高清模拟摄像机的发展应用浅析 - 安防知识网

闭路视频监控系统是随着电视和摄像机的出现不断发展壮大起来的。从20世纪70、80年代黑白摄像机的诞生开始，伴随着新技术革命的兴起和微处理技术进一步普及发展，到现在已经推出了高清晰的模拟摄像机。

【安防知识网】闭路视频监控系统是随着电视和摄像机的出现不断发展壮大起来的。从20世纪70、80年代黑白摄像机的诞生开始，伴随着新技术革命的兴起和微处理技术进一步普及发展，到现在已经推出了高清晰的模拟摄像机。

　　图像分辨率的发展

　　众所周知，图像清晰度主要取决于摄像机的水平分辨率，而要看到更加清晰的图像，CCD的作用不容忽视。CCD芯片经历了从普通的CCD→Super CCD→EX-VIEW CCD的发展过程，摄像机的水平分辨率也在不断地提高。其经历了从380线→420线→480线→500线→520线→540线的发展过程，而像素也从25万、38万再发展到47万，甚至目前的3CCD摄像机水平分辨率已经可以达到1000线，像素也达到100万以上。

　　随着国际市场和国内市场对于监控系统的普及，人们对图像的要求越来越高，从开始要求能看到图像，至要看到清晰的图像，到现在要求能进行处理分析的高清晰图像。作为摄像机的核心技术图像传感器(CCD与CMOS芯片)也必将面临研发和推出更高像素的器件以适合市场的需要。各大品牌摄像机厂家也陆续推出了500线以上、甚至650线以上的高清晰摄像机，使得模拟摄像机的监控图像清晰度得到不断地提高，令画面的细节更清晰、更细腻、更锐利。

　　在模拟摄像机向高清线数发展的同时，网络摄像机也在日新月异的发展，市场上不断推出了不同类别的百万像素以上的网络高清摄像机。但是，基于目前高清模拟摄像机自身的优势和几十年的视频监控系统建设的基础和惯性，大部分视频监控系统还是基于模拟系统发展起来的，因而高清模拟摄像机不论是在充分利用已有的监控系统或者是小规模的扩容、增加模拟摄像机点位等，都是性价比更高的选择;另外由于模拟摄像机的照度、色彩的细腻和实时性等方面的优势，再加上模拟摄像机向高清方向的发展很大程度上解决了摄像机的清晰度和画面的锐利等问题。模拟摄像机特别是高清模拟摄像机，在日后较长的时间内还将继续存在于各类不同行业的视频监控市场。

　　由于整个视频监控市场需求的持续增长，模拟摄像机可能在与网络高清摄像机的博弈中逐渐转向下风，市场的占有率可能会逐渐减少，但是整个视频监控市场总量的持续增长，高清模拟摄像机市场的绝对销售额在相当时间内还是会增长的。

　　核心技术原理

　　由于CCD输出的图像极限清晰度与CCD的原始像素数密切相关，即摄像机最终图像分辨率与CCD的像素数密切相关。

　　按照CCD的像素数量，PAL制水平方向只有768个像素，换算成电视分辨率为768×3/4=576电视线，因此水平清晰度不可能超过600线。超过600线的水平分辨率是从哪来的呢?这主要是因为CCD技术广泛地采用了称为像素空间偏置等的设计与生产工艺。[nextpage]

　　图1是采用像素偏置技术对提高分辨率效果的示意图。当采用像素偏置技术时，绿色CCD和红蓝CCD将取得不同点的图像信息，经过DSP数字信号处理之后，就可以得到红色曲线的图像信息(如物体有高于红线的细节信息则无法得到)，而不采用像素偏置技术，则只能得到如蓝色曲线的图像信息，显然，实际输出的图像细节就少多了。在标清摄像机中，目前基本上都采用了这种技术，所以标称水平分辨率都大于750电视线。像素偏置的方法通常只用于水平方向，主要是由于垂直方向受扫描线数的限制，增加垂直方向的分辨力能力将没有意义。而在高清系统中，还有一种CCD采用了水平/垂直两个方向的像素偏置方法。需要说明的是采用像素偏置的方法后，必须再通过DSP数字处理之后，才能真正达到提高分辨力水平的效果，将CCD输出的R、G、B原始信号通过处理，变换后的信号就包含了像素偏置而得到的高频率的图像信息，才能真正达到提高分辨率水平的效果。

图1 提高分辨率效果的示意图

　　正是这种技术与工艺，有效地提高了图像分辨率和调制度指标。这种技术在高清领域的应用，产生了显著的效果，既平衡了图像分辨率、灵敏度、动态范围、抗摩尔干扰等指标的关系，同时匹配了记录格式的特点，实现了高性价比，构成理想的组合。目前由于CCD技术的成熟度很高，在标清情况下，CCD的像素数已高于理论上的标清分辨率极限。

　　高清摄像机应用和选购

　　基于高清摄像机的特点和较高的价格，一直以来只是在一些如金融、道路交通监控以及对图像有特殊要求的场所需要选择高清摄像机。这些场所都是要求能够看清楚人脸和某些细节特征、或能清楚分辨出车牌号码，至于其它要求不高的一些普通场合如果出于工程成本的考虑，是没有太大的必要去安装高清模拟摄像机的。

　　在应用上，高清摄像机清晰度的确是一个主要的参数，但并不是唯一参考的参数。一个摄像机要实现它的高性能还需诸如最低照度、色彩还原度、信噪比、低照度等一系列的技术指标进行匹配。在一些特殊要求的应用环境中摄像机即使达到了高清晰的要求，但其它的指标如照度等参数要求没有达到也是无法在特定的环境中使用，所以大家在使用的时候一定要根据摄像机使用的具体环境来选购摄像机。

　　未来的发展方向

　　由于高清视频监控系统不是单纯取决于高清摄像机单独存在的，其伴随的整个视频监控系统都要得到高清的标准才能实现真正的高清。如：模拟摄像机实现了高清后，传输设备如非压缩的数字光端机也要配合高清摄像机的线数进行重新的设计，作为近距离传输的同轴线缆也必须支持高清传输的标准;那么在大型模拟监控系统的中心控制设备如矩阵等设备的视频带宽，也必须支持480线以上的模拟高清输入和输出;另外还要选择高清的显示设备，目前广泛使用的数字硬盘录像机浏览和回放所支持的最高分辨率是D1(704×576)画质，使用高清摄像机能达到1280×720，如果存储设备达不到高清的要求，那这个高清的适应性和意义又在哪呢?在目前网络高清摄像机和高清存储解决方案日益成熟的今天，按照模拟的标准去重新研发和生产支持模拟高清的光端机和硬盘录像机等还是很值得商榷的事情。

　　在高清晰摄像机的推广和使用中，用户的确切身感受到高清晰摄像机带来的好处，高清晰的摄像机让监控的图像更加清晰和细腻，这样的摄像机已经基本满足普通监控的需求。但是目前摄像机的CCD总像素只有47万像素，对于一些需要更高像素画质的场合，例如火车站广场的监控，既要求摄像机能大范围的控制人流的动向，又要求录像回放中对图像放大看清人流中某个人的脸部特征。而47万像素的图像对于这样的图像处理明显不行，对于放大两倍以上的图像就很模糊。而达到100万像素的3CCD摄像机，由于目前价格太高，还不是目前监控市场的主流。当然这对高清模拟摄像机来说也是个挑战，但可能也更是个发展的机会。