從細(xì)節(jié)把握高清監(jiān)控

在平安工程高清視頻監(jiān)控的發(fā)展涉及到方方面面，可以總結(jié)為5個字，即采、傳、存、控、顯。本文從這五個部分來看高清監(jiān)控的現(xiàn)狀和問題，從而得到把握和提高視頻監(jiān)控的方式方法。

采 .前端采集

高清的視頻效果保證首先來源于高清信息的采集，如果沒有前端高清視頻采集，無法談及后端的高清效果。

CMOS更適合高清時代

不管是高清還是模擬，其攝像機的清晰度主要取決于感光芯片的性能，主要有CCD和CMOS兩種，在高清監(jiān)控領(lǐng)域，也都有所應(yīng)用。

CCD英文全名ChargeCoupledDevice，即感光耦合元件，它是一種可記錄光線變化的半導(dǎo)體成像器件，具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優(yōu)點。CCD對監(jiān)控場景的適應(yīng)性更佳，在低照度下效果表現(xiàn)更好。CCD由以前1/4英寸到現(xiàn)在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等，代表了其技術(shù)的不斷發(fā)展，再經(jīng)過圖像處理芯片的配合，能夠達(dá)到分辨率720P甚至1080P的輸出。

CMOS即互補型金屬氧化物半導(dǎo)體，英文全名是Complementary Metal-Oxide Semiconductor。它和CCD一樣同為可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的傳感器相對于CCD而言最大的缺點在于圖像噪點多，低照情況下表現(xiàn)差，但是，最大的優(yōu)點則是CMOS的制造原理更加簡單，體積更小，功耗可以大大地降低。在獲得相同像素數(shù)的情況下，CMOS價格更低，具有很高性價比，可以不斷朝更高像素、更高分辨率發(fā)展，而高清監(jiān)控對成本是非常敏感的，因此市面上大部分高清攝像機都采用CMOS。

要做到高清，還需要在寬動態(tài)、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數(shù)字降噪、色彩調(diào)整、光線補償?shù)榷喾矫婕夹g(shù)協(xié)作。只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現(xiàn)，并且彼此能夠相互協(xié)調(diào)情況下，才可以說真正實現(xiàn)高清。CMOS與其他圖像處理技術(shù)的結(jié)合要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過CCD，動態(tài)范圍更高，響應(yīng)速度也更快，更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點。此外，隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS的靈敏度也得到極大改善，在效果上，如今一些CMOS傳感器與CCD已經(jīng)不相上下，甚至已經(jīng)優(yōu)于CCD的實際效果了。

高清攝像機需要搭配高清鏡頭

在相同的攝像機情況下，畫面最終的表現(xiàn)，鏡頭的分辨率起了決定性的作用。高清鏡頭優(yōu)于普通鏡頭主要體現(xiàn)在三個方面：清晰度、光譜透射能力和光譜矯正能力。高清鏡頭能增強畫面的對比度和亮度，獲得高清的圖像效果，對畫面的細(xì)節(jié)表現(xiàn)更豐富。

一般來說，在選擇鏡頭時要根據(jù)攝像機的最高分辨率來選擇相同或高于其像素的鏡頭產(chǎn)品。此外，還要根據(jù)項目特點具體分析。比如，在需要夜間拍攝的場所，為了讓日夜型攝像機具有更好的拍攝效果，必須依賴于高清鏡頭具有更大的口徑，如2/3英寸，以及更好的光圈值F，讓攝像機能夠獲取更多的光通量，協(xié)助攝像機在夜間獲得更好的拍攝效果。

某些項目攝像機在使用過程中需要配合紅外補光燈，那么應(yīng)該使用具備IR功能的鏡頭，這樣在夜晚也能得到更加明亮的畫面，同時也降低夜晚虛焦的問題。而對于較為苛刻的環(huán)境，例如配合激光燈，對遠(yuǎn)距離目標(biāo)監(jiān)控，就要保證非可見光波長在900μm時依然能夠達(dá)到60%以上的透射率。

