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(jiān)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(jiān)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(tài)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(xiàn)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(wǎng)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(jiān)控攝像機采用的高分辨率逐行掃描方式,因此高清監(jiān)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(jiān)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(fā)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(fā)展趨勢可參見圖4)。
[nextpage] 色彩還原
需要特別注意的是,高清電視與高清監(jiān)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(jù)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(jiān)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(yōu)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(jiān)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(xù)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(wǎng)絡環(huán)境和應用需求,比較高端的高清監(jiān)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。
[nextpage] 前端智能化
隨著監(jiān)控的高清化發(fā)展,圖像更清晰、更細致,高清也意味著海量數(shù)據(jù),這些海量數(shù)據(jù)的傳輸、顯示、處理、存儲是一個很大的挑戰(zhàn)。此外,目前的監(jiān)控系統(tǒng),更多的是依賴于監(jiān)視人員,存在很多無法解決的問題,是被動式的監(jiān)控。因此,必須利用智能視頻分析的手段,將以往被動監(jiān)控變更為主動監(jiān)控,真正做到24小時全天候監(jiān)控,實現(xiàn)快速響應,防范于未然。
目前的智能視頻實現(xiàn)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(wǎng)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(tǒng)的伸縮性較差。并且,由于分析的數(shù)據(jù)是壓縮后的數(shù)據(jù),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(wǎng)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(tǒng)伸縮性較高,系統(tǒng)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(xiàn)前端智能功能。
反篡改技術
自從網(wǎng)絡監(jiān)控誕生,監(jiān)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(shù)字簽名技術。
通過為每部攝像機創(chuàng)建一個數(shù)字證書,并對該攝像機制作的所有圖像,應用元數(shù)據(jù)形式的數(shù)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(wǎng)絡攝像機遭受黑客攻擊的時候,系統(tǒng)將自動發(fā)現(xiàn)被篡改并產生報警,從而保證整個系統(tǒng)的安全性。
[nextpage] PoE技術
PoE技術的應用大大簡化了視頻安防系統(tǒng)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(wǎng)絡槍機與半球都支持PoE供電。但市面上正在銷售的網(wǎng)絡球機,由于功率太大,無法實現(xiàn)PoE供電,仍然需要另外敷設電源電纜。
隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展,新的hPoE標準將提供更高的功率,從而滿足網(wǎng)絡球機的供電要求。從各大攝像機生產廠商的新產品發(fā)布會看來,支持hPoE的網(wǎng)絡快球即將于近期上市。
標準化與開放性
由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模越來越大,多級系統(tǒng)、多站點、多區(qū)域非常普遍,同時同一系統(tǒng)里不同廠商的產品共存、新老產品共存也經常出現(xiàn),因此網(wǎng)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(lián)互通,這樣客戶才能真正享受到網(wǎng)絡監(jiān)控帶來的靈活高效。
由Sony、AXIS和Bosch聯(lián)合發(fā)起的ONVIF的目的就是推動網(wǎng)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(guī)范描述了網(wǎng)絡視頻模型、接口、數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)交換方式,為網(wǎng)絡視頻發(fā)送設備與網(wǎng)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(fā)送設備來組建一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡視頻系統(tǒng)成為可能。
ONVIF規(guī)范接口功能涵蓋設備的自動發(fā)現(xiàn)、設備的管理配置、事件處理、PTZ控制、視頻分析及實時音、視頻流處理。
模擬攝像機的傳統(tǒng)功能
模擬攝像機的許多功能,如寬動態(tài)、日夜轉換、白平衡、降噪、伽瑪校正等功能,是在視頻監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的過程中逐步產生、提升的,對應于不同的應用場景,高清監(jiān)控攝像機同樣也應該具備這些功能。這也正是傳統(tǒng)攝像機生產廠商的技術優(yōu)勢。
其它功能
其它如語音報警、數(shù)字防抖、FTP、Email、DDNS、存儲插槽、無線網(wǎng)絡等功能,在某些特定場景與應用下也可以解決客戶的許多實際問題。