在進(jìn)入信息化社會(huì)的今天，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為了安防產(chǎn)業(yè)的新寵。壓縮技術(shù)的不斷完善、新技術(shù)的推陳出新……種種的變化也的確讓大家更加地看好網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的發(fā)展前景。
技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及市場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境的逐步成熟，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為了安防系統(tǒng)的新寵，在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普及。據(jù)Frost & Sullivan和J.P. Freeman兩大市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)業(yè)在未來的5年中將保持每年40％的高速增長(zhǎng)，可以預(yù)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其遠(yuǎn)距離監(jiān)控、良好的擴(kuò)充性和可管理性、易于與其它系統(tǒng)進(jìn)行集成等模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)所無法企及的優(yōu)勢(shì)，最終將完全取代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，而成為安防系統(tǒng)的主角。與此相呼應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)技術(shù)也日新月異，發(fā)展非常迅猛。那么在工程中如何重點(diǎn)利用好這些新的技術(shù)，按客戶需求定制良好的解決方案，做一流的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控項(xiàng)目，在本文中我們將詳細(xì)地分析網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的一些最新技術(shù)。
小結(jié)
自從1996年世界上第一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)誕生到現(xiàn)在，經(jīng)歷了10年的發(fā)展，一方面，技術(shù)在不斷發(fā)展，推陳出新以適應(yīng)構(gòu)建更完善的網(wǎng)絡(luò)視頻解決方案；另一方面，應(yīng)用層面也深入到各行各業(yè)。可以預(yù)計(jì)，在不久的將來網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控產(chǎn)品將最終取代傳統(tǒng)的模擬CCTV設(shè)備，并將隨著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的完善和發(fā)展，而不斷融入到社會(huì)的方方面面甚至普通家庭。
（本文作者現(xiàn)任安訊士網(wǎng)絡(luò)通訊有限公司銷售技術(shù)工程師，郵箱地址：heng-yang@axis.com）
合理分布“智能”
網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)不同于模擬攝像機(jī)，因?yàn)樗旧硎锹斆鞯?，具有智能的?BR>提起這個(gè)使人想起PC機(jī)發(fā)展的歷史。從小型機(jī)租用到PC機(jī)誕生和發(fā)展，中間伴隨很多有趣的故事，但正因?yàn)镻C機(jī)的發(fā)展，給了人們無窮無盡的創(chuàng)造空間。也正因?yàn)槿绱瞬庞辛诵畔⒘繕O速膨脹的互聯(lián)網(wǎng)。互聯(lián)網(wǎng)的智能來源于分布在全球各個(gè)角落的PC機(jī)。
和這類似，未來智能監(jiān)控系統(tǒng)絕不僅是來自于某幾臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，從結(jié)構(gòu)上來講，它應(yīng)是由無數(shù)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和眾多計(jì)算機(jī)或存儲(chǔ)系統(tǒng)、交換系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)分布式的智能系統(tǒng)。
舉例來說，現(xiàn)階段，移動(dòng)偵測(cè)技術(shù)是已經(jīng)廣泛應(yīng)用的技術(shù)。它可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)監(jiān)控并節(jié)省帶寬和存儲(chǔ)空間。但不同的功能在不同設(shè)備上實(shí)現(xiàn)方式完全不同。
這一功能在硬盤錄像機(jī)（DVR）上也有應(yīng)用，從而可以在DVR各視頻流上實(shí)現(xiàn)VMD，從而使DVR減少記錄視頻的數(shù)量，優(yōu)化記錄，并且可在搜索重大事件時(shí)作為一個(gè)搜索術(shù)語來使用圖像特定區(qū)域內(nèi)的動(dòng)態(tài)功能。但實(shí)現(xiàn)VMD功能是一個(gè)極端消耗<0>CPU的過程，在許多通道實(shí)現(xiàn)VMD功能會(huì)使DVR系統(tǒng)變得極不穩(wěn)定。