視頻處理器作用不容忽視

要實現(xiàn)清晰的圖像質(zhì)量，除了前端鏡頭、傳感器部分對光線的處理之外，影像處理部分也是攝像機中不可忽視的一環(huán)。直接從傳感器中得到的圖像往往效果并不理想，不論色彩還是細(xì)節(jié)都與實際圖像有很大差距，難以作為事后證據(jù)。經(jīng)過圖像處理，包括面部檢測、噪聲過濾、去壞點、膚色矯正、自動白平衡、自動曝光以及邊緣加強等操作后，可以使圖像變得更加細(xì)膩，更加貼近真實世界中的圖像。因此采用什么樣的處理器會直接影響監(jiān)控的效果。

在高清時代，處理器不僅承載了圖像處理與分析、編解碼壓縮等大量工作，還會嵌入大量的智能分析算法，對海量高清數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，負(fù)擔(dān)起更重要的作用。

傳 . 編碼傳輸

高清編碼及傳輸也是在監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，常見編碼格式有H.264、M-JPEG、MPEG4等格式。

這幾種編碼格式中，H.264相對于MPEG2、MPEG4而言，其壓縮效率是三種編碼中最高的。H.264格式的最大特點是在保證畫面質(zhì)量的情況下，可以把文件大小控制在MPEG2格式的二分之一甚至三分之一。所以其更高的壓縮比、更好的IP和網(wǎng)絡(luò)信道的適應(yīng)性，在數(shù)字視頻通信和存儲領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是需要注意的是，H.264獲得優(yōu)越性能的代價是計算復(fù)雜度增加，因此H.264的硬件要求是最高的。

在傳輸過程中，高清意味著需要更高帶寬。隨著H.264最高制式H.264 High profile以及H.265的應(yīng)用開發(fā)，1080P尺寸畫面的碼流也已經(jīng)可以做到2M左右，由此可以看出，對于“高清”，網(wǎng)絡(luò)傳輸并沒有特別的要求。目前，在一些平安城市或多級聯(lián)網(wǎng)的項目中，大都采用專網(wǎng)或者光纖。相比模擬傳輸，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸高清視頻具有得天獨厚的優(yōu)勢。

目前高清傳輸在編碼傳輸中遇到最大的一個問題就是，各個廠家雖然都采用H.264編碼但是格式不統(tǒng)一，各家的編解碼設(shè)備不能混用，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，雖然ONVIF的出現(xiàn)使得這一現(xiàn)象有解決辦法，但是由于各家對ONVIF協(xié)議的理解和認(rèn)知層面的差異，即使IPC和平臺都做了對ONVIF的支持，也可能面臨著對接及互訪不成功的現(xiàn)象。

存 .高清存儲

對于高清平臺存儲來說，存儲的類型一般采用兩種方式：分布式存儲和集中存儲；存儲設(shè)備部分，一般會有：NVR（NetworkVideoRecorder）網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機和IPSAN兩種存儲設(shè)備。其中NVR作為一個新興的產(chǎn)品，在網(wǎng)絡(luò)攝像機尤其是高清攝像機的普及中扮演著非常重要的角色，其主要功能是對網(wǎng)絡(luò)視頻流進(jìn)行錄像、存儲，并提供實時顯示和代理轉(zhuǎn)發(fā)等功能，一般多采用嵌入式架構(gòu)，硬解碼支持多路網(wǎng)絡(luò)標(biāo)清或者高清攝像機接入?，F(xiàn)在有些廠家單臺NVR已經(jīng)可以做到256路，并能實現(xiàn)多臺集群分站式存儲。endprint

另一種主流方式IPSAN在存儲中扮演著越來越重要的角色，直存方式的IPSAN集中存儲已成為主流。IPSAN通過采用IP構(gòu)架的以太網(wǎng)傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分?jǐn)倯?yīng)用成本，而存儲介質(zhì)使用的是高可靠的監(jiān)控級硬盤甚至是企業(yè)級硬盤，容量一般是TB級別。隨著高容量的產(chǎn)品走入我們視線，大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級海量存儲解決方案也得到普遍應(yīng)用。

控 .平臺控制

目前在平臺尤其以大規(guī)模高清監(jiān)控平臺遇到問題最為典型，例如：視頻設(shè)備數(shù)量龐大；由于項目是分期建設(shè)，前端設(shè)備的品牌很雜，如何實現(xiàn)統(tǒng)一管理；實施過程中網(wǎng)絡(luò)環(huán)境多種多樣，非常雜亂；在多級聯(lián)網(wǎng)的情況下，還經(jīng)常涉及到多級聯(lián)網(wǎng)的問題，對接起來非常困難；平安工程規(guī)模不斷發(fā)展，系統(tǒng)的擴容型、維護(hù)性如何保證。這些都是平臺控制面臨的非常嚴(yán)峻的問題。

