cookieOptions = {...}; ‧ 為了「看得清」,監視有哪些技術的突破 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

3S MARKET

2016年5月9日 星期一

  来源:CPS中安网

從網路攝影機出現以來,就朝著高清化、智慧化的方向發展。多年以來,影像監控行業的科研人員一直在為提高影像監控圖像解析度而不懈努力。那麼,從」看得見」到「看得清」,監視技術或產品經歷了哪些變遷?



1. 網路高清橫空出世,3A技術體現實力
2008年,首台高清網路攝影機問世,在行業內掀起「高清風暴」。隨後,3A技術難關被攻破,2010-2012年高清攝影機進入快速發展時期。2010年,也被中國地區的廠商稱之為「高清元年」。

3A技術即AE(自動曝光)AWB(自動白平衡)AF(自動聚焦)

自動曝光算法(AE),將根據可用的光源條件自動設置曝光值。當主體拍攝物和背景的亮度相差很大時,一般會造成主體拍攝物的過曝光或曝光不足,為了克服這個問題,一些特定的AE算法,著重考慮了主體拍攝物的亮度情況,在進行亮度調整時,給予這部分更多的比重。


自動對焦算法(AF),是通過既得圖像對比度移動鏡頭,使圖像對比度達到最大。總的來說,自動對焦技術就是通過調整聚焦鏡頭的位置,獲得最高的圖像頻率成分,得到更高的圖像對比度。其中,獲得最佳的對焦點是一個不斷積累的過程,它通過比較每一幀圖像的對比度,從而獲得鏡頭移動範圍內,最大的對比度點,進而確定對焦距離。

自動白平衡算法(AWB),根據光源條件調整圖片顏色的保真程度。物體在不同光線照射下會出現不同程度的色差,一般將一幅圖像的整體色差信號用作色溫數據,當這幅圖像的大部分區域,被一個統一的顏色覆蓋時,這種色彩補償就可能損失一部分完整的色彩。
  

為了彌補這個缺陷,一些特定的AWB算法被提出來以適應不同的色溫情況。例如,由於色溫較低,圖像傳感器捕捉黃昏為黃色色調,而在日光充足的環境下,會呈現較高的藍色色調。使用這些算法,類比攝影機不僅在低光照環境下拍攝更好的圖像,還能夠提供更好的色彩還原和偏色補償功能。
監控圖像處理效果對比
總之,3A數位成像技術利用了AF自動對焦算法、AE自動曝光算法及AWB自動白平衡算法,來實現圖像對比度最大、改善主體拍攝物過曝光或曝光不足情況、使畫面在不同光線照射下的色差得到補償,從而呈現較高畫質的圖像信息。

2. CCDCMOS
在影像監控攝影機領域里,圖像傳感器是決定圖像解析度的關鍵因素之一。作為監控攝影機的核心部件,圖像傳感器不僅決定著圖像的質量,同時也是攝影機成本高低的重要因素。


在標清監控時代,無論是模擬攝像機還是標清網絡攝像機,使用最廣泛的是CCD。而在高清監控時代,情況將會有所改變。儘管CMOS傳感器圖像品質總體上還不如CCD,但它在成本上的優勢對CCD還是造成了非常大的威脅。
一方面,CMOS的靈敏度正在得到快速改善,目前市場上致力於CMOS研究的廠商已經研發出靈敏度性能與CCD接近的720P1080P專用CMOS器件。另一方面,儘管相同尺寸的CCD傳感器解析度優於CMOS傳感器,但如果不考慮尺寸限制,CMOS在量率上的優勢可以有效克服大尺寸感光原件製造的困難,這樣CMOS在更高分辨率下將更有優勢。另外,CMOS響應速度比CCD快,因此更適合高清監控的大數據量特點。

高清影像監控轉向CMOS圖像傳感器的另一個原因,是CMOS具有更低功耗的固有特性。功耗更低的CMOS圖像傳感器還綜合了多項省電功能。

同時,高端CMOS價格的不斷下降,未來高清網絡攝影機將更多選擇CMOS

3. HD-SDI、同軸高清大熱

作為承上啓下,徘徊於類比監控與數位監控之間,HD-SDI和同軸高清致力於高清監控,但他們卻有著不同的命運。

HD-SDI從「監控寵兒」到悄然退市
隨著行業對高質量像素的需求日益強烈,如何以最低的成本,實現監控系統的高清化,成為安全監控領域的重要課題。HD-SDI應運而生。(3S Market: 用最低的成本追求高清,這個觀念想法,事實上有其盲點!)

