高清摄像机在不同行业的应用趋势探讨

　　近几年，随着网络通信技术、编解码技术、存储技术、视频信号处理芯片技术的发展，网络摄像机在视频监控领域的迅速发展。数字安防监控经历了近5年的发展之后，目前，很多行业的监控系统进入系统升级换代阶段，但很多用户在传统模拟视频监控系统和新兴的全网络监控系统之间依然举棋不定，尽管国际国内各厂家都在努力的宣扬网络视频监控、高清监控的种种优势，但对于传统“惯”了的某些行业，没有“硬”技术，没有“实”案例，很难实现网络监控系统的推广。本文结合高清摄像机在平安城市、智能交通和电力行业等代表领域的一些成功应用案例来分析高清监控应用的特点、难点，并对IP高清摄像机产品的选型给予建议。

　　一、IP高清摄像机的优势与面临的难题

　　经过多年的市场推动，人们对于网络摄像机的优势已经早有所闻，网络摄像机具有的优势主要包括以下方面：

　　信号处理更高效：编码前置，原始图像到编码压缩距离大大缩短，有效减少信号损失;

　　直接采用或间接采用逐行扫描技术：有效增强了对动态图像的还原能力，减少图像失真;

　　网络供电(PoE)：单根网线即可传输数据，又可用于供电，布线便捷，长期来看能有效降低维护成本;

　　支持双向音频：可提供高压缩比的音视频复合流，也有集成音频采集和扬声器的产品，满足多样的音频采、语音对讲需求;

　　多种功能的集成便利：为智能分析、报警联动、WIFI、3G、ISP技术等技术的集成提供了较为开放的平台;

　　信息安全：网络摄像机可用数据加密、水印技术和认证技术对视频信息进行安全管理，通过视频检测、报警联动机制防止网络中断、人为破坏等故障发生;

　　标准化：网络摄像机可便捷集成PSIA，ONVIF等国际标准协议，有力推进视频监控国际标准化进程;

　　高清晰度：网络摄像机是高清监控的基础，从100万像素到500万像素，甚至将来800万像素、1000万像素的推广将为各行业细节监控提供技术支撑，为高清监控提供基础保障。

　　虽然具备上述优势，但新老系统的技术差异，也使得高清摄像机在应用中还面临着一些阻碍和难题。例如系统更新时，存在模拟摄像机与高清摄像机混用而难以兼容的情况;另外，高清网络摄像机的高清图像传输需要更大的网络带宽;海量高清图像数据使得存储空间迅速扩张;海量数据的检索也成为焦点，再加上有些方案设计人员对网络摄像机认可度不高等原因，使得高清摄像机在推广过程中遇到很大的障碍。

　　二、IP高清摄像机在典型行业的应用特征分析

　　随着国内外安防企业在核心技术和产品解决方案上的共同努力，IP高清监控摄像机的产品功能不断完善，IP高清监控系统的整体性能更加优化，从而极大的推动了高清摄像机在平安城市、电力、交通、司法等行业的应用与普及。

　　1、平安城市对IP高清摄像机的功能需求及产品选型

　　在平安城市建设中，对摄像机的要求，从标清扩展到高清，从白天监控扩展到夜间监控，部分场景要求云台控制灵活和远距离监控。例如在世博安保项目中占“重中之重”地位的上海浦东城区高清监控覆盖项目，该项目总投资逾10亿人民币，是截止目前国内最大单一视频监控 项目，也是全球最大的高清监控项目。此项目有超过一万余个监控点，大规模采用了高清技术，成为中国监控市场上第一个名副其实的大型高清监控工程。项目采用了hikvision 200万像素的高清摄像机，具有1/1.8”CCD传感器，分辨率高达1600×1200，部分采用HD-SDI接口摄像机。大尺寸CCD传感器，具有高灵敏特点，能在星光照度环境下提供低噪声的优质图像，此款CCD也是提供高清分辨率的基础，同时CCD在图像保真性能上有着不可取代的优势。另外，在实时性要求高，网络安全控制严格的点位，采用HD-SDI接口摄像机，传输800Mb的裸数据，接入后端SDI编码器，这样既满足了高清晰度，高实时性的要求，又避免了公安监控专网IP外漏的风险。

　　如果既有高清要求，又有云台控制的要求，那么就需要采用高清智能球机。以重庆市智慧城市建设为例，要求以物联网技术为基础，通过视频监控系统、数字城管设备、便携式采集设备等系统的融合，实现随时随地感知、测量、捕获和传递信息。这里要求对城市每个角落的每个信息进行实时高清监控，这样必然要采用固定高清枪机和高清智能球机配合使用。项目中要求采用1/3″ CCD，支持18倍光学变倍，最大分辨率可到1280×960。在城市道路监控中对车辆监控尤其体现了智能球机的优势，高速云台动作可以灵活掌控城市角落，高清晰画质，可以使捕获信息有效性大大提高。

　　2、城市道路监控对IP高清摄像机的功能需求

　　与平安城市监控不同，道路交通监控除了要求高分辨率外，还要求摄像机有完整的接口，智能算法的集成和高效的ISP曝光控制。这些功能的优劣直接影响到了项目实施的调试难度和用户使用过程中的便利程度以及后期维护的难度。在江苏省全省道路监控项目中，使用了2/3”CCD，支持2-3车道卡口和电警抓拍需求，同时提供25F/S的实时图像，智能识别算法集成在摄像机内，拥有完善的图像亮度控制机制。高清摄像机提供了完整的接口，可兼容多种触发方式，同时支持本地存储;大尺寸CCD，提供高清1080P图像;算法前置加快分析实时性，为案件和事故处理节省了宝贵时间;提供抓拍图片的同时，可提供实时1080P图像，1机多用，节省了成本和维护成本;集成灵活的ISP曝光控制机制，可以适应所有道路场景，解决顺逆光曝光难题，并通过同步有效控制了道路信号等偏色等问题。自主研发的ISP算法可以灵活的调整，增加了对多变场景的适应性，同时具有应对即时，定制周期短的优势。

　　3、IP高清摄像机有助于电力系统细节查看

　　高清摄像机在电力系统中的应用也是基于精确自动控制要求而得以推广的。正是高清摄像机、高清网络智能球机，解决了从看轮廓到看细节的难题，而广泛应用于电站刀闸自动控制监控、控制室环境气体量监控、电厂周界监控等。

　　三、技术革新推动IP高清摄像机的发展进程

　　在高清摄像机的效果提升进程中，ISP技术的革新起到了巨大的作用。ISP技术涵盖了增益控制、白平衡、噪声控制、曝光控制等技术。ISP从高清摄像机辅助技术逐渐演变为关键技术。例如通过3D数字降噪功能可以使CMOS高清摄像机在低照度环境下获取比同尺寸CCD相同甚至更优质的图像，再加上CMOS有着较高的动态范围，使CMOS产品在高清摄像机的地位越来越重要。通过降噪的图像使视频数据量大大减少，从而降低对网络带宽和存储的压力。

　　随着高清摄像机的在平安城市、电力、交通行业的应用，出现了网络带宽不足，网络设备兼容性难题，存储压力大，数据查询难度大等各种各样的问题，但通过行业同仁的努力，逐渐将问题解决:双码流技术解决带宽问题;通过统一协议和接口解决兼容问题;采用NVR前端分散存储+中心选择性存储方式解决存储安全隐患、中心存储压力大问题;通过录像标记、事件录像、智能检索等功能解决海量数据查询问题。将来随着技术的发展仍将遇到新的问题，但总会有新的技术去解决，问题的出现已经不能阻挡高清摄像机的普及和高清网络系统的全面更新。