模塊化管理

目前，眾多高清平臺部署采用“分而治之”的策略，將高清監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成化整為零，將大系統(tǒng)建設(shè)問題按管理分級、業(yè)務(wù)分層、設(shè)備分類進(jìn)行逐級分解為小系統(tǒng)建設(shè)問題，以邏輯上的虛擬條帶為構(gòu)建基礎(chǔ)單元解決系統(tǒng)中大量設(shè)備的管理、擴充問題，并實現(xiàn)病毒和網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的隔離，避免了單點故障擴散到整個系統(tǒng)。統(tǒng)一管理是在解決每個小系統(tǒng)的問題后再把每個小系統(tǒng)堆疊起來進(jìn)行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)靈活的系統(tǒng)擴充，也便于系統(tǒng)建設(shè)分步實施，而且充分考慮高清標(biāo)清的兼容性問題，采用“中間件服務(wù)器”概念對錄像流媒體做支撐，實現(xiàn)模擬視頻全實時，數(shù)字視頻高清晰的技術(shù)要求；對大規(guī)模的視頻監(jiān)控實施統(tǒng)一的資源管理，開放的設(shè)備兼容性，實現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互聯(lián)互通。

不斷推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化

隨著平安工程建設(shè)的不斷深入，平臺互聯(lián)也成為了各大平安城市建設(shè)的必修課。所以，很多標(biāo)準(zhǔn)也就應(yīng)運而生，比如浙江省的DB33/T 629.6-2011標(biāo)準(zhǔn)，即《跨區(qū)域視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)共享技術(shù)規(guī)范》，以及新國標(biāo)GB/T28181-2011《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》，通過一系列標(biāo)準(zhǔn)的推廣與應(yīng)用，各級平臺的互聯(lián)問題也就有章可循了，高清系統(tǒng)平臺化建設(shè)這一課題也在監(jiān)控大聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中不斷走向標(biāo)準(zhǔn)化。

云計算的應(yīng)用

如今云計算在高清監(jiān)控系統(tǒng)中已經(jīng)有了眾多成功的案例，云計算的出現(xiàn)，可以解決眾多平臺應(yīng)用中錯綜復(fù)雜的問題。引入云計算，高清監(jiān)控系統(tǒng)至少應(yīng)該在信息采集層面、交互處理層面以及擴展維護(hù)層面，滿足相應(yīng)的先決條件，同時云計算可實現(xiàn)部署與運維、海量數(shù)據(jù)存儲、智能分析、智能統(tǒng)計、智能檢索、安防應(yīng)用虛擬化等多方面的應(yīng)用，因此，云技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用不僅僅是一種技術(shù)趨勢，更是高清監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的需要。

顯 .高清顯示

高清的解碼顯示通常由高清解碼器或者高清網(wǎng)絡(luò)矩陣來完成，通過高清解碼器或者高清網(wǎng)絡(luò)矩陣配合網(wǎng)絡(luò)鍵盤使用可以實現(xiàn)畫面切換、高清上墻、輪詢切換等。以高清輸出接口來說，目前主流有的VGA和HDMI等接口。HDMI接口代表著高清顯示接口，它的主要特點是色彩還原度高，畫質(zhì)無損耗。

在顯示器這部分，一般分為LCD、PDP兩種。受高清電視技術(shù)發(fā)展的影響，監(jiān)控顯示設(shè)備的高清化速度非?？臁鹘y(tǒng)CRT監(jiān)視器已經(jīng)退出新建監(jiān)控系統(tǒng)，而LCD、PDP器件由于采用逐點顯示方式，沒有回掃線，具有圖像細(xì)膩、無閃爍現(xiàn)象，不易造成視覺疲勞的優(yōu)勢。其中，LCD監(jiān)視器以輕薄、省電為特色，PDP以高亮度、大尺寸聞名。在軌道交通、平安城市等大型圖像聯(lián)網(wǎng)指揮中心，已經(jīng)大量使用了LCD/PDP拼接大屏。endprint