高清監(jiān)控是統(tǒng)一的整體，涉及監(jiān)控體系的多個(gè)環(huán)節(jié)，包括前端的視頻采集，中間的視頻傳輸，后端的高清存儲(chǔ)、顯示、分析、聯(lián)動(dòng)等。由于篇幅限制，本文僅就前端部分進(jìn)行探討如何保證高清信息的采集。

　　CMOS更適合高清時(shí)代

　　傳感器作為攝像機(jī)的核心部件，決定著圖像質(zhì)量。被攝物體的圖像經(jīng)過(guò)鏡頭聚焦至傳感器芯片上，傳感器根據(jù)光的強(qiáng)弱進(jìn)行處理，形成視頻信號(hào)輸出。CCD和CMOS是當(dāng)前被普遍采用兩種圖像傳感器，兩者都利用感光二極管 (photodiode)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而其主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送的方式不同。以性能來(lái)區(qū)分，他們基本主要體現(xiàn)在靈敏度，噪點(diǎn)處理以及功耗等方面。在相同大小面積傳感器的對(duì)比中，CCD的分辨率一般也要比CMOS高出不少。因此，我們?cè)谑忻娉Ｒ?jiàn)的低照度標(biāo)清攝像機(jī)基本都以CCD技術(shù)作為自己的傳感設(shè)備。標(biāo)清時(shí)代，CCD無(wú)疑比CMOS更受青睞。

　　CCD制造工藝復(fù)雜，只掌握在少數(shù)廠家手中，導(dǎo)致其制造成本居高不下，CCD尺寸每增大一點(diǎn)，成本就呈幾何數(shù)增長(zhǎng)，因此如果監(jiān)控要走高清化，CCD顯然發(fā)展前景有限。而CMOS最大特點(diǎn)在于其成本低、功耗低。在獲得相同像素?cái)?shù)的情況下，價(jià)格更低，具有很高性價(jià)比可以不斷朝更高像素、更高分辨率發(fā)展，而高清監(jiān)控對(duì)成本是非常敏感的，也因此市面上大部分高清攝像機(jī)都采用CMOS。

　　要做到高清，還需要在寬動(dòng)態(tài)、自動(dòng)白平衡、圖像的銳利度、以及數(shù)字降噪、色彩調(diào)整、光線補(bǔ)償?shù)榷喾矫婕夹g(shù)協(xié)作。只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現(xiàn)，并且彼此能夠相互協(xié)調(diào)情況下，才可以說(shuō)是高清的真正實(shí)現(xiàn)。CMOS與其他圖像處理技術(shù)的結(jié)合要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)CCD，動(dòng)態(tài)范圍更高，響應(yīng)速度也更快，更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點(diǎn)。此外，隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS的靈敏度也得到極大改善，在效果上，如今一些CMOS傳感器與CCD已經(jīng)不相上下。

　　高清攝像機(jī)需要搭載高清鏡頭

　　安防的高清監(jiān)控不僅對(duì)攝像機(jī)、也對(duì)專業(yè)鏡頭提出了高清化的需求。高清鏡頭對(duì)于高清監(jiān)控具有重要意義。高清時(shí)代的攝像機(jī)清晰度可達(dá)到百萬(wàn)級(jí)別，但若所搭配的鏡頭與其不匹配，那就無(wú)法完全呈現(xiàn)出攝像機(jī)的超高分辨率效果。

　　在相同的攝像機(jī)情況下，畫(huà)面最終的表現(xiàn)，鏡頭的分辨率起了決定性的作用。高清鏡頭優(yōu)于普通鏡頭主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：清晰度、光譜透射能力和光譜矯正能力。高清鏡頭能增強(qiáng)畫(huà)面的對(duì)比度和亮度，獲得高清的圖像效果，對(duì)畫(huà)面的細(xì)節(jié)表現(xiàn)更豐富。

　　那么要如何選擇高清鏡頭呢?一般來(lái)說(shuō)，在選擇鏡頭時(shí)要根據(jù)攝像機(jī)的最高分辨率來(lái)選擇相同或高于其像素的鏡頭產(chǎn)品。此外，還要根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)具體分析。比如，在需要夜間拍攝的場(chǎng)所，為了讓日夜型攝像機(jī)具有更好的拍攝效果，必須依賴于高清鏡頭具有更大的口徑，如2/3英寸，以及更好的光圈值F，讓攝像機(jī)能夠獲取更多的光通量，協(xié)助攝像機(jī)在夜間獲得更好的拍攝效果。某些項(xiàng)目攝像機(jī)在使用過(guò)程中需要配合紅外補(bǔ)光燈，那么應(yīng)該使用具備IR功能的鏡頭，這樣在夜晚也能得到更加明亮的畫(huà)面，同時(shí)也降低夜晚虛焦的問(wèn)題。而對(duì)于較為苛刻的環(huán)境，例如配合激光燈，對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)監(jiān)控，就要保證非可見(jiàn)光波長(zhǎng)在900um時(shí)依然能夠達(dá)到60%以上的透射率。