HD-SDI解決方案在原有的類比標清系統的基礎上進行更換,節約成本。從標清轉高清的角度來說,原本採用類比標清CCTV系統的,可以直接更換HD-SDI接口的前端和後端產品,即可完成升級到高清監控,而不需要全部更換原有的傳輸網路。

但面對著當前安全監控的網路化趨勢,HD-SDI傳輸的是非 IP 數位信號,要實現聯網監控還需要對其進行數位信號IP化,這樣就會增加成本。配套設備需求,為了普及就必須完善其配套產品。最後,對傳輸纜線的品質要求較高,如果同軸電纜沒有達到品質標準,傳輸圖質就會存在問題。

在經歷了將近兩三年時間發展,在IP高清監控,以及HD-SDI成本居高等因素的限制下,HD-SDI悄然退市。但不可否認的是,HD-SDI的出現的最初原因即是為瞭解決監控高清化的需求。

同軸高清三分天下

同軸高清市面目前的三大主流:HD-CVIHD-TVIAHD都已經已經在720P1080P分辨率上提供了完整方案。雖然畫質的表現來講,目前市場上的產品畫質和網路高清相比,存在一定的差距,但是隨著方案的日趨完善,這種差距將會越來越小。


近幾年來,同軸高清能夠崛起並快速被市場所接受,得益於其低廉的價格、建議的安裝特性、較完善的數據保護性、同時又很好地無縫對接舊有的類比產品。就目前的市場而已,同軸高清的未來將以替代原來的標清產品為主。雖然類比產品需求量在逐年下滑,但因為市場體量大,同軸高清的出現恰如「及時雨」。

4. 4KH.265,安防行業步入高清時代
2014年開始,4K的出現標誌著安防行業邁入了超高清時代。4K帶來最直觀的核心價值就是圖像更加清晰,細節更加豐富,從而可以創造出更多的客戶需求。


其次,解析度的提升使得影像監控區域變得更廣,也使監控人員能夠提高對環境的觀察能力,確保監控領域畫面無所遺漏。有了這些優勢,在特定的區域內,使用更少數量的攝影機就能夠勝任安防監控全部任務,即可節約投資成本,又可讓可視化管理更高效、聯動響應更及時、安全系統更有保障。
而對於4K這樣的超高清來說,網路傳輸面臨的最大限制就是頻寬。H.265很好地解決了這一問題。

H.265編碼技術所具有的低頻寬、低儲存等特性,開創了影像監控領域的又一個新的里程碑,也讓4K超高清在安防監控領域的普及成為了可能。

5. 從紅外線補光到星光級

24小時不間斷監控的目的,是即使在深夜裡,也能看清畫面,防止犯罪分子和敵對勢力在夜間從事犯罪活動。因此,在低照度的場景下,能夠真實完整的記錄下罪犯的臉部及體態特徵,提高破案線索資訊,體現了監控系統的使用價值。


在圖像傳感器靈敏度不足以獲取到圖像的情況下,紅外線補光的方式雖然丟失了色彩資訊,增加了系統的不可靠因素,但是面對夜視監控的需求,也是一個不得已而為之的方法。但是有了星光級的高靈敏度圖像傳感器,現在情況就變得不一樣了。

而且不丟失色彩資訊,犯罪份子的樣貌,服裝及車輛的顏色,都可以提供更真實的線索,這樣的夜視監控效果,肯定要比紅外線補光下的圖像更有價值。

星光級是在微光情況下、通常指星光環境下無任何輔助光源,可以顯示清晰的彩色圖像,它區別於普通攝影機只能顯示黑白圖像。星光級攝影機特徵:不需要紅外線LED燈,晚上可以實現不拖影清晰的彩色監控。

 2010年高清攝影機開始應用到4K攝影機的出現,不過短短幾年時間,監控畫面的清晰度已經發生了翻天覆地的變化。即使是現在,監控行業依然為了更高清而不斷努力著。在這一過程中,出現了許多為高清而生的技術、產品,以及安防生產廠商,它們或許正在經歷輝煌,或許已經不復存在,無論如何,它們都將在監控行業高清發展史上留名。

                                                                                                                                                                                                                            

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