浅谈高清监控技术的机遇与难点

2016-11-07 11:13:42 来源:安防知识网 作者:胡艳萍 肖莉 有...人评论

[摘要] 如何解读高清监控4K技术的发展趋势?

  一、4K高清技术更具竞争优势

  近几年“高清”产品越来越受到用户的重视,以安防行业为例,高清摄像机、高清显示屏、高清编解码器等已经广泛被应用到各个行业的安保监控体系中,但安防行业内对高清产品的理解似乎并不十分统一,甚至很多情况下100W像素的产品就可以称为高清产品。而随着监控行业的不断发展和客户需求的不断变化,从以前的模拟监控到现在的数字监控,从100W像素到现在的200W、500W、4K,高清无止境似乎成为了业界的常态。

  高清到目前为止,已发展到7K、10K等超高清分辨率,但更多的应用还停留于电子消费类市场,如电视领域和超高清格式的电影。为什么任何超高清分辨率技术的推出,都没有在第一时间被投入监控行业中使用?可以通过下面这张“高清网络摄像机系统结构图”进行分析。
金三立视频监控 高清网络摄像机系统结构

  从上图可以看出,光经过镜头聚焦成像到CMOS上,CMOS将光信号转换为数字信号,数字信号经过ISP处理,传输到编码器,编码器编码压缩后,经网口输出,最后经过解码显示出图像。

  安防监控系统如果需要呈现出高清的效果,必须具备性能优良的镜头、CMOS、ISP、编码器、解码器、显示等设备,各设备元器件技术发展水平直接制约高清最终显示效果。目前安防行业高清监控技术的竞争热点还是在4K的应用上,各大主流安防企业相继推出4K产品,超高清的分辨率使4K技术及产品在监控市场发展中具有非常大的竞争优势。

  二、高清监控应用存在哪些技术难题

  目前在安防监控系统中,4K虽然已成为各项目中的亮点,但4K普及程度并不高,还有些技术难题有待解决:

  (一)、如何降低4K整体解决方案的成本,达到用户可以接受的价格点。

  要将4K整体解决方案应用到项目中需要集成一系列图像采集、编解码、传输、显示、存储和处理相关的设备才能实现。目前而言,技术成熟度及普及度远不能满足项目的需求,居高不下的成本导致4K整体解决方案比1080P解决方案至少贵1倍,只有实现4K技术突破,才有效降低成本。

  (二)、通过提高压缩比,解决4K带来的存储空间增大的问题。

  4K在带来高清图像的同时也带来了海量需要传递的信息。一般高清传输带宽为2Mbps~4Mbps,而4K则需要8Mbps~16Mbps的传输带宽。带宽的增加导致传输过程中所需的存储空间至少增大1倍。如果能提高压缩比,将4K的传输带宽降低至2Mbps~4Mbps,就能有效缓解存储空间增大带来的问题。

  (三)、通过智能存储的应用,解决4K占用超大存储空间的问题。

  除了提高压缩比,应用智能存储方法也是一种有效解决4K占用超大存储空间的方法。智能存储是指变码流存储,即在指定目标出现时高码流,无指定目标时低码流的存储方式,这样可以有效达到节省存储空间的目的。但是同样是由于技术原因,这样的存储方式还没有得到普及。

  (四)、如何解决4K分辨率标准不统一的问题。

  要解决分辨率标准不统一问题,必须先给4K下一个定义。通常,我们认为4K分辨率水平方向每行像素值达到或者接近4096个,多数情况下特指4096*2160分辨率。而根据使用范围的不同,4K分辨率也有各种各样的衍生分辨率,例如Full Aperture 4K的4096*3112、Academy 4K的3656*2664以及UHDTV标准的3840*2160等,都属于4K分辨率的范畴。由于标准的多样化导致厂家生产的产品难以达到统一,阻碍了4K的普及,因此必须制定相应的行业标准让厂家执行,才能打破这样的乱象。

  (五)、如何快速在海量录像文件里检索出真正需要的录像文件。

  目前通用的检索方式是给目标录像添加标签,通过检索标签实现快速查找录像。但是由于4K存储的录像量庞大,同一标签容易检索出大量相似的录像,难以实现快速精准查找。需要行业技术人员共同努力,找出更有效的检索方式。

  (六)、超高清镜头技术实现难度大,导致市面上4K镜头价格昂贵。

  4K超高清镜头的物理分辨率为3840×2160,是1080P的4倍,约为720P的9倍,从理论角度来讲,基于4倍于1080P的分辨率,相同细节要求下,4K摄像机应该可以呈现4倍于1080P的视角范围。4K摄像机配套镜头至少需要达到800万以上解像力,才能充分发挥出4K摄像机的效果,如果用200万像素的镜头去搭配4K的摄像机,那么我们得到的画面将仍然是200万像素。而目前市场上真正达到800万以上解像力的镜头很少而且成本高,适合安防应用的更是凤毛麟角。

  三、各行业理想中的高清监控解决方案

  这里说的理想中的高清还是以4K技术作为基础。由于4K摄像机可以很好地纵览全局,当随机事件发生时,各个业务部门可以用同一台摄像机在同一幅图像中找到各自感兴趣的点,并且在经过多级放大后,仍能得到高清的细节画面。因此4K摄像机可更好的应用于全景监控、点面结合,视频透雾、图像增强等领域。并结合视频浓缩播放、智能存储,智能检索、人脸识别、车牌识别等视频的各类智能分析功能,根据不同行业的需求提出不同的解决方案,以交通和地产行业为例:

  交通行业:根据金三立十多年高速公路监控系统建设经验,要提高摄像机的使用率,可以使用大分辨率的摄像机来监控多个车道的车辆情况,提高摄像机对车道的覆盖范围。超高清摄像机也可以用于全程道路全景监控、收费广场点面结合监控,再利用视频透雾、智能检索,车牌识别等技术与超高清摄像机进行配合,可以构建出更适合交通行业的监控解决方案。

  地产行业:地产监控大致分住宅地产和商业地产。住宅地产常规监控点位一般为楼道、电梯厅、电梯轿箱、单元楼出入口、停车场出入口、小区出入口、活动广场、围墙及走道等,实际监控位置面积不大。根据金三立以往的项目经验,客户多会采用1080P或是分辨率更低些的监控产品,因为在住宅地产里720P或1080P分辨率已经基本满足客户的使用需求。若要实现更大范围的高清监控,则可以选择活动广场等视野开阔的位置安装超高清监控摄像机,实现活动广场全景超高清监控。商业地产相比住宅地产监控级别要求更高,可在广场、活动场所、停车场等区域实行超高清监控,如广场超高清全景监控,停车场车牌识别超高清监控等。

  所有行业的超高清监控方案都必然会带来成本的增加,项目在考虑监控效果的同时必须

  要考虑成本这一制约因素,所以降低成本是找到各行业最理想监控方案必须解决的一个问题。但是随着高清监控技术的提高及4K产品在市场中逐步普及,相信各行业实现超高清监控不会太遥远。

  四、高清监控技术未来会朝着什么方向发展?

  总的来说,安防行业高清化以及高清产品分辨率的不断提升是安防行业的必然趋势,4K是行业发展到一定阶段的必然产物。4K带来的不仅是分辨率的增加,更是安防行业又一次的技术飞跃,使视频监控行业朝着超高清监控迈出了一大步。但是在科技日新月异的今天,超高清监控将会朝着更高远的方向前进,许多我们今天看来难以达到的技术都将逐步走入寻常百姓的生活,4K是起点而非终点。

  文/深圳金三立视频科技股份有限公司 胡艳萍 肖莉

 

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