小议网络摄像机的技术特点 - 安防知识网

目前，视频监控正在往第四代——智能视频监控发展。不论是全模拟的视频监控系统，还是全数字的视频监控系统，摄像机都起到了非常关键的作用——视频采集。本文就网络摄像机的技术特点进行探讨，与读者分享。
文/杭州海康威视数字技术有限公司

视频监控最早起源于西方国家，我国视频监控的兴起是在上世纪八十年代末，但经过短短二十多年的发展，目前中国已经成为全球第二大监控市场。

视频监控在我国大致经过了三代的发展。第一代，是以矩阵为核心的全模拟视频监控时代；第二代，是矩阵加DVR/NVR的模数结合时代；第三代，是以网络摄像机和视频服务器为核心的全数字监控时代。目前，视频监控正在向第四代——智能视频监控发展。不论是全模拟的视频监控系统，还是全数字的视频监控系统，摄像机都起到了非常关键的作用——视频采集。

模拟摄像机和网络摄像机
传统的模拟摄像机，由CCD传感器对图像进行采集。通过CCD摄像机进行模数转换、图像处理（内部DSP）、数模转换，最后输出模拟信号。摄像机输出的图像可作不同的应用，如可与矩阵相连，通过视频切换进行显示；也可以与DVR相连，进行数字化存储；也可以与DVS相连，压缩后通过IP网络进行传输等。

网络摄像机采用了全数字化处理技术，CCD传感器采集图像，进行模数转换后输出数字信号；如果使用CMOS传感器（集成了模数转换与DSP），则可直接输出数字信号，后续的处理和传输全部采用数字信号。这种全数字化的处理方式无需经历数次的模数之间的转换，从而避免了多次转换可能导致的图像质量损耗。采用全数字接口，避免了信号的干扰、传输距离的限制问题。

模拟摄像机在技术上较成熟，品种也非常丰富，应用已相当普遍，但如果要实现长距离传输，需要借助于其它设备，如光端机，或视频服务器。网络摄像机的集成度较高，可直接接入IP网络，从而实现视频的网络传输。对于单点网络接入方式，网络摄像机比模拟摄像机＋视频服务器，在成本方面更具有优势。

网络摄像机的技术特点
从硬件结构上来说，网络摄像机是在模拟摄像机的基础上集成了视频压缩和网络传输处理模块，所以兼具模拟摄像机和视频服务器的技术特点，却不是二者的简单组合，独特的结构设计和实现方式决定了它有着自身的技术特点。

1、视频压缩
视频压缩是网络摄像机最基本的技术要求，目前，网络摄像机的视频处理芯片以ASIC为主，视频压缩采用MPEG-2、M-JPEG、MPEG-4和H.264等标准，其中以H.264为主流。近期，基于TI Davinci芯片的网络摄像机已经面市，Davinci是一个SoC系统，具有ASIC高效处理的特点，同时又兼顾了CPU、DSP的创新灵活性，它拥有一个DSP的主处理系统外，还有一个ARM9子系统，另外一个很重要的特点是拥有极其丰富的接口，这些接口对于网络摄像机的功能开发相当有用，以下某些特点就是基于此特性才具备的。

2、高度集成
网络摄像机已不仅仅具备传统模拟摄像机图像采集功能，它已经是一个前端处理系统，具备相当丰富的异构总线接入功能，如VOIP、报警器、232/485串行设备的接入等等，除此以外，还可以将移动侦测、视频丢失、镜头遮盖、存储异常等报警信号通过网络发送给后端。网络摄像机可内嵌存储系统，通常采用的是SD卡，目前SD卡的容量有8MB到4GB不等，SD卡可作为网络故障时图像的暂存设备，等网络恢复正常，再将视频进行上传，可有效地保证视频数据的连续性和完整性。SD卡的另外一个用处是将重要的报警图像进行本地存储，同时上传后端，这样不会因为网络的不可靠传输导致视频数据的缺失。

3、以太网供电（POE）
POE是最近几年发展较快和应用较广的网络供电技术。POE(Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5，布线基础架构不作改动的情况下，除了为一些基于IP的终端（如IP电话机、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流电的技术。这样一来，网络摄像机无需再通过其他电源来供电。通过集中使用UPS(不间断电源)的方式可确保设备在一段时间内（根据UPS而定）不间断的运行，同时也简化了管理。IEEE802.3af标准是基于以太网供电系统POE的新标准，该标准要求使用POE供电的设备功耗不能超过12.95W。

现在，大多数厂商提供的网络交换机都支持PoE功能。如果已经装了相应的普通交换机设备，只需通过给交换机增加中跨（Midspan），即可实现PoE的功能。其中，中跨的主要作用是给网线加载电源。

4、无线接入
虽然现在的大部分建筑都安装了有线网络，可以通过有线的方式把网络摄像机接入到网络，但无线接入的网络解决方案在降低工程复杂度和降低成本方面却有着较强的吸引力。例如，在一些需要不定期改变摄像头位置，却又不想重新布线的场合（例如超市），或布线可能影响整个内部建筑美观的地方，无线接入网络解决方案能很轻松的解决这些难题。

网络摄像机常用的无线接入方式为无线局域网（WLAN）接入。无线局域网指的是跨距较小，通常位于室内的无线网络，有效距离一般不超过100米（802.11g）。无线局域网有多种规范标准，无线网络摄像机一般采用IEEE802.11b或IEEE802.11g标准规范，其中802.11g是802.11b的改进型，数据传输率最高可达54Mbps。

5、安全性
网络摄像机可提供三种形式的安全特性。第一种，是用户安全管理，如用户注册、权限管理等；第二种，是IP/MAC地址绑定，只允许绑定IP/MAC地址的电脑访问；第三种，是根据安全等级，利用通用的网络安全技术。

目前，已有厂家推出了基于Davinci的系列网络摄像机，采用自主知识产权的H.264编码引擎，具有PTZ、报警输入/输出、语音对讲、SD存储等功能，具有心跳、SADP、WebServer等网络功能，支持IEEE802.11g规范的无线接入。

网络摄像机的发展方向
1、高清晰度
高解析度CCD或高像素CMOS，以及高性能视频处理器、编码算法，是提高网络摄像机图像清晰度的三大技术要素。

2、智能化
智能监控系统中的许多技术适合在前端实现，如车牌识别、人脸检测、行为分析、目标跟踪等。智能分析技术的日益成熟使得智能技术逐步产品化，同时也逐步走入实用阶段。网络摄像机将是一个承载智能技术的理想平台。

结语
网络摄像机在传统模拟摄像机的基础上，利用多种IT技术，特别是视频编解码技术、网络传输技术，相对模拟摄像机，其技术发展空间更为广阔。

网络摄像机配合后端海量存储与平台软件，可构建基于IP的视频监控系统。使我们在构建监控系统的时候，又多了一种选择。随着网络化、智能化应用的深入，我们相信，网络摄像机将会得到更多的应用。