來源:CPS中安網 作者:吳立普
目前，很多行業的監控系統進入系統升級換代階段，但很多使用者在傳統類比視頻監控系統和新興的全網路監控系統之間依然舉棋不定，本文結合高清攝影機在平安城市、智慧交通和電力行業等代表領域的一些成功應用案例來分析高清監控應用的特點、難點，並對IP高清攝影機產品的選型給予建議。
近幾年，隨著網路通信技術、編解碼技術、儲存技術、視訊訊號處理晶片技術的發展，網路攝影機在視頻監控領域的迅速發展。數位安防監控經歷了近5年的發展之後，目前，很多行業的監控系統進入系統升級換代階段，但很多使用者在傳統類比視頻監控系統和新興的全網路監控系統之間依然舉棋不定，儘管國際國內各廠家都在努力的宣揚網路視頻監控、高清監控的種種優勢，但對於傳統“慣”了的某些行業，沒有“硬”技術，沒有“實”案例，很難實現網路監控系統的推廣。本文結合高清攝影機在平安城市、智慧交通和電力行業等代表領域的一些成功應用案例來分析高清監控應用的特點、難點，並對IP高清攝影機產品的選型給予建議。
一、IP高清攝影機的優勢與面臨的難題
經過多年的市場推動，人們對於網路攝影機的優勢已經早有所聞，網路攝影機具有的優勢主要包括以下方面：信號處理更高效：編碼前置，原始圖像到編碼壓縮距離大大縮短，有效減少信號損失; 直接採用或間接採用逐行掃描技術：有效增強了對動態圖像的還原能力，減少圖像失真; 網路供電(PoE)：單根網線即可傳輸資料，又可用於供電，佈線便捷，長期來看能有效降低維護成本; 支援雙向音訊：可提供高壓縮比的音視頻複合流，也有集成音訊採集和揚聲器的產品，滿足多樣的音訊采、語音對講需求; 多種功能的集成便利：為智慧分析、報警聯動、WIFI、3G、ISP技術等技術的集成提供了較為開放的平臺;資訊安全：網路攝影機可用資料加密、浮水印技術和認證技術對視頻資訊進行安全管理，通過視頻檢測、報警聯動機制防止網路中斷、人為破壞等故障發生; 標準化：網路攝影機可便捷集成PSIA，ONVIF等國際標準協定，有力推進視頻監控國際標準化進程; 高清晰度：網路攝影機是高清監控的基礎，從100萬像素到500萬像素，甚至將來800萬像素、1000萬像素的推廣將為各行業細節監控提供技術支撐，為高清監控提供基礎保障。
雖然具備上述優勢，但新老系統的技術差異，也使得高清攝影機在應用中還面臨著一些阻礙和難題。例如系統更新時，存在類比攝影機與高清攝影機混用而難以相容的情況;另外，高清網路攝影機的高清圖像傳輸需要更大的網路頻寬;海量高清圖像資料使得存儲空間迅速擴張;海量資料的檢索也成為焦點，再加上有些方案設計人員對網路攝影機認可度不高等原因，使得高清攝影機在推廣過程中遇到很大的障礙。
二、IP高清攝影機在典型行業的應用特徵分析
隨著國內外安防企業在核心技術和產品解決方案上的共同努力，IP高清監控攝影機的產品功能不斷完善，IP高清監控系統的整體性能更加優化，從而極大的推動了高清攝影機在平安城市、電力、交通、司法等行業的應用與普及。
1、平安城市對IP高清攝影機的功能需求及產品選型
在平安城市建設中，對攝影機的要求，從標清擴展到高清，從白天監控擴展到夜間監控，部分場景要求雲台控制靈活和遠距離監控。例如在世博安保項目中占“重中之重”地位的上海浦東城區高清監控覆蓋項目，該專案總投資逾10億人民幣，是截止目前大陸最大單一視頻監控 專案，也是全球最大的高清監控項目。此專案有超過一萬餘個監控點，大規模採用了高清技術，成為中國監控市場上第一個名符其實的大型高清監控工程。專案採用了hikvision 200萬像素的高清攝影機，具有1/1.8”CCD感測器，解析度高達1600×1200，部分採用HD-SDI介面攝影機。大尺寸CCD感測器，具有高靈敏特點，能在星光照度環境下提供低雜訊的優質圖像，此款CCD也是提供高清解析度的基礎，同時CCD在圖像保真性能上有著不可取代的優勢。另外，在即時性要求高，網路安全控制嚴格的點位元，採用HD-SDI介面攝影機，傳輸800Mb的裸資料，接入後端SDI編碼器，這樣既滿足了高清晰度，高即時性的要求，又避免了公安監控專網IP外漏的風險。
