淺析百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)技術(shù)及應(yīng)用

隨著安防監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，安防監(jiān)控的市場(chǎng)需求也在快速地發(fā)生變化。近幾年高清視頻監(jiān)控已經(jīng)成為比較明確的發(fā)展方向，這也就意味著用戶對(duì)監(jiān)控的要求將更多的關(guān)注在監(jiān)控圖像的清晰度上，關(guān)注監(jiān)控畫面能在多大程度上與現(xiàn)場(chǎng)保持一致，使之能利用智能分析技術(shù)準(zhǔn)確地識(shí)別異常的目標(biāo)。

百萬(wàn)高清攝像機(jī)構(gòu)成

傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)是無法滿足高清圖像采集需求，高清已經(jīng)成為當(dāng)今視頻監(jiān)控的發(fā)展主流。要實(shí)現(xiàn)高清視頻監(jiān)控，離不開高清攝像機(jī)，因此，百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)的出現(xiàn)，為高清監(jiān)控方案的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，那么何為百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)呢?

此處所述百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)，指基于IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母咔鍞z像機(jī)。以一般的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)構(gòu)成為例介紹，從前往后依次包括鏡頭、紅外截止濾光片、圖像傳感器、時(shí)鐘同步與圖像處理編碼壓縮主板、電源及I/O網(wǎng)絡(luò)接口板，在所有的構(gòu)成部件中，最為關(guān)鍵的是圖像傳感器，其指標(biāo)優(yōu)秀與否直接影響到高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)畫面效果。目前市場(chǎng)上大多數(shù)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)均采用CMOS作為感光元件，與CCD傳感器相比，其在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)上的應(yīng)用具有優(yōu)勢(shì)。

高清成像效果

目前，百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)只是行業(yè)內(nèi)對(duì)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的一個(gè)統(tǒng)稱，泛指百萬(wàn)及百萬(wàn)以上像素的高清攝像機(jī)，但業(yè)界尚未形成相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來定義百萬(wàn)像素和高清的關(guān)系。所謂百萬(wàn)像素，指應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的傳感器的有效像素?cái)?shù)達(dá)到百萬(wàn)以上，與此同時(shí)，此高清攝像機(jī)所輸出的現(xiàn)場(chǎng)畫面分辨率至少為1280×720。當(dāng)今主流的130萬(wàn)像素、200萬(wàn)像素，甚至更高的500萬(wàn)像素均屬于百萬(wàn)像素級(jí)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，輸出的圖像分辨率一般至少為720P(1280×720)或1080P(1920×1080)。

百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)所提供的視頻畫面是傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)時(shí)代所不能比擬的，清晰度的提高，圖像視野的擴(kuò)大，均為其最突出的優(yōu)勢(shì)。從當(dāng)前行業(yè)的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)來看，視頻畫面分辨率達(dá)到720P為高清是最基本的要求，甚至有些場(chǎng)合將其稱之為準(zhǔn)高清，因?yàn)閺膰?yán)格意義上講，1280×720的分辨率尚未達(dá)到百萬(wàn)像素。而通常被公認(rèn)的真正高清圖像，其視頻畫面分辨率需要達(dá)到1920×1080，即通常所說的1080P。

一方面，從分辨率數(shù)值對(duì)比來看：百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)提供的畫面分辨率有著數(shù)倍于傳統(tǒng)攝像機(jī)清晰度的優(yōu)勢(shì)。

在行業(yè)實(shí)際應(yīng)用中，客戶往往有著非常明確的監(jiān)控需求，以及所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)要求。如銀行柜員監(jiān)控，需要能夠清晰地看到每一個(gè)前來辦理業(yè)務(wù)的人員的面部;交通道路監(jiān)控，需要能夠清晰地看到每一個(gè)車道上通過的車輛的車牌號(hào)。為了滿足這些特殊的需求，采用傳統(tǒng)的非高清監(jiān)控方式，往往需要針對(duì)每一個(gè)柜員，每一個(gè)車道單獨(dú)安裝一臺(tái)攝像機(jī)，以期縮小監(jiān)控視野，保證監(jiān)控目標(biāo)的清晰度。

在應(yīng)用百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)之后，可以使用一臺(tái)百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)代替多臺(tái)非高清攝像機(jī)，并能達(dá)到需要同時(shí)使用多臺(tái)傳統(tǒng)攝像機(jī)才能達(dá)到的監(jiān)控效果。

三車道的道路監(jiān)控，如果使用標(biāo)清D1分辨率格式的攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，如需獲取到清晰的車牌信息，就需要分別針對(duì)每個(gè)車道安裝1臺(tái)攝像機(jī)，共需要3臺(tái)攝像機(jī)才能將整條車道完全監(jiān)控。而使用百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)攝像機(jī)對(duì)三車道的監(jiān)控，并且獲取清晰的車牌信息，高清監(jiān)控方案中，對(duì)3車道僅需要1臺(tái)高清攝像機(jī)就可完成監(jiān)控。

除了視頻畫面清晰度的高低以外，實(shí)際應(yīng)用中還有一個(gè)很重要的要求，即視頻畫面的實(shí)時(shí)性，以PAL制式來看，需要達(dá)到25幀/秒的傳輸及播放幀率。當(dāng)前市場(chǎng)上大多數(shù)百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)在720P或1080P分辨率格式下均能夠達(dá)到25幀/秒的高幀率傳輸及呈現(xiàn)，而達(dá)到2560×1920分辨率的超高清攝像機(jī)大多還無法實(shí)現(xiàn)此種清晰度下的實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。