而在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，VMD是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的一個(gè)完整功能，它使“事件驅(qū)動(dòng)監(jiān)控” 成為可能。也就是說，如果攝像機(jī)沒有在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到動(dòng)態(tài)圖像，視頻(或者低幀率的視頻)就不會(huì)發(fā)送給操作人員或錄像系統(tǒng)。如果檢測(cè)到動(dòng)態(tài)，就需要自動(dòng)做許多事情；比如保存事件發(fā)生前后及事件發(fā)生過程中的圖像(稱為報(bào)警前后圖像緩沖) ，將錄到的圖像發(fā)送到指定地點(diǎn)，通過e-mail將警報(bào)發(fā)送給特定的人或?qū)MS發(fā)送到 手機(jī)上，激活照明設(shè)備，打開或開閉報(bào)警系統(tǒng)和門，控制溫度等等。
隨著網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展，越來越多的智能將直接賦于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，目前，一些知名廠商如Axis正與其合作伙伴全力推進(jìn)的智能視頻（Intelligent Video）技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的人數(shù)統(tǒng)計(jì)，人像識(shí)別，對(duì)像跟蹤等功能，這將使網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控設(shè)備更加智能化，而由這些更聰明的攝像機(jī)組成的系統(tǒng)將會(huì)更加強(qiáng)大。
POE和無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，新技術(shù)要用好
以太網(wǎng)供電(又稱為PoE或者局域網(wǎng)上供電) 是一項(xiàng)將電源融合到標(biāo)準(zhǔn)的LAN基礎(chǔ)設(shè)施中的技術(shù)。使用以太網(wǎng)線，PoE技術(shù)可將電源提供給IP電話或網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)這樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
以太網(wǎng)供電尤其適合IP監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用，因?yàn)樗鼰o需在攝像機(jī)上安裝電源插座 -以太網(wǎng)供電主要適合于連接電源插座不實(shí)用或太昂貴的應(yīng)用場(chǎng)合。由于以太網(wǎng)供電無需獨(dú)立的電源、數(shù)據(jù)電纜基礎(chǔ)設(shè)施和昂貴的交流插座，所以更易于安裝、價(jià)格更便宜，而且也不必聘請(qǐng)電工。
以太網(wǎng)供電的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是UPS功能。許多公司的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可以連接到UPS(不間斷電源) 。由于以太網(wǎng)供電集線器可以連接到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，所以即使供電不足時(shí)，攝像機(jī)和視頻服務(wù)器仍能夠繼續(xù)起作用。
PoE技術(shù)在稱為IEEE 802.3af的標(biāo)準(zhǔn)中有所規(guī)定，其設(shè)計(jì)既不會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信性能，也不會(huì)減少網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性。電源通過LAN基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)送，當(dāng)確定了兼容終端時(shí)會(huì)自動(dòng)激活電源，并阻止不兼容的傳統(tǒng)設(shè)備。這一特性可以使用戶自由安全地將傳統(tǒng)的設(shè)備和與PoE兼容的設(shè)備結(jié)合在一起。
該標(biāo)準(zhǔn)可在交換機(jī)或midspan端提供高達(dá)15.4 W的電源，在設(shè)備/攝像機(jī)端最大電源消耗可轉(zhuǎn)換成12.9W，所以適合室內(nèi)攝像機(jī)。室外攝像機(jī)、PTZ和球機(jī)通常的電源消耗都超過這一值，因此不能直接使用，所以一些廠家會(huì)提供兩種方式，一種對(duì)以太網(wǎng)供電提供內(nèi)置支持，一種不提供內(nèi)置支持，但通過PoE Active分路器，將以太網(wǎng)和電源分離，用于對(duì)沒有內(nèi)置PoE功能的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)提供PoE支持。
大多數(shù)建筑中都已經(jīng)部署了有線網(wǎng)絡(luò)，用好PoE可以讓系統(tǒng)更IT化，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)潔。但有時(shí)候按系統(tǒng)的環(huán)境，需要通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，以使安裝便利并節(jié)約成本。
例如，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)布線工作必須要對(duì)內(nèi)部建筑產(chǎn)生破壞才能完成時(shí)，或者在一些需要定期改變攝像機(jī)位置，又不想每次重新布線的場(chǎng)所（例如零售商店），無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將變得非常有用。
基于這些需求，一些廠商有專門推出支持802.11b和802.11g的無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。合理利用這些技術(shù)，會(huì)為整個(gè)系統(tǒng)增色不少。
M-JPEG和MPEG -4兩種壓縮算法——“兩手都要硬”
