(nèi)涵。與JPEG相比，JPEG2000同樣可以用來處理多達256個通道的信息。而JPEG僅局限于RGB數(shù)據(jù)。也就是說，JPEG2000可以用單一的文件格式來描述另外一種色彩模式，如CMYK模式。\r\n 采用JPEG2000壓縮技術(shù)用于視頻信號在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，使得在高帶寬網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境下能傳輸25fps實時流暢的高分辨率、高品質(zhì)視頻圖像；在低帶寬網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境下能夠降低幀數(shù)從而得到高清晰的靜態(tài)畫面。\r\n\r\nDPS技術(shù)的寬動態(tài)攝像機\r\n DPS（Digital Pixel System）成像技術(shù)已經(jīng)被越來越多的攝像機制造商采用，它是繼CCD成像器件之后應(yīng)用最廣泛的新技術(shù)成像傳感器件。CCD成像技術(shù)是在上世紀60年代開始應(yīng)用，它從發(fā)展走向成熟，其基本原理使其自身無法取得重大的技術(shù)突破。DPS成像技術(shù)剛剛出世就以超級寬動態(tài)性能被眾多知名攝像機制造商接受，其原理要比CCD技術(shù)先進。\r\n DPS技術(shù)商業(yè)化后，芯片組從D1000、D1500、D2000到D2500，圖像清晰度從480線提升到540線，最低照度從1.0Lux/F1.2提升到0.5Lux/F1.2，典型寬動態(tài)范圍從95dB提高到102dB。\r\n DPS 技術(shù)寬動態(tài)范圍能達到120dB，而目前CCD攝像機的寬動態(tài)范圍最大能達到54dB。盡管年輕的DPS 技術(shù)在某些方面還不如CCD技術(shù)那樣成熟，只能推出幾個芯片組，但DPS攝像機與基本參數(shù)接近的CCD攝像相比，其寬動態(tài)性能是絕對優(yōu)秀的。\r\nDPS圖像捕捉和處理\r\n 在像素剛開始曝光的最早期的可能時間點，DPS技術(shù)使得每幅圖片中的像素的光能轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。一個模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換器（ADC），被設(shè)計到每個像素中，并與傳感器中每個像素的ADC同時進行操作。這個像素的ADC構(gòu)造允許使用很多并聯(lián)低速電路，在接近于光電二極管信號產(chǎn)生的地方運行，這對優(yōu)化每一個像素里的信噪比比率至關(guān)重要。\r\n DPS系統(tǒng)每一個像素使用單獨的ADC，完成在每個像素里非破壞性又相互關(guān)聯(lián)的雙倍取樣。在每一次圖像捕捉期間，DPS使用該性能在單個像素內(nèi)部對不斷增強的光的強度進行多次抽樣，這就使得每個像素的曝光水平將由收集到的電荷的變化率來決定，而不是僅由它的絕對量決定。每個像素同樣擁有可調(diào)整的取消偏移量放大器，以確保通過傳感器隊列能做出一致的反應(yīng)。這些創(chuàng)新減少了由于在APS上縱向排列不同值A(chǔ)DC引起的固定模式的噪聲。\r\n DPS傳感器是數(shù)字式的，因此像素讀取更快而且更準確。每個數(shù)字圖像取樣被捕捉到芯片RAM上，由緊密連接的局部存儲器提供的高帶寬被用于取得超級寬動態(tài)范圍。這種方式對于CCD或者APS傳感器都是無法完成的，因為他們依賴模擬的讀出電路，DPS卻可以從每個像素數(shù)字取樣中獲得很多信息。DPS的寬動態(tài)范圍\r\n 寬動態(tài)范圍實質(zhì)上是在所有光照條件下捕捉全部的圖像細節(jié)。由于劇烈光線反射、耀眼的光照、車前燈和直接的太陽光，使攝像機監(jiān)控畫面受到動態(tài)范圍的影響非常劇烈。通過取得非破壞性的多次取樣的圖像捕捉能力和高級的圖像處理算法，DPS取得了很高的寬動態(tài)范圍。\r\n 當曝光發(fā)生時，每個像素依撞擊每個像素光線強度的比例進行電荷積累。一個強光源對一個像素充電要比一個弱光源快得多?，F(xiàn)有的模擬技術(shù)對所有的像素使用單一曝光，在曝光結(jié)束后，攝像機在每個像素上感應(yīng)到積累的全部電荷。