百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)的出現(xiàn)無疑給廣大使用者帶來了極大的便利，也使得安防監(jiān)控質(zhì)量有了很大的提升，同時(shí)也在不斷使傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)加速退出現(xiàn)有市場(chǎng)。面對(duì)百萬(wàn)高清攝像機(jī)的諸多優(yōu)勢(shì)，那么在實(shí)際應(yīng)用中是否要選擇像素越高的攝像機(jī)監(jiān)控效果就越好呢?其實(shí)不然，百萬(wàn)像素高清固然帶來畫面質(zhì)量的提升，但同時(shí)也應(yīng)該看到其帶來的網(wǎng)絡(luò)帶寬占用的增加，以及存儲(chǔ)空間需求的提升，比如1080P的高清畫面，在清晰度方面五倍于標(biāo)清D1畫面，D1分辨率傳輸下，僅需要1M的帶寬即可進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)，而1080P的高清傳輸則需要高達(dá)6M的碼率進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。因此，在使用百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)進(jìn)行高清監(jiān)控方案建設(shè)的時(shí)候，需要綜合考慮傳輸和存儲(chǔ)的投入，選擇最合適的高清攝像機(jī)，而并非一味的選擇五百萬(wàn)像素，甚至于千萬(wàn)像素產(chǎn)品;或許130萬(wàn)、200萬(wàn)像素的攝像機(jī)才是最適合的選擇。

智能化應(yīng)用

縱觀現(xiàn)在市場(chǎng)上的百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)，不乏具有各類不同特性的機(jī)型，而其與高清攝像機(jī)搭配的特色功能莫過于與智能視頻分析技術(shù)的融合，成為高清攝像機(jī)發(fā)展的一大亮點(diǎn)，如智能高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，將智能視頻分析技術(shù)與百萬(wàn)像素高清進(jìn)行了有機(jī)的融合。

智能視頻分析技術(shù)已成為當(dāng)今技術(shù)發(fā)展的主流方向，不斷得到廣泛的應(yīng)用，此處不對(duì)此項(xiàng)技術(shù)做具體剖析，而主要探討智能與高清雙劍合璧的應(yīng)用。

百萬(wàn)像素帶來了高清晰的畫面質(zhì)量，將視頻監(jiān)控帶入了高清監(jiān)控時(shí)代，但并未改變傳統(tǒng)的被動(dòng)監(jiān)控模式。

現(xiàn)場(chǎng)圖像的高清顯示固然給監(jiān)控人員帶來了高清畫質(zhì)的直觀體驗(yàn)，但仍無法改變眾多監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的無重點(diǎn)觀察、容易遺漏等被動(dòng)局面。再清晰的畫面，如果在出現(xiàn)警情的時(shí)候不能給監(jiān)控人員第一時(shí)間收到警訊，其有效價(jià)值將大打折扣。利用智能視頻分析的預(yù)警功效，第一時(shí)間將有警情的高清畫面彈出，其監(jiān)控效率將大大提高。

在傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)監(jiān)控時(shí)代，由于攝像機(jī)本身并不具備進(jìn)行視頻處理的DSP芯片，因此無法將智能視頻分析算法嵌入到攝像機(jī)內(nèi)，要想實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控，需要額外增加智能視頻分析設(shè)備，成本和維護(hù)投入均較大。而百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)的出現(xiàn)，其本身具有視頻處理的DSP芯片即主板，因此可以實(shí)現(xiàn)將智能視頻分析算法嵌入到百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)中。由于智能視頻分析算法將占用DSP的處理能力，為了不影響視頻壓縮，保證視頻畫面的質(zhì)量，同時(shí)也為了保證智能視頻分析算法有充足的運(yùn)算資源以達(dá)到較高性能，部分廠家采用雙DSP芯片的方式，一方面保證百萬(wàn)高清畫質(zhì)，另一方面保證智能視頻分析的性能。

基于百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)，為智能視頻分析功能的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。眾所周知，智能視頻分析是基于圖像進(jìn)行分析事件，其前提就是圖像，圖像清晰與否直接決定了事件分析的準(zhǔn)確性。百萬(wàn)像素的出現(xiàn)為智能分析提供了高清晰的圖像來源，智能視頻分析的精度也因此而大幅提升，目前已經(jīng)有廠家將智能視頻的分析精度精確到了3×3像素大小，如果沒有一個(gè)高清晰的視頻源做保證，這樣的精度是很難實(shí)現(xiàn)的。百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)的出現(xiàn)，不僅為我們?nèi)庋郾O(jiān)控提供了高清晰圖像，同時(shí)為設(shè)備智能分析提供了高清晰度分析源，便于監(jiān)控智能化。

百萬(wàn)像素和智能分析無疑是現(xiàn)今監(jiān)控市場(chǎng)的兩大熱門主題，二者合二為一，無論從產(chǎn)品形態(tài)還是從方案實(shí)用性上來看，都是最高效和實(shí)用的組合，筆者認(rèn)為其也必將是未來的發(fā)展方向。

隨著視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，芯片技術(shù)的提升，視頻壓縮比不斷提升，同樣畫面質(zhì)量的情況下所耗用的網(wǎng)絡(luò)帶寬以及所占用的存儲(chǔ)空間將降低，在不斷滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需求的同時(shí)，趨向于一種自我的完美實(shí)現(xiàn)。它深刻地影響著監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，也將深刻地改變我們的生活方式。屆時(shí)百萬(wàn)像素高清攝像機(jī)的應(yīng)用將更普及，500萬(wàn)甚至千萬(wàn)像素高清攝像機(jī)也勢(shì)必將逐步得到普及應(yīng)用。