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网络高速球启程飞跃高清海岸线

视频监控在经历了模拟监控、标清、高清各种不同的发展阶段,涉及的厂商设备、技术标准五花八门
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  摘要:视频监控在经历了模拟监控、标清、高清各种不同的发展阶段,涉及的厂商设备、技术标准五花八门,现今,要融合这些差异性产品本身就是一个庞大的工程。而且,随着监控系统从模拟走向数字?从封闭式迈向网络化?基于开放的标准以达到设备、系统之间的互联互通之需求日益迫切。

  高清监控发展至今,早已远远超过了市场的预期,一方面,参与的厂商越来越多,高清技术方面近几年也取得了多方面的突破,如:

  1、机芯种类日渐丰富:适用于安防市场的产品,从最初只有18倍的130万像素的机芯,到目前呈现出了全面覆盖18倍至30倍,130万和200万相素的产品;

  2、图像效果提升明显:一方面是采用新的图像传感器使得低照度效果取得了明显的进步,另一方面,降噪、透雾等技术使后期图像应用效果也得到了大幅度提高;球机云台的速度与精度较几年前有大幅提高;

  3、稳定性提升:现在的球机可以适应更宽幅度的高温与低温;

  4、安装易用性以及后续的可维护性均在产品设计方面得到提升。

  另一方面,高清高速球相较于固定类IPC有PTZ功能,这些功能会大幅减少摄像机的部署数量,从而减少成本消耗,同时让操作更便利,所以未来球机的需求会持续快速增长。另外,传统模拟球价格远高于同类固定摄像机,定位较高,而随着高清高速球成本的下降,未来高清高速球在取代模拟球机的同时,也会取代部分固定摄像机,如枪机、半球等。

  但是,由于IP高清高速球产品技术难度相对较大,实现成本较高,目前应用还主要集中在“平安城市”这样的高投入项目,因此,在接下来的发展中,解决这些问题,正是IP高清高速球下一步需要提升的。

  更高清晰度,更低带宽

  首先就是清晰度。目前IP高清高速球的图像清晰度以720P、1080P居多。接下来,根据监控应用需求不同,IP高清高速球还会朝更高清方向发展,如300万、500万像素。清晰度提升的背后,需要解决很多技术难题。比如,云台如何适应高清,以前标清的高速球由于数据量不大,对滑环的工艺要求并不是非常高,而在高清高速球中,数据量非常大,滑环的工艺要求相对也变高,否则难以保证视频信息传递的质量。清晰度越高,这个要求也就越高。

  清晰度之外就是带宽。IP高清高速球基于IP网络传输视频信息,通常图像越清晰,其占用的网络传输带宽就越大,相应的录像存储空间要求就越高。比如,采用以往的H.264视频编码技术,实现720P/1080P高清一般要4Mbps~6Mbps以上的带宽,无论是网络传输还是存储空间,成本都非常高昂。因此,如何在提升图像质量的同时降低带宽占用,是IP高清高速球下一步要重点考虑的。目前,有部分厂商已经采用新的编码技术在逐步改善这一问题,其中典型的就是H.264 High Profile技术。作为一个先进的视频编码标准,H.264定义了4种不同的类:Baseline Profile、Extended Profile、Main Profile、High Profile。在这4类中,以往用的主要是Baseline Profile和Main Profile,而High Profile才是最高阶的一类。H.264 High Profile可以在不降低图像质量的前提下大幅降低编码速率(可降低30%~50%),从而降低传输带宽和存储空间,进而降低成本。

  产品多样化,适应不同环境

  如果价格能够下来,很多行业、很多场合都将需要部署IP高清高速球,因此其产品多样化就很重要,需充分考虑产品的环境适应性问题。其中最为典型的就是红外IP高清高速球。

  在应用中,经常会遇到24小时监控的需求,在白天图像清晰的同时夜间图像也要有所保证。由于夜间大部分场景光线都比较差,仅凭自然光很难让摄像机获取好的图像效果,因此红外IP高清高速球是必然的要求。

