4K，安防監(jiān)控的高清之路

□文/陳朝召

從第一塊電子顯示設(shè)備問世，人們對色彩和清晰度的追求就從未停止。成像技術(shù)的大幅提升，使得顯示設(shè)備所支持的分辨率越來越高清，而4K這個概念，在消費行業(yè)早已不是一個新鮮的話題。當下隨著各種項目需求和硬件成本的下降，安防——這個占據(jù)著視頻領(lǐng)域半壁江山的大行業(yè)，4K技術(shù)也成為新的引爆按鈕，為安防行業(yè)拓展出一片藍海。

什么是4K技術(shù)

所謂的4K技術(shù)，又稱UHD，是一種分辨率更高的超高清顯示規(guī)格，4K的名稱得自其橫向分辨率約為4000像素。按照國際通訊聯(lián)盟（ITU）定義的標準，4K的分辨率為3840*2160，長寬比為16：9。按照這個標準，該規(guī)格下顯示設(shè)備的逐行掃描線可達到2160，即我們常說的2160P。標準的4K分辨率下，像素點總數(shù)可以達到800萬，而以往的FHD（全高清）是指1920×1080，則是200萬級別像素點，前者是后者的4倍。

4K攝像機的優(yōu)勢及安防領(lǐng)域的應(yīng)用

4K的高分辨率可以獲取更圖像細節(jié)。作為采集源頭，4K超高清攝像機可以很好的縱覽全局，當隨機事件發(fā)生，各個業(yè)務(wù)部門可以用同一臺攝像機在同一幅圖像中找到各自感興趣的點，經(jīng)過多級放大后，仍能得到高清的細節(jié)畫面。因此4K攝像機可以在不改變攝像機數(shù)量、焦距、角度的條件下，進行全天候、全場景下的監(jiān)控。4K畫面的豐富細節(jié)，可以讓我們各個業(yè)務(wù)部門進行信息共享，同一個場景下，不用為了看清不同區(qū)域而架設(shè)多臺攝像機，另一方面也節(jié)約投資成本。讓可視化管理更高效、聯(lián)動響應(yīng)更及時、安全系統(tǒng)更有保障。

在消費類市場，4K技術(shù)很早已進入了人們的生活。應(yīng)用于4K超高清電視、4K的高清醫(yī)療影像展示、4K超高清的賽事盛況直播等等，都給人們帶來了超高清的生活體驗和更多智能化的應(yīng)用。而在安防監(jiān)控領(lǐng)域，隨著H.265編碼技術(shù)的普及、4K編碼的低成本芯片的推出以及支持800萬像素的CMOS傳感器的推出，4K技術(shù)慢慢也有了用武之地步，目前，平安城市的全景監(jiān)控、超寬車道的監(jiān)控、公安GIS地圖的指揮調(diào)度中等等已有了4K攝像機的聲影。4K帶來的變革是多方面的，一方面它給我們帶來視頻分辨率上超高清、極清的體驗，另一方面，它可以改變我們傳統(tǒng)的監(jiān)控應(yīng)用模式。之前我們都是通過錄像回放的方式來查找線索，而現(xiàn)在，我們可以截取單張4K監(jiān)控畫面，進行多級放大后獲取我們想要的信息，因為4K最大的優(yōu)勢，就在于圖像放大4倍后仍能得到1080p的全高清畫面。

4K監(jiān)控的發(fā)展方向

從前端來看，4K攝像機的超高分辨率帶來的高清體驗已經(jīng)受到了用戶的認可，但低照度效果卻不盡人意，主要原因是現(xiàn)有的4K圖像傳感器的像素尺寸通常較小，導致單個像素的進光量比傳統(tǒng)低分辨率圖像傳感器大大減少，造成感光能力的急劇下降，滿足不了低照度場景的監(jiān)控需求。但萬事都有個例外，近期，浙江大華技術(shù)股份有限公司推出了一款4K超星光級攝像機DHIPC-HF81239F。該設(shè)備最大可輸出4096*2776@25fps實時監(jiān)控畫面，低照效果超越現(xiàn)有200W超星光攝像機，可說完美兼顧了高清和低照度兩種需求，在夜晚場景，也能實現(xiàn)圖像清晰，色彩還原真實。該攝像機同時支持140dB寬動態(tài)，配合圖像多級降噪和強光抑制功能，在黑夜中也能清晰捕捉車牌，看清車身顏色細節(jié)，提供晝夜24小時高清監(jiān)控，可以說全方位無弱點。達到以上效果，首先得益于其采用了一顆4/3英寸超大靶面4K CMOS傳感器，像素大小比現(xiàn)有最低照度200W超星光圖像傳感器更大，同時還采用了背照式像素結(jié)構(gòu)，進一步減少入射光在像素級的損失，再配合大光圈鏡頭和出色的圖像降噪技術(shù)，成就其出色的夜間成像效果，達到比星光更加極致的夜視效果，色彩還原準確自然，人像效果清晰可見，畫質(zhì)在暗夜環(huán)境下依然細膩。

近來AI技術(shù)大爆發(fā)，人工智能技術(shù)被越來越多的廠商引用到監(jiān)控攝像機中來，4K對智能算法的也有著重要的提升作用。因為智能的根本是算法，而對算法來說，單位面積下的像素點直接影響到算法的準確性，高分辨率能夠提供更精細的數(shù)據(jù)分析。大華所推出的一款人臉識別攝像機HF8841F-FD正是利用了這一點。該設(shè)備可輸出800萬(3840×2160)@30fps的畫質(zhì)。假設(shè)安裝場景固定，目前200W的人臉攝像機能抓拍到人臉的范圍大概是2米左右，而采用HF8841F-FD，可將識別寬度提高到4-5米左右。如果取像距離一樣，那么在800W分辨率的支持下，抓到的人臉特征點就會比200W多，對于算法的比對也是有絕對優(yōu)勢的。

如果說，電視領(lǐng)域中標清到高清的發(fā)展，其實質(zhì)是分辨率的變化，高清僅僅是像素點的增加，與之相關(guān)的其他技術(shù)標準都是延續(xù)著標清時代。那么，安防行業(yè)的后高清時代就不僅是像素點的增加，為超高清攝像機產(chǎn)品中嵌入“聰明”的技術(shù)，結(jié)合豐富的智能應(yīng)用業(yè)務(wù)，向智慧高清方向發(fā)展，利用超高清的分辨率可以挖掘出更多有效價值的監(jiān)控數(shù)據(jù)。智能高清必將是發(fā)展之趨勢。