高清摄像机的技术发展趋势浅谈

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　　去年，高清摄像机及高清监控系统仍处于一个起步、探索阶段，今年，高清摄像机便遍地开花，几乎每家安防企业都推出了高清系列监控产品，高清技术实现大跨步，高清摄像机及高清监控系统都更上了一层楼。高清监控市场目前主要是模拟高清、网络高清和数字高清，后两者正是当今安防领域发展得如火如荼的两种高清监控模式，市场上也有诸多细分，包含了百万高清、200万高清、300万高清、400万高清，甚至500万高清，笔者在此浅议200万像素以上的高清摄像机技术发展路线。

　　高清监控市场的需求

　　人们为何对高清的追求乐此不疲?每一个监控系统，人们都希望能够发挥如同人眼和大脑一样的功能，不仅能清楚地看到视野所及的场景，还能判别场景中的每一个现象和动作，因此想要“看得更清”和“看得更多”的需求便成为每一个安防人的追求。

　　看得更清：从标清到高清的发展，是人们对“看得更清”的最好证明。从北京奥运会、上海世博会到广州亚运会、深圳大运会，世界级的活动盛世将高清监控的应用逐步深化和拓展，越来越高像素的摄像机被研究开发出来，高清化的普及应用势在必得。

　　看得更多：“看得更清”赋予了“看得更多”的可能，可以从两个方面分析，一个是看的范围更大，能够像人眼一样清晰看到上下左右180°空间里的所有细节和事物，一个是看到的细节更多更全，能够清晰捕捉到画面内更多的信息，为“我”所用。

　　那么，想要看得更清、更多，超高清摄像机的技术发展路线是怎样的呢?

　　高清基础核心技术模块加速推进

　　高清技术是“看得更清”的基础。在过去几年，行业内积累了很多关键技术，高清技术在一步步的探索中亦得到很大发展，其核心包含了机芯模块、高清编码模块等。

　　200万像素以上的高清摄像机对高清机芯的要求比较高。高清机芯是集嵌入式系统技术、图像处理技术、镜头控制技术、自动聚焦技术等结合在一起的新技术，每一个模块都制约着机芯的发展。随着机芯镜头与传感器技术的发展，更多的技术融入进来，如宽动态技术、超低照度技术、智能分析技术等，更高分辨率、更高倍数、更低照度的机芯将满足用户更高的监控需求。

　　而在CMOS和CCD的选择上，目前CMOS比CCD更适合高清监控。随着CMOS传感器制程的改进，低照效果大为改善，已可以和CCD相媲美。高清摄像机像素越高，图像处理能力要求也越高。采用特殊制造工艺的CCD读出电路比较复杂，很难将A/D转换、信号处理、自动增益控制、精密放大和储存功能集成到一块芯片上，处理能力越高体积越大，而借助于大规模集成制造工艺，CMOS图像传感器能非常容易地把上述功能集成到单一芯片上，体积可以做得相当小。CCD由于信息读取速度慢、集成度低的特性，导致在200万以上像素的高清摄像机上很难实现全帧率，而且功耗大、发热量大、成本高。

　　在高清编码模块，主要以H.264应用最为广泛，其压缩比高，网络适应性强，可实现低带宽占用，同等画质下，H.264所占带宽比MJPEG和MPEG4要低30%左右。除高压缩比外，H.264可实现全高清画质、高帧率、多分辨率支持以及低编解码延时，应用于高清监控中再适合不过。目前大多数安防生产厂家的高清产品都采用的H.264高清编解码技术。

　　高清技术助力智能视频监控

　　智能视频分析技术与算法的有效性、画面的清晰度、背景复杂性、光照条件等因素都有着很大的关系。标清摄像机所能容纳的视频信息很少，由于图片的清晰度不够、环境条件的不足会影响例如行为识别、车牌识别、人脸识别等，这也直接影响相关部门对违法行为的判定以及刑事案件的线索收集。

　　随着智能视频分析技术的研究以及高清技术的发展，高细节、高清晰的画面能得到更多更准确的信息，实现更有效的智能视频监控，可应用于城市治安管理(如治安卡口信息识别、道口车辆查控、网吧人脸比对等)、大型活动安保(例如上海世博会园区出入口人像采集比对、虚拟水岸电子围栏等)、监所管理等业务领域。目前智能识别在治安卡口的应用比较多，如超高清摄像机可清晰记录车牌信息、车辆信息、车辆前排人员的人脸信息等，进一步拓展了高清卡口系统的应用。以下以高清卡口监控为例进行说明：

