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高清网络监控摄像头关键技术简析
作者:管理员    发布于:2014-10-22 18:48:11    文字:【】【】【
摘要:高清网络摄像头通常以其分辨率也就是像素数的不同来却分不同规格和分类,比方常说的百万像素高清网络摄像头,即1280x720的高清分辨率,130万像素(1280x960),200万像素(1920x1080全高清),320万像素(2048x1536)等乃至更高的500万以至800万、1000万像素摄像头。

高清网络监控摄像头关键技术简析

高清网络摄像头通常以其分辨率也就是像素数的不同来却分不同规格和分类,比方常说的百万像素高清网络摄像头,即1280x720的高清分辨率,130万像素(1280x960),200万像素(1920x1080全高清),320万像素(2048x1536)等乃至更高的500万以至800万、1000万像素摄像头。
 
  除此之外,在实践应用中,依据不同运用环境的需求,在产品特性上也有不同的请求,因而除了有几万像素之格外,还有依照主要特性的分类之别,如适用于明暗差异较大场景的宽动态摄像头,适用于光线较暗环境下的低照度摄像头,适用于特殊高危主动预警监控场所的智能视频剖析摄像头号等。

 
 
  图像传感器
 
  高清网络摄像头作为摄像头的一种,就必需具备摄像头所具有的各个关键技术环节,比方传感器(sensor技术)等。Sensor作为最前端的光信号转换为电信号的环节,是最直接影响摄像头图像质量的关键技术。在高清网络摄像头上,这点也不例外,并且高清监控摄像头上所应用的sensor具有特定的请求,需求可以满足高清图像摄取所需的大数据量处置才能,以及满足高清大幅面图像所需的大靶面,这些都给高清摄像头sensor的技术带来了本钱压力和技术应战。
 
  Sensor的品种常用的有CCD和CMOS两种,在模仿摄像头上常见的是CCD传感器,但是到了高清时期,大家能够发现CCD的应用十分少,假如说在720P级别的高清监控摄像头上还能看到局部CCD产品的话,那么在1080P级别的高清摄像头上,简直清一色的CMOS产品。大多高清摄像头都是以CMOS传感器为主的缘由很简单,高清大数据量的处置才能CMOS具有绝对的优势,同时CCD满足高清应用的制形成本大幅进步,关键还得益于CMOS技术在近几年的突飞猛进,早先受限的低照度视频效果问题,宽动态问题等均逐渐得以处理,再加之CMOS先天的本钱优势使之得以在高清网络摄像头范畴占领主流位置。
 
  视频紧缩算法
 
  高清网络摄像头的另一个关键技术环节就是视频紧缩算法,视频图像经过数字紧缩后经网络传输这是网络摄像头最根本的功用,因而视频紧缩算法的好于差直接决议了视频图像的质量。能够从两个方面来看,一方面好的视频紧缩算法,能够最大限度的减少画面的失真,由于众所周知应用于网络传输的视频紧缩均为有损紧缩,画面信息必然会有所损失,因而需求最大限度的在满足紧缩比率的状况下保存最多的画面信息;另一方面好的视频紧缩算法,能够在提供较好的画面效果的状况下,运用更低的码率,也就意味着占用更低的带宽和更少的存储空间。
 
  目前主流应用的视频紧缩算法为H.264规范,H.264定义了4种不同的Profile(类/级别),即Baseline(基线类), Main(主要类), Extended(扩展类)和High Profile(高端类) ,级别越高相同画质码率越小,计算强度越大。随着高清应用需求的不时增长,视频紧缩算法晋级的脚步也没有中止,在H.264规范被大家普遍应用的同时,H.265规范行将面世。2012年6月25日,国际电信联盟(ITU)在其官方网站发布了工作方案项目,原定于2008年至2010年推出的《High efficiency video coding》(HEVC或称H.265)技术规范估计于2013年1月推出。H.265算法规范将视频紧缩效率比H.264进步一倍,即在保证相同视频图像质量的前提下,视频流的码率减少50%,能够完成应用1~2Mbps的传输速度传送720P,一方面俭省了网络传输带宽,另一方面俭省了录像存储空间,将高清摄像头的应用本钱大幅降低。
 