  红外又分为主动红外和被动红外两种。在绝对零度以上,人体散发的红外热辐射较其它静态物体较多,被动红外就是根据这一特性在无光线环境中看到移动物体的,这样就衍生出了热成像IP高清高速球。

  主动红外则是利用人造红外灯主动发射红外光线照射环境和目标,让摄像机的传感器能感应红外的特性而实现夜视。红外灯根据工艺和技术又可分为LED红外、LED阵列红外和激光红外等。

  LED红外灯由发光二级管发出红外线,由于成本低廉和技术门槛低,大部分红外IP高清高速球将采用这种红外灯。LED阵列红外是在原有LED红外基础上,将更多的红外晶体原封装在一个灯内,使红外灯的功率更大,夜视距离更长,光照束更均匀,这也将会是红外IP高清高速球采用的另一种方式。激光红外灯由半导体激光器与镜头搭配形成,激光光束的角度小、能量集中,非常适合远距离照明,配合变焦镜头,可实现激光与摄像机的随动,让光线根据摄像机的焦距变动相应变化,预计未来几年采用激光红外的IP高清高速球也将有一定的应用空间。

  除了红外,迷你IP高清高速球也将有比较大的需求。很多需要部署IP高清高速球的场景位于室内(如高清庭审),对美观性有一定要求,这样的场合就需要迷你型的IP高清高速球。

  性能提升,易于操控

  从摄像机的本质来看,高清摄像机主要是为用户提供更清晰、更多细节的图像信息,而就高清网络摄像机当前的表现来看,其在宽动态、红外成像、3D降噪、白平衡、自动聚焦、低照度、防抖抗震等数字图像处理技术方面尽管已经有所提升,但面对各种各样恶劣的环境与天气,其效果仍与用户的需求有一定的差距,因此,对高清网络摄像机除了关注新的技术趋势外,如何更好地进行图像处理,给用户采集到更完美的图像是一个永恒的方向。这里列出一些大家普遍比较关注的性能提升需求。

  高清

  一般像素点在100万以上的成像图像可称为高清。其中HDTV(720P,1080P),由于遵循严格的SMPTE标准,确保了颜色真实性、图像全帧率和标准的16:9显示格式,同时被最新的电视等显示设备广泛支持,使得它在当前视频监控的高清领域处于主导地位。而随着一些特殊的应用,如需要更高分辨率,一些4:3的高清分辨率也在被应用,如1280×960,UXGA(1600×1200),QXGA(2048×1536)。

  变焦倍数

  由于IP高清高速球图像质量有了大幅提升,因此更高的变焦倍数是很有意义的,以保证数百米远的物体细节也能在放大后辨认清楚。目前IP高清高速球大多能实现20倍变焦,市面上的高清机芯最大是30倍光学变焦,接下来会向36倍等更高倍数发展。

  低照度

  摄像机拍摄出可用品质的图像所需的最低照度,单位以Lux(lx)表示,用来衡量光的强弱。最低照度值越低表明摄像机夜间的表现力越强。在一些对红外等光线较敏感、无法通过红外灯进行夜间补光的场合,则要求IP高清高速球具备良好的低照度性能。在这些场合下,IP高清高速球需要采用高灵敏度传感器并具备特殊降噪功能,即使在照度很低的环境下,仍能输出干净清晰的图像。

  宽动态

  在一些同一画面中前后景光照差异大的场景,如背光的大厅出入口,其画面中背景区域过亮,而目标前景过暗则很难看得清晰或更本无法辨识。而宽动态技术,让摄像机针对如上述的场景,对前后景采用不同的快门,之后进行叠加以形成完整清晰的图像输出,使得整个画面都可以看得清楚。宽动态的范围越大,摄像机在明暗差别大的场景下表现力越好。在强背景光的环境下,需要IP高清高速球具备良好的宽动态性能,通过对视频画面中的明亮区域和较暗区域进行不同的处理,确保在同一视频画面中的明区和暗区都清晰可见。