　　1、卡口高清监测记录

　　采用超高清摄像机抓拍技术，全天候24小时不间断地对车辆自动实时监测抓拍和记录，所拍图片可清晰辨别车辆类型、车牌号码、车牌颜色等内容，并提供一张高清晰图片作为全景(兼特写)图片，提供的图片可以叠加违法车辆的违法细节信息(如时间和日期、地点、速度等信息)；夜间采用智能频闪灯进行补光或采用强光抑制技术，可以根据拍摄图像中车辆特征的效果自动调整快门速度和曝光强度，抓拍车牌及司乘人员信息，获取高清晰图片。

　　2、车牌号自动识别

　　通过超高清摄像机与智能识别分析技术的结合，实时自动识别机动车辆牌照号码，抓拍和记录过往车辆/超速违法车辆图片。同时，可实时对通过车辆进行车牌识别与实时黑名单进行比对，发现可疑车辆时，实时报警提示；当报警发生时，自动将报警信息上传给指挥中心，同时以声音、图形及文字的方式提示中心值班人员，直到人员干预解除报警，所有报警信息同时生成日志记录到数据库中，方便以后查询和检索。

　　除此之外，高清卡口还可实现车辆流量控制、交通及违法数据上传、查询统计、流量分析、信息共享、系统检测功能等，在此不赘述。

　　高清技术与其它技术的结合应用

　　超高清摄像机与其它技术相结合，能最大效果得发挥高清的作用，例如与全景视频技术、t望式技术、强光抑制技术等结合应用，让我们看到更多、看得更明白，效率更高。

　　1、与全景视频技术的结合

　　高清全景摄像机主要有两种，一种是基于超广角鱼眼镜头的高清全景摄像机，一种是在单只高清摄像机中设计多个高清摄像头实现全景成像，主要以前者为主。高清赋予全景摄像机更深层次的含义，高分辨率的图像传感器对于全景摄像机而言不可或缺，其本身在全视角的优势令其拥有丰富的视频信息，因此信息处理量比较大，如果分辨率达不到一定的要求，图像放大后就会模糊不清，虽然实现了无盲点监控，但是却不能分辨监控物体和人物，达不到监控效果。因此，超高清摄像技术应用在全景监控领域是非常有价值的一项拓展。

　　2、与t望监控技术的结合

　　t望监控所拍摄的范围至少达到1公里以上，监控距离长，监控面广，所涉及的视频信息和所要处理的信息量都非常大，如果视频达不到高清效果，看不清远距离的物体，t望监控便形同虚设。t望监控技术与高清技术相结合，方能体现t望监控的价值。

　　例如迅通的t望式高清网络摄像机，采用2/3″高分辨率图像传感器，配高清电动高倍变焦透雾镜头，超长焦距变焦镜头，最大变焦达60倍，白天可视距离可达1.5公里，夜间可达1公里。同时支持照度反差平衡功能，宽动态范围达到120dB；整机采用先进的加固处理，抗恶劣环境，防尘、防水，防护等级高达IP66，适用于要求高清画质且监视距离远的条件下，如城市高空t望、平安城市建设、边境、公路、铁路、海事航道、机场、码头等远距离监控场合。

　　迅通t望式高清摄像机

　　3、与强光抑制技术的结合

　　强光抑制技术能有效抑制强光点直接照射造成的光晕偏大，视频图像模糊，能自动分辨强光点，并对强光点附近区域进行补偿以获得更清晰的图像。高清摄像机加入强光抑制滤光处理芯片，可以有效抑制迎面的强光。

　　例如迅通的超宽动态强光抑制高清网络摄像机，是高反差的环境和强光线条件下的理想摄像机，采用了先进的强光抑制技术(HLM)，针对普通摄像机在强光照射下，无法辨识强光下的图像的缺点而研发的最新技术，即使是在高对比度光照条件下也能提供更高质量的图像，使图像亮区和暗区部分场景的细节都清晰可见，并搭配超高速快门响应，可以捕捉到高速运动的物体，支持移动侦测和报警功能。在夜间监控道路车辆时，能较清晰的捕捉车辆车牌，适用于收费站、停车场出路口等高清卡口监控。

　　迅通强光抑制高清网络摄像机

　　结语

　　经历了2年时间，高清技术、带宽问题、存储问题一直在探索和不断改进中，高清市场正一步步的向前迈进，并在很多细分领域都得到了广泛应用。随着国内用户对高清的理解，高清正朝着蓬勃的趋势发展，更高像素的高清摄像机陆续推出市场，更重要的是，利用高清的优势和特色，与其它视频监控技术相结合，让高清为我们做到更多。