  H.265规范的推出会给高清网络摄像头的开展乃至高清监控市场带来哪些变化,还需求拭目以待,笔者以为短期内或不会有太大变化,关键依赖于各芯片厂商的跟进水平,假如一切按方案行进的话,H.265带来的变化最早也要到2013年底以至2014年才干看到。
 
  宽动态
 
  此外,在满足各类应用场景和高清监控建立计划方面,宽动态也是高清网络摄像头的关键特性所在。很多的应用场所都存在逆光或场景中存在明暗差异较大的区域,此时假如要想同时看分明亮处和暗处,就需求摄像头具有良好的宽动态效果,以此来保证过亮和过暗之处均能够看分明。
 
  视频主动加强
 
  码流和画面质量的有效分离也是关键所在。高清视频需求高码率,降低码率就意味着牺牲了画面质量,要想画面质量高,就需求较高的码率。那么有没有一种方法即能够保证码率不升高,有能够保证关键画面的质量呢,答案是肯定的。VAE(video active enhancement)视频主动加强,能够让视频画面中的不同区域享用不同画质的编码待遇,所谓好钢要用在刀刃上,整幅视频画面中我们所重点关注的区域或许只是一局部,那我们就让有限的视频编码资源重点用在这局部区域,着重提升关注区域的明晰度,恰当降低非重点区域明晰度,即提升了目的明晰度,又不增加网络负载,可谓双赢。
 
  三码流
 
  随着挪动监控需求的不时增加,高清监控摄像头随同的高清视频和高码率与挪动监控有限的带宽资源构成了矛盾,有人会提出来运用双码流,没错,不过这里双码流曾经不能满足需求,整体高清监控处理计划中,高清网络摄像头必需承当提供一路高清视频供录像存储,同时提供一路标清视频供远程监控,此为双码流,在此根底上,高清摄像头还必需支持三码流,第三路码流特地用于挪动监控,能够是更低分辨率和码率的视频,以满足手机和挪动设备的监控所需,因而,三码流是完成高清整体处理计划所必需具备的。
 
  智能技术
 
  高清监控摄像头带来了高明晰的视频质量,将视频监控带入了高清时期,但并未改动传统的被动监控形式。现场图像的高明晰能够使得监控更分明,却无法改动众多监控现场的无重点察看,容易遗漏等被动场面。再明晰的画面,假如不能在呈现警情的时分给监控人员第一时间看到,其有效价值将大打折扣。因而高清和智能的分离是最有效的武器,应用智能视频剖析的预警成效,第一时间将有警情的高清画面弹出,其监控效率将大大进步。
 
  在传统模仿摄像头监控时期,由于摄像头自身并不具备停止视频处置的DSP芯片,因而无法将智能视频剖析算法嵌入到摄像头内,要想完成智能监控,需求额外增加智能视频剖析设备,本钱和维护投入均较大。而高清网络摄像头的呈现,其自身具有视频处置的DSP芯片,因而能够完成将智能视频剖析算法嵌入到高清监控摄像头中。一方面能够将智能视频剖析技术应用在高明晰的画面中,保证了智能剖析的精确性,较传统的在标清以至更低分辨率的图像上停止智能剖析而言,精确性的提升之大不可思议;另一方面减少了另外附加智能剖析设备的本钱,降低了整体监控计划的造价。
 
  结语
 
  高清网络摄像头还面临着诸多有待处理的问题,如高码率带来的带宽压力、存储压力,高清镜头在实践项目中的选择和本钱问题等等。目前,高清网络摄像头的应用还处于初期阶段,随着技术的不时开展,诸多问题逐渐破解,高清监控会变得更容易,高清网络摄像头的市场也会疾速放大。
 

脚注信息
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