從現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的壓縮技術(shù)看，MPEG-4和H.264是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的寵兒，但從全球來看，還是MPEG-4和M-JPEG的天下。
M—JPEG（Motion JPEG）所提供的實(shí)際上是一系列連續(xù)的經(jīng)過壓縮的靜態(tài)圖像，因此它并非一種真正的視頻壓縮技術(shù)。它的優(yōu)勢(shì)在于所支持的幀速率和圖像分辨率沒有太多限制，并且對(duì)于每一幅圖像的處理簡(jiǎn)單而不失真，而代價(jià)則是所產(chǎn)生的文件數(shù)據(jù)量較大，會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間和帶寬資源。
MPEG-4是對(duì)MPEG-2進(jìn)行修訂后所產(chǎn)生的一種壓縮標(biāo)準(zhǔn)，主要面向那些工作在較低比特率下，并且對(duì)視覺效果要求也較低的應(yīng)用場(chǎng)景。它支持范圍較廣的圖像分辨率（小幅圖像）和幀速率（低于全幀速），并的確能夠節(jié)省磁盤空間和傳輸帶寬，但是由于其實(shí)現(xiàn)和處理都非常復(fù)雜，圖像易失真。
優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品一般都支持兩種壓縮方式，因?yàn)镸JPEG能夠在低比特率和高視頻質(zhì)量的需求中提供很好的平衡，而MPEG-4具有節(jié)省磁盤空間和傳輸帶寬的優(yōu)勢(shì)。所以，在單純的瀏覽中MPEG-4也許是較好的選擇，但是如果需要對(duì)發(fā)生的事件進(jìn)行分析和存儲(chǔ)，MJPEG則是最佳的選擇
提升圖像質(zhì)量，是由視頻監(jiān)控的性質(zhì)決定的
攝像機(jī)所拍到的圖像質(zhì)量的好壞無疑是反映它性能好壞的一個(gè)最重要方面。在安全監(jiān)視應(yīng)用中，當(dāng)攝像機(jī)所拍到的圖像資料被用來作為保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的重要工具時(shí)，圖像質(zhì)量的好壞就顯得尤其重要。
與傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)不同，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)有處理功能，不僅可以抓拍和顯示圖像，還要把這些圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，并壓縮后再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。圖像質(zhì)量除了與光學(xué)鏡頭和圖像傳感器的選擇有關(guān)外，還與圖像處理芯片的處理能力和算法的優(yōu)劣有密切的關(guān)系。
一般，國(guó)際一流的公司會(huì)從以下三個(gè)方面提高畫質(zhì):
·采用高能力的信號(hào)處理芯片、優(yōu)秀的圖像增益算法和視頻壓縮技術(shù) ；
·采用高性能的圖像處理和視頻網(wǎng)絡(luò)芯片 ；
·采用高端圖像傳感器和鏡頭 。
區(qū)別于一般廠商的產(chǎn)品，知名廠商會(huì)利用強(qiáng)大的開發(fā)實(shí)力，通過自主開發(fā)為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)應(yīng)用量身定做圖像處理芯片和先進(jìn)的算法，以保證業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的圖像質(zhì)量。
從2005年來看，頂尖的廠商在提升圖像質(zhì)量上主要采用了幾種新的技術(shù):
1、新一代高性能的圖像處理芯片
更高性能的圖像處理芯片的使用首先表現(xiàn)在圖像分辨率和幀速率的提高上，而且解析度越高，幀速率越高，則圖像所能顯示的細(xì)節(jié)就越多。在2005年，已有知名廠家分別推出了分辨率在百萬象素的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和幀速率在60fps的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品。
2、逐行掃描技術(shù)的應(yīng)用
獲得優(yōu)質(zhì)圖像的另外一個(gè)關(guān)鍵因素是逐行掃描技術(shù)。攝像機(jī)采用逐行掃描技術(shù)則意味著攝像機(jī)在抓拍動(dòng)態(tài)圖像時(shí)不會(huì)產(chǎn)生像隔行掃描一樣的“鋸齒”效果。因?yàn)?，這種通常被用于電視機(jī)和模擬CCTV攝像機(jī)上的隔行掃描技術(shù)，在抓拍動(dòng)態(tài)圖像時(shí)會(huì)出現(xiàn)很明顯的“鋸齒”效果。如圖1中，只有采用逐行掃描技術(shù)才可以辨別出司機(jī)的面像，參見圖一。
逐行掃描 隔行掃描
采用該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，例如AXIS 210 一般網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)
3、圖像增益
在芯片中直接增加了圖像處理功能，并對(duì)圖像的色彩、銳度、曝光度、白平衡以及背光補(bǔ)償產(chǎn)生影響。
4、低光照或日夜兩用能力
隨著市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)配置IR濾光鏡越來越多。當(dāng)光照不足或者圖像變黑時(shí)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的IR阻隔濾光鏡會(huì)自動(dòng)關(guān)掉，彩色圖像轉(zhuǎn)換成黑白圖像，使網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)利用紅外光，以便在很暗的環(huán)境下也能拍攝出高質(zhì)量的黑白圖像
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