如果既有高清要求，又有雲台控制的要求，那麼就需要採用高清智慧球機。以重慶市智慧城市建設為例，要求以物聯網技術為基礎，通過視頻監控系統、數位城管設備、可擕式採集設備等系統的融合，實現隨時隨地感知、測量、捕獲和傳遞資訊。這裡要求對城市每個角落的每個資訊進行即時高清監控，這樣必然要採用固定高清槍機和高清智慧球機配合使用。專案中要求採用1/3" CCD，支援18倍光學變倍，最大解析度可到1280x960。在城市道路監控中對車輛監控尤其體現了智慧球機的優勢，高速雲台動作可以靈活掌控城市角落，高清晰畫質，可以使捕獲資訊有效性大大提高。
2、城市道路監控對IP高清攝影機的功能需求
與平安城市監控不同，道路交通監控除了要求高解析度外，還要求攝影機有完整的介面，智慧演算法的集成和高效的ISP曝光控制。這些功能的優劣直接影響到了項目實施的調試難度和用戶使用過程中的便利程度以及後期維護的難度。在江蘇省全省道路監控專案中，使用了2/3”CCD，支援2-3車道卡口和電警抓拍需求，同時提供25F/S的即時圖像，智慧識別演算法集成在攝影機內，擁有完善的圖像亮度控制機制。高清攝影機提供了完整的介面，可相容多種觸發方式，同時支援本機存放區;大尺寸CCD，提供高清1080P圖像;演算法前置加快分析即時性，為案件和事故處理節省了寶貴時間;提供抓拍圖片的同時，可提供即時1080P圖像，1機多用，節省了成本和維護成本;集成靈活的ISP曝光控制機制，可以適應所有道路場景，解決順逆光曝光難題，並通過同步有效控制了道路信號等偏色等問題。自主研發的ISP演算法可以靈活的調整，增加了對多變場景的適應性，同時具有應對即時，定制週期短的優勢。
3、IP高清攝影機有助於電力系統細節查看
高清攝影機在電力系統中的應用也是基於精確自動控制要求而得以推廣的。正是高清攝影機、高清網路智慧球機，解決了從看輪廓到看細節的難題，而廣泛應用於電站刀閘自動控制監控、控制室環境氣體量監控、電廠周界監控等。
三、技術革新推動IP高清攝影機的發展進程
在高清攝影機的效果提升進程中，ISP技術的革新起到了巨大的作用。ISP技術涵蓋了增益控制、白平衡、雜訊控制、曝光控制等技術。ISP從高清攝影機輔助技術逐漸演變為關鍵技術。例如通過3D數位降噪功能可以使CMOS高清攝影機在低照度環境下獲取比同尺寸CCD相同甚至更優質的圖像，再加上CMOS有著較高的動態範圍，使CMOS產品在高清攝影機的地位越來越重要。通過降噪的圖像使視頻資料量大大減少，從而降低對網路頻寬和儲存的壓力。
隨著高清攝影機的在平安城市、電力、交通行業的應用，出現了網路頻寬不足，網路設備相容性難題，儲存壓力大，資料查詢難度大等各種各樣的問題，但通過行業同仁的努力，逐漸將問題解決:雙碼流技術解決頻寬問題;通過統一協定和介面解決相容問題;採用 NVR 前端分散儲 + 中心選擇性儲存存方式解決存儲安全隱患、中心存儲壓力大問題;通過錄影標記、事件錄影、智慧檢索等功能解決海量資料查詢問題。將來隨著技術的發展仍將遇到新的問題，但總會有新的技術去解決。（本文作者為海康威視前端技術支援經理 ）
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