高清IP网络摄像机的功能模块解决方案 - 安防知识网

与普通的摄像机相比，网络摄像机的内部主要是增加数字化处理与数字视频压缩以及网络接入功能，即将数字化的视频信号转换成符合网络传输协议(如TCP/IP协议)的数据流，以便送到网上传输。因此，一台网络摄像机可以被看作是一台摄像机和一台电脑的结合体。它能够捕获影像并直接通过IP网络进行传输，从而使授权用户能够通过标准的基于IP的网络基础构架，在本地或者远程地点实现观看、存储和管理视频数据，或者监听该摄像机内置麦克风采集的现场声音。

【安防知识网】与普通的摄像机相比，网络摄像机的内部主要是增加数字化处理与数字视频压缩以及网络接入功能，即将数字化的视频信号转换成符合网络传输协议(如TCP/IP协议)的数据流，以便送到网上传输。因此，一台网络摄像机可以被看作是一台摄像机和一台电脑的结合体。它能够捕获影像并直接通过IP网络进行传输，从而使授权用户能够通过标准的基于IP的网络基础构架，在本地或者远程地点实现观看、存储和管理视频数据，或者监听该摄像机内置麦克风采集的现场声音。

　　由于网络摄像机上还有通信(COM)接口，使网络摄像机具有控制数据的捕获及转换功能。因为通过COM接口可与外接的解码器相连接。因此，网络上任一授权用户的PC机，就可通过网络传输经由摄像机COM口，对其外接的解码器发送指令，使摄像机云台与镜头根据需要动作。同时，该COM接口也可以从前端接受数据，并传输到网络上的任一台PC机上。

　　网络摄像机上还有报警(ALARM I/O)接口。这种报警信号接入端子可以接收由各类报警传感器传来的开关量信号，并对其进行编码，而后送入TCP/IP网络，通过应用软件对该报警信号进行各种联动响应设置(如发出声、光报警与进行报警录像等)。

　　由于每台网络摄像机都拥有自己独立的IP地址，能够直接连接到网络，并内置Web服务器、FTP服务器、FTP客户端、Email客户端、报警管理、可编程能力以及其它众多的功能。网络摄像机无需与PC机连接，也可以独立运行，并可安置在任何一个具备IP网络接口的地点。除了视频信息之外，网络摄像机还能够通过同一网络连接去实现更多其它的功能，并传输其它一些有用信息，如视频移动侦测、音频、数字化输入和输出(可用于实现报警联动，如触发警报或激活现场照明等)、用于传输串行数据或进行PTZ设备驱动的串行端口等。网络摄像机中的图像缓存，还可以保存并发送报警发生前后的视频图像。

　　因此，IP网络摄像机可将获取的视频源在本地进行预处理、压缩，然后通过IP网络进行远端传送与存储。其重要组成部分包含视频预处理、视频压缩以及IP网络视频(Video-OverIP)功能。目前，IP摄像机的输入数据格式是：1路D1/25帧/s+1路CIF/25帧/s，这样通常可用1片Cyclone Ⅱ EP2C35和1片低成本处理器来实现。 [nextpage]

　　由于目前IP摄像机的分辨率正在由标清D1逐步进化到高清(1280×1024)，并且必须进行本地实时压缩，因而只能采用硬压缩方式。如果采用多片DSP处理器，则将使系统成本、集成度和功耗增加，而让用户无法接受;如果采用单片低成本的FPGA器件，则性能又无法满足设计要求，但若采用单片高性能的Stratix系列FPGA器件，则可达到要求。因为这种器件是具有相对应的结构化ASIC Hard Copy系列器件，它还可进一步将成本降低到1/10，并降低50%的功耗。因此，采用这种FPGA器件的单路高清IP摄像机的功能模块如图1所示。

　　图1中，视频输入预处理部分(含滤波、缩放等功能)，可以用Altera公司的VIP套件实现。而1路1280×1024/25帧/s+1路CIF/25帧/s与H.264视频压缩则均将在FPGA硬件中实现。NiosⅡ处理器和VoIP参考设计可实现视频到IP网络的映射，并在以太网上传输。

图1 单路高清IP网络摄像机的功能模块框图

　　此外，还可通过连接一片低成本的DSP处理器，来协助做一些视频码流的分析工作，虽然这些工作的逻辑关系比较复杂，但对性能要求并不高。采用Altera公司自定义的片内总线Avalon和SOPCBuilder系统集成工具，可将所需外设自动集成互连在一起，从而可大大提高设计效率。

　　由于平安城市建设的需要，更加推动了视频监控的发展，从而也推动了FPGA在这一领域的应用。尤其现在要求多通道、高清晰、网络化、通信接口高速化、智能化，都促进了FPGA在这一领域的进一步发展。反之，FPGA的芯片技术、IP核、参考设计的进步和更新，又推动了视频监控的发展。