　　視頻處理器作用不容忽視

　　要實(shí)現(xiàn)清晰的圖像質(zhì)量，除了前端鏡頭、傳感器部分對(duì)光線的處理，影像處理部分也是攝像機(jī)中不可忽視的一環(huán)。直接從傳感器中得到的圖像往往效果差強(qiáng)人意，不論色彩還是細(xì)節(jié)都與實(shí)際圖像有很大差距，難以作為事后證據(jù)。經(jīng)過(guò)圖像處理，包括面部檢測(cè)、噪聲過(guò)濾、去壞點(diǎn)、膚色矯正、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)曝光以及邊緣加強(qiáng)等等操作后，可以使圖像變的更加細(xì)膩，更加貼近真實(shí)世界中的圖像。因此采用什么樣的處理器會(huì)直接影響監(jiān)控的效果。[nextpage]

　　當(dāng)前很多高清攝像機(jī)直接采用CMOS廠商提供的ISP或者一體化CMOS(內(nèi)置ISP圖像處理器)，這些ISP圖像處理器可以應(yīng)付一般的場(chǎng)景，但是對(duì)于需要寬動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景，處理效果差。而監(jiān)控系統(tǒng)和消費(fèi)電子或者廣電應(yīng)用模式不同，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，被監(jiān)控對(duì)象無(wú)法配合攝像機(jī)的角度，所以在背光、逆光等情況下，普通的ISP圖像處理器則無(wú)法提供有效的寬動(dòng)態(tài)圖像，從而造成可視圖像質(zhì)量下降。

　　在高清時(shí)代，處理器不僅承載了圖像處理與分析、編解碼壓縮等大量工作，還會(huì)嵌入大量的智能分析算法，對(duì)海量高清數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，負(fù)擔(dān)起更重要的作用。例如，泰科集成安防旗下的安達(dá)泰攝像機(jī)系列采用的TMS320DM368視頻處理器就具有強(qiáng)大完善的功能，除支持更高的視頻分辨率之外，客戶還可獲得超過(guò)40%的ARM性能提升，為高清視頻處理與高級(jí)用戶體驗(yàn)提供高級(jí)應(yīng)用編程接口(API)。DM368還支持多格式高清視頻，包括VC1、 MPEG2、MPEG4、MJPEG以及H.264等，最高支持每秒30幀編碼的1080p標(biāo)準(zhǔn)。此外，該器件不但支持多格式解碼、多速率多流以及高清多通道功能，而且還可提供音頻、語(yǔ)音以及其它高清視頻編解碼器，可實(shí)現(xiàn)更高的靈活性與更低的設(shè)計(jì)復(fù)雜性。由于DM368實(shí)現(xiàn)了引腳對(duì)引腳以及軟件兼容，因此可使用TITMS320DM365達(dá)芬奇視頻處理器支持從D1、720p乃至高達(dá)30幀每秒的 1080p的全系列產(chǎn)品，從而使客戶能夠構(gòu)建可擴(kuò)展的產(chǎn)品線，支持各種編解碼器。ISP軟件實(shí)施可提供視頻穩(wěn)定、面部檢測(cè)、噪聲過(guò)濾、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)曝光以及邊緣增強(qiáng)等功能。

　　影像壓縮很關(guān)鍵

　　鑒于目前存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀，在大容量硬盤(pán)還是很貴的情況下，原始圖像必須要壓縮，以便降低存儲(chǔ)和寬帶成本。盡管壓縮率越高，圖像就越模糊，但如果每小時(shí)錄像容量達(dá)到幾個(gè)G，客戶難以接受。在芯片相同的條件下，算法起到關(guān)鍵作用。為了達(dá)到一個(gè)均衡點(diǎn)，好的廠家都采用H.264算法。 H.264可以在更低的帶寬下實(shí)現(xiàn)720p、1080p的廣播級(jí)[j1]高清視頻分辨率。在相同圖像質(zhì)量水平下，一個(gè)115秒的視頻流在不同視頻標(biāo)準(zhǔn)下的比特率對(duì)比。在沒(méi)有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)那闆r下，H.264編碼器的效率至少比MPEG-4編碼器高3倍，比M-JPEG編碼器高6倍。

　　在保持相同圖像質(zhì)量的情況下，與采用傳統(tǒng)的壓縮技術(shù)相比，支持H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)至少可以將存儲(chǔ)成本和帶寬占用量減少50%。

　　隨著系統(tǒng)規(guī)模日益擴(kuò)大，以及對(duì)高分辨率圖像和高幀速的需求日益提高，這種高效的壓縮技術(shù)將很可能以最快速度帶動(dòng)百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)應(yīng)用于那些需要高分辨率和高幀速的監(jiān)控場(chǎng)所，例如機(jī)場(chǎng)、零售商店、銀行和娛樂(lè)場(chǎng)所等。

　　可以說(shuō)，能否在視頻監(jiān)控激烈競(jìng)爭(zhēng)中取勝，在于能否緊跟高清趨勢(shì)。高清前端的選擇是第一步，前端的好壞直接影響到監(jiān)控效果。從實(shí)際使用效果來(lái)看，擁有同樣后端的監(jiān)控方案，拼的就是前端采集信息的高清度。優(yōu)質(zhì)影像為實(shí)時(shí)監(jiān)控、畫(huà)面調(diào)用、細(xì)節(jié)瀏覽、智能分析等提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，大大提升系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。