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  • 视频监控图像采集技术现状:高清与智能激烈碰撞

  • 2014-02-12 10:41 来源:中国安防行业网 关键字:高清监控 智能监控 智能化 浏览量:99
  • 导读: 监控摄像机是整个视频监控系统中最重要的前端设备。我国的安防行业经过这几年的快速发展,前端一体化、数字化、网络化、高清化和智能化成为监控摄像机公认的发展趋势。
  •   监控摄像机是整个视频监控系统中最重要的前端设备。我国的安防行业经过这几年的快速发展,前端一体化、数字化、网络化、高清化和智能化成为监控摄像机公认的发展趋势。

      一体化趋势明显 视频监控前端重视用户体验

      对于一体化摄像机,一直以来有几种不同的理解,有指半球型一体机、快速球型一体机、结合云台的一体化摄像机和镜头内建的一体机。严格来说,快速球型摄像机、半球型摄像机与一般的一体机不是一个概念,但所用摄像机技术是一样的,因而一般也会将其归为一体化范畴。现在通常所说的一体化摄像机应专指镜头内建、可自动聚焦的一体化摄像机。

      从这次安博会上展示的产品来看,一体化摄像机的独特优势得到了一致的认可。尤其是隐私区域遮蔽、图像翻滚、移动侦测等智能功能的嵌入,使其实用性更强,应用领域更广。

      不可否认的是,一体化监控摄像机的发展源于各种监控场所的市场需求,对于高温、雨雪等恶劣的室外环境,通过良好的防爆、防水等功能的配置,能够解决用户室外监控的后顾之忧。另外,对于特殊环境的需求,一体化摄像机同样有着出色表现,有专门用于生化环境的防腐蚀一体化摄像机、有可用于海底的防水一体化摄像机,还有为应对室外高温天气而研制的,具有散热功能的一体化摄像机等。可以乐观地预计,随着一体化摄像机功能优势的全面发挥,将会给各类安防应用带来更积极的监控体验。

      多元化的发展战略 高清监控技术的新趋势

      高清监控是近几年安防监控发展的绝对主流,2011年被业内称为高清的发展年,2012年继续成为各监控类厂商必推的概念,到2013年高清热依旧未减。我们可以看到实际上这几年,高清监控发展的步伐在逐渐加快。

      高清监控从技术上来看,可分为模拟高清、IP网络高清、HD-SDI高清,现在高清监控不在单纯指前端摄像机(感光器件CCD、芯片处理技术),高清监控对传输设备、后端存储设备、控制设备、显示设备提出更高技术上的要求,同时高清视频监控也是智能化的前提和基础。从目前的市场发展现状来看,高清监控主要以IP摄像机和HD-SDI为主。

      对于网络高清监控来说,从前端网络摄像头(标清、高清)、传输设备、后端处理设备(NVR或者DVR)、视频综合管理平台、存储设备(集中存储、分布式存储)、大屏显示系统等一整套的产品解决方案。

      随着更多数字和IP技术各种优势的日渐显现,视频监控的网络化发展拥有了坚实的基础,在网络新兴视频监控特点形成的过程中,高技术含量的芯片和刻录、视频服务器等设备起到巨大的推动作用。网络摄像机的出现,使得视频监控更加迅速地成为家庭和个人应用。

      对于HD-SDI高清监控来说,自从2010年进入安防领域之后,目前在厂商加入、市场推广、技术难点攻克等方面扔处在起步阶段。HD-SDI高清监控的优势在于无损压缩、高清实时(广电极),缺点是组网成本很高、对后端设备要求很高(HD-SDI标准在模板数转换后数据量为1.485Gbps)。HD-SDI的优势让模拟和网络高清望尘莫及,但是它的缺陷也是阻碍其在安防行业大展拳脚的壁垒。

      而HDCVI同轴高清监控则是大华在2012年的安博会上首次提出。在这次的安博会上大华表示,未来的高清视频传输标准"AT"将基于大华HDCVI技术,意味着HDCVI将走向行业化应用,所以未来的发展趋势高清应该是不可逆转的,并且可能会加快这种趋势。

      在未来两到三年里,高清都将是安防行业最热门的话题。安防行业当前正在经历着从产品、系统,还是运营,都将围绕高清展开。高清带来的变革,改变的不仅仅只是前端的摄像机,还有传输、储存、控制等随之而来的改变。

      高清画质追求卓越 低照度功能进一步提升

      对于视频监控而言,图像清晰度无疑是高清监控中的关键。图像越清晰,细节越明显,观看体验越好,智能应用的准确度也越高。但是,片面追求高像素并无意义,因为图像质量并不仅仅取决于像素,还取决于图像处理技术,如图像矫正、图像处理、灰阶处理、伽玛调整、2a算法等。目前已有不少厂家开始投入更多的精力关注图像质量,并提高同等像素条件下产品的差异化和性能,比如低照度、3d降噪处理、真实宽动态等。