在曝光快結(jié)束時，攝像機將在每個像素里完成整個的聚集電荷，這就意味著一些像素（亮光）可能感光過度而其他像素（暗光）可能曝光不足。\r\n DPS通過以下方法解決這個局限性：使用DPS技術(shù)，在曝光期間，對于光線照射下的每一個像素采用多次取樣，同時DPS分析出每個像素在光線照射下的充電速度。使用該方法，在整個曝光期間，DPS按充電電荷增長和整體電荷積累的混合速率測量光的強度。\r\n 特別重要的是，DPS系統(tǒng)記錄著每個像素曝光接近飽和時所需的時間長度。曝露在強光下的像素趨近于飽和的速度遠超過其它像素。DPS測定每個像素在下次抽樣前是否飽和，如果一個像素將飽和，它曝光所用的時間和它當前的電荷強度將被記憶儲存。\r\n 當攝像機內(nèi)每個獨立的像素以及像素電荷改變的速率被用來成像時，很大程度上增加了動態(tài)范圍以及所捕捉到的圖像的信噪比，該方法的優(yōu)點迅速顯現(xiàn)了出來。其它技術(shù)只是測量了像素值，而沒有涉及到電荷變化率。\r\n DPS被稱為“多點采樣”的技術(shù)，該技術(shù)用于收集信息，以實現(xiàn)高品質(zhì)的圖像質(zhì)量和較高的動態(tài)范圍。在一次單獨的捕獲畫面（在視頻中一般每秒50到60次）過程中，每個像素被獨立地?zé)o破壞性地多次取樣。成像系統(tǒng)決定最佳取樣時間和在像素飽和前存儲像素信息，并不再保留額外的電荷。在下面圖表中，光線較亮區(qū)域的像素被存儲在時間軸T2，該時間段是在該像素達到100%飽和前的最近一次抽樣時間。\r\n 光線較暗區(qū)域的象素積累電荷更慢一點而且將用更多的時間曝光飽和直到它被取樣存儲在時間軸T6，每個象素捕捉到的存儲信息值（強度、時間、噪波彌補）被并行處理，然后再轉(zhuǎn)換成高質(zhì)量的圖像。\r\nDPS 攝像機的應(yīng)用\r\n 電視里經(jīng)?？吹焦矙C關(guān)通緝的犯罪嫌疑人在銀行營業(yè)廳作案的畫面，但很多細節(jié)比較模糊，需要廣大群眾根據(jù)畫面中犯罪嫌疑人的簡單特征提供有用的線索。為什么不能拍攝更清晰的畫面呢？\r\n 銀行營業(yè)網(wǎng)點一般都位于臨街路邊，大廳光線充足，用戶接待臺面向窗戶，顧客則背向窗戶。監(jiān)控攝像機需要監(jiān)看和記錄的目標是營業(yè)員的工作過程、用戶的面部細節(jié)、大廳里人員活動的細節(jié)、營業(yè)廳窗外的人、物細節(jié)以及顧客進出營業(yè)廳的全過程。金融系統(tǒng)營業(yè)廳營業(yè)時間一般是早9：00到晚6：00，在春、夏、秋季的營業(yè)時段內(nèi)室外光線很充足，只在冬季有短暫的時間完全依賴燈光照明。在這么長的時間段內(nèi)，光線明暗變化強烈，室內(nèi)外光線反差巨大，又有照明燈光，監(jiān)控攝像機又處于逆光拍攝狀態(tài)，普通攝像機無法拍攝出明暗反差大的局部與細節(jié)，無法獲得滿意的圖像。這種監(jiān)控環(huán)境下，需要的不是攝像機具有多低的照度指標，而是需要攝像機具有很好的寬動態(tài)性能，很好的色彩還原效果和高清晰度。\r\n 對于ATM機，很多安放在室外并24小時對顧客營業(yè)，用于ATM機的攝像機不僅需要更好的寬動態(tài)指標還要有足夠的低照度指標。用于金融安防系統(tǒng)場所的監(jiān)控攝像機，也應(yīng)該選用寬動態(tài)攝像機，這是金融安防系統(tǒng)本身的特點決定的。\r\n 下面是普通CCD攝像機和DPS攝像機同時拍攝的珠寶店失竊的幾幅圖片：\r\n 從4幅圖片可以看出，普通的CCD攝像機拍攝的畫面不能清晰記錄犯罪嫌疑人實施偷竊前在室外的活動，犯罪嫌疑人進入室內(nèi)后人物的局部細節(jié)模糊，偷竊過程細節(jié)不清，犯罪嫌疑人出門后，無法看清室外圖像；而DPS 攝像機可以清晰地記錄犯罪嫌疑人作案的全過程。\r\n結(jié)語\r\n 金融行業(yè)是新技術(shù)革命的主力軍和急先鋒，為了保障金融系統(tǒng)安全運行和提高管理水平，滿足客戶日益增長的服務(wù)需要，行業(yè)的自身特點要求在推廣和應(yīng)用新技術(shù)方面時刻要走在時代的最前列，最先成為新技術(shù)的應(yīng)用者， 隨著金融安全防范體制和理論的進一步完善和提高，勢必要求金融行業(yè)最快最新地應(yīng)用高新科技成果，帶領(lǐng)全行業(yè)步入一個新的臺階，提供最安全最周到的服務(wù)保障。\r\n（責(zé)任編輯：羅強）\r\n
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