  白平衡

  白平衡是还原被拍摄物体颜色的关键。由于各光源色温不同,白平衡是确保摄像机在各类色温的光源下均能真实还原物体色彩。除自动模式外,高端摄像机还可以配备多种光源或环境模式,以方便用户在复杂的光线环境得到最佳的色彩还原效果。

  智能化,高效应用

  随着IP高清高速球的普及,大家对其智能化的期望也会越来越强烈。并且,高清技术的成熟,正在给智能分析技术注入积极的因素。目前,智能视频监控的实现方式有两种,一种是前端智能分析,另一种是后端智能分析,它将由被动防御向主动防御变革。前端智能分析将核心算法嵌入摄像机芯片中,从图像处理质量、带宽节省、智能分析的效率、实时性及性价比上来看,智能前置越来越受到行业的推崇,智能前置的高清网络摄像机也受到了广泛的关注与认可。由于智能化对视频监控而言有着非常深远的意义,所以智能高清摄像机以及配套的智能监控平台一定将会是未来的主流产品。

  现在较受关注的高清智能跟踪系统其组成是由全景枪机和跟踪球机组成,同时输出两路图像,一路为固定图像,另一路为智能目标跟踪图像,负责跟踪的球机即需采用领先的复杂环境运动物体检测技术和多目标跟踪技术,能够侦测锁定被监控区域中的所有目标,并持续地将移动目标准确保持在画面中央,整个跟踪过程平滑无跳跃感。同时,还能对于不同大小的目标自动调节画面放大倍数,保障图像的有效性。在系统覆盖区域内达到“人看脸、车看牌”的水平。在现场效果检验中,出入口距离悬挂的跟踪系统约为100米左右,但跟踪系统可迅速锁定车辆,并捕捉车牌,图像非常清晰,对出入的人员也是如此,五官皆可清晰辨别。这种应用一举改变了传统高速球的应用模式,极大地提升了高速球记录的图像信息的价值。

  当然,智能跟踪球仅仅是IP高清高速球在智能化方面的一个例子,更广阔的IP高清高速球智能化应用还将体现在——如何将各种不同的智能功能按需加载到IP高清高速球里,以满足不同行业、不同环境下的智能应用需求。

  要实现IP高清高速球的智能化,除了对图像识别智能分析算法有很高要求外,对上文提到的云台精确控制、快速对焦、平稳加速等技术也有更高的要求。

  标准化,广泛兼容

  视频监控在经历了模拟监控、标清、高清各种不同的发展阶段,涉及的厂商设备、技术标准五花八门,现今,要融合这些差异性产品本身就是一个庞大的工程。而且,随着监控系统从模拟走向数字?从封闭式迈向网络化?基于开放的标准以达到设备、系统之间的互联互通之需求日益迫切。但现状是针对前端网络摄像机的标准从国际标准到国内标准到行业、地方性标准等各类标准可谓是参差多态,根据当前的标准化进展情况,ONVIF应该是解决这一问题的主要途径之一,遵循ONVIF标准将会成为IP高清高速球的基本性能之一。

  灵活的安装和操作体验

  在各行各业都卯足了劲强调用户体验的时代,提高产品的易用性成为迫切需要解决的重大课题。如现在被广泛应用的,以简化前端部署为目的的以太网供电(PoE)功能;能通过电脑远程调试摄像机安装的角度和范围以及方便本地调试的需求;能由系统自动分配IP地址,实现智能简易安装;能进行本地视频输出;能支持无线安装移动使用等,在当前的技术条件下还远未得以充分体现。所以,在前端摄像机的安装与使用上,给用户更好的体验依然是厂商需要努力的方向。

  结语

  尽管目前IP高清高速球的部署还主要集中在平安城市,但由于IP高清高速球确实有着显著优势,“平安城市”之外的其他很多通用行业应用也对IP高清高速球有着迫切的需求,因此如果价格能够大幅度的调整下来,相信IP高清高速球会有巨大的市场空间。相应地IP高清高速球就需要在图像带宽优化、产品多样化、产品性能、智能及开放性等方面做出进一步的发展和提升。

  (文/吴映霞 苏州科达科技股份有限公司产品推广经理)

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