      从此次安博会展出的情况来看,低照度摄像机,除机械式彩转黑(也叫做ICR)外,现在还有半球、一体机、球机及常规型枪机。由于低照度摄像机要主要依靠自身的性能来实现在微弱光线下获得较好的监控效果,使其对对外部环境依赖较小,对于特殊场合,夜间能实现隐蔽监控。由于对低照度摄像机可靠性、性能要求都比较高。今年,低照度摄像机的发展主要集中在产品性能、产品功能这两个方面。

      产品性能的提升,主要依靠更优秀的感光器件,例如SONY的Super HADIICCD,其次是采用更优秀的DSP技术,通过DSP的信号优化、图像降噪、整机灵敏度提升来实现摄像机性能的跨越。

      而产品功能则更多是结合实际需求来实现。例如在实际中发现彩转黑之后容易虚焦,所以引入自动后焦调节(ABF技术)、步进电机驱动的ICR双滤光片技术(一块滤光片负责滤除红外光,另一块负责光学补偿)。此外,由于低照度摄像机和红外灯协同工作时,容易出现频繁日夜切换等问题,所以有些厂家开发了红外侦测锁定技术,还有一些厂家开发了光敏开关测光技术等等,来保障彩转黑摄像机转换性能的稳定。

      实际上,低照度摄像机提升效果最合理的做法,是用硬件来提升产品性能,例如通过在CCD、DSP方面的努力,实打实地提升低照度效果。

      还有,数字降噪技术是一种很有效的抑制噪点的方式,就是通过数字处理,可以降低杂波,突出想要的监控信息主体,摄像机性能就会有很大提升。

      最后不得不提的是,要想提升摄像机的低照度性能,摄像机的重要配套器件----镜头的作用十分重要。优质的镜头,其F值能做得较小,即通光量较大;又如彩转黑摄像机需要采用感应红外镜头,它最大的优势是白天和夜间聚焦一致,不会出现彩转黑虚焦的情况。这是因为它采用了非球面镜片和特殊的玻璃材质,所以能消除聚焦误差,实现日夜聚焦一致,而这个性能,对于彩转黑摄像机至关重要。

      在本次的安博会上,我们也看到腾龙镜头和凤凰光学针对高清监控的发展和应用都推出了特色的镜头产品。

      前端化和固态化 智能视频分析应用的新发展

      智能化是新一代摄像机的重要标志,但其进程却始于模拟时代。经过多年的发展,诸如移动侦测、人脸识别、自动跟踪等智能视频算法日趋成熟并在一些特定场合得到了广泛应用。随着分布式计算技术架构的发展,特别是云计算概念的提出,与摄像机智能化相关的算法实现也呈现出十分明显的前端化(即内置于摄像机)倾向。

      理论上,将前期大量经过实践检验、比较成熟的算法,从桌面以上的平台移植到嵌入式平台成为最可行的第一步。但这看似容易的第一步,真的走起来却并不轻松。最困难的,也是最能体现技术水平的就是算法实现的可移植性。由于不同嵌入式系统在系统结构、指令系统以及处理能力等多方面都存在差异,对本来就对计算效率极其敏感的图像处理算法来说,要实现高度的可移植性(无论是静态的还是动态的)是十分困难的。解决之道就是在产品开发中引入软件可移植性工程,将自主研制的算法以不同目标环境下的支持库形式提供给需求者。

      此外,随着摄像机所能提供的图像分辨率的不断提升,智能视频算法需要处理的数据量也急剧增加。在很多场合下,算法实现需要固态化才能满足实时性要求。所谓固态化就是用专用芯片来实现相关的算法。这就需要有既懂算法软件、又懂硬件描述语言,具有长期实践经验的技术人员,来设计可靠、高效的算法芯片。

      正是因为上述两项工作的技术门槛高,并要求产品研发机构保持持续、稳定的资源投入,所以,一直以来市场中真正实现前端智能的摄像机产品目前尚不丰富。

      在本次安博会上,我们欣喜地看到,有不少监控厂商推出了智能化的监控前端产品,如:海康威视的SmartIPC,科达的SMARTIR智能红外摄像机和索尼的SNC-CH140高清网络枪型摄像机等等。

      在视频高清化的基础上,智能化对监控的视频画面用数学的方法进行图像分析,利用计算机通过编制的图像处理算法提取视频中的有用信息。智能化应用:移动侦测、周界防范、流量统计、人脸、车牌识别等。高清化和智能化两者互为相互相成的关系。有了智能,可以进一步提取有效信息进行高效率编码,减少无效信息对宽带的占用。高清视频技术可以给我们带来更清晰、包含丰富完整信息的高质量视频源,而智能分析技术则可以通过智能化给我们带来多样化的应用。