主頁(yè)（http://www.130131.com）：高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)解析
【中國(guó)集群通信網(wǎng)】有部分客戶常常這樣抱怨：一個(gè)規(guī)模很大的監(jiān)控系統(tǒng)卻在需要的時(shí)候連一個(gè)人臉都看不清楚;或者說(shuō)：偏偏到了事件的重要過(guò)程，攝像機(jī)卻看不清了。 如何傳輸保證質(zhì)量的視頻圖像，成為了視頻監(jiān)控系統(tǒng)面臨的重要問(wèn)題。傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控?cái)z像機(jī)由于受NTSC/PAL制的限制，最多只能提供4CIF(約40萬(wàn)像素)的分辨率，往往難以保證足夠的圖像細(xì)節(jié)，有限的甚至缺乏的視頻分析能力也很難為監(jiān)控人員提供足夠清晰的圖像細(xì)節(jié)。而若要保證視頻圖像細(xì)節(jié)的清晰度，則攝像機(jī)的監(jiān)控范圍又會(huì)受到限制，這往往就意味著需要增加更多攝像機(jī)才能保證監(jiān)控的有效覆蓋范圍。如何做到圖像細(xì)節(jié)和監(jiān)控覆蓋范圍二者兼顧兼得，是傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)遇到的一大挑戰(zhàn)。 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控具有更高的圖像高分辨率，安裝部署便捷，支持PoE，節(jié)省線纜，輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控訪問(wèn)，嵌入式智能分析功能，靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)以及開(kāi)放性良好等傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢(shì)。其中，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控可以獲得高清高分辨率的圖像，這無(wú)疑提供了更多的圖像細(xì)節(jié)，以更清晰地識(shí)別人臉、物體，以獲得更為全面的視頻信息，這一點(diǎn)成為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的一大發(fā)展趨勢(shì)和優(yōu)勢(shì)所在。 縱觀工業(yè)科技的發(fā)展歷程，如電話、電視、計(jì)算機(jī)等科技，推動(dòng)其前生的主要驅(qū)動(dòng)力是消費(fèi)品市場(chǎng)的需求和發(fā)展。 目前，TV市場(chǎng)正迅速向高清電視(HDTV)發(fā)展，這種變化顯著改善了圖像質(zhì)量和色彩保真度。與傳統(tǒng)模擬TV相比，HDTV的分辨率最高可達(dá)到前者的五倍，線性分辨率可達(dá)到前者的兩倍。此外，HDTV還具有寬屏格式和DVD質(zhì)量音頻。 高清與百萬(wàn)像素的區(qū)別 隨著客戶紛紛要求更高圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這種發(fā)展已往開(kāi)始影響視頻監(jiān)控市場(chǎng)。更清晰、更逼真的圖像正是監(jiān)控行業(yè)長(zhǎng)期苦苦追尋的，尤其是在那些具有移動(dòng)對(duì)象或精確識(shí)別至關(guān)重要的行業(yè)應(yīng)用中。 值得注意的是，在視頻監(jiān)控領(lǐng)域尤其是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控領(lǐng)域，一個(gè)經(jīng)常聽(tīng)到的技術(shù)名詞叫“百萬(wàn)像素”，而百萬(wàn)像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以滿足其中的一些要求。然而，“百萬(wàn)像素”概念并不是一個(gè)公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，只是行業(yè)采用的一個(gè)最佳實(shí)踐，它具體指數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的圖像傳感器元素的數(shù)量。由于高分辨率往往伴隨著大量的圖像數(shù)據(jù)，這常常會(huì)影響幀速率。 因此，百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)通常強(qiáng)調(diào)的是圖像的分辨率，而在圖像的幀速上往往達(dá)不到實(shí)時(shí)的要求(25/30fps)。所以，僅僅強(qiáng)調(diào)百萬(wàn)像素，甚至將高清與百萬(wàn)像素等同起來(lái)，是目前監(jiān)控行業(yè)常見(jiàn)的誤區(qū)。 相比之下，滿足任何給定HDTV 標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一定能夠提供某種分辨率、幀速率和色彩保真度，從而始終確保視頻質(zhì)量。 HDTV標(biāo)準(zhǔn)不僅定義了分辨率的要求(720P，1080i/P)，同時(shí)也定義了全幀速的要求(25/30fps)，以及色彩保真度的要求。并且，HDTV還定義了16:9的寬屏格式。 高清的標(biāo)準(zhǔn)化和格式 MPEG-1壓縮標(biāo)準(zhǔn)的引入為數(shù)字TV奠定了基礎(chǔ)，并且刺激了現(xiàn)代TV標(biāo)準(zhǔn)在全球范圍內(nèi)的開(kāi)發(fā)。 當(dāng)今，最重要的HDTV標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)是美國(guó)電影電視工程師協(xié)會(huì)(SMPTE)。該組織是電影、電視、視頻和多媒體的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)和權(quán)威實(shí)踐領(lǐng)域公認(rèn)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，目前已定義了兩個(gè)最重要的標(biāo)準(zhǔn)：SMPTE 296M與SMPTE 274M。 從根本上說(shuō)，SMPTE 296M定義了采用逐行掃描的1280x720像素分辨率，而SMPTE 274M定義了采用隔行或逐行掃描的1920x1080像素分辨率。 有了諸如MPEG-2與H.264的數(shù)字壓縮方法，一條模擬TV頻道的帶寬足以傳輸高達(dá)5個(gè)常規(guī)數(shù)字TV頻道，或使用逐行掃描的2個(gè)HDTV頻道。 HDTV通常采用16:9的寬屏縱橫比，以及帶有逐行掃描的1920像素水平分辨率。因此，這就實(shí)現(xiàn)了2,073,600 (1920x1080)像素的幀分辨率。幀速率可以變化，而且在字母p后指定，例如：1080p30或1080p50。 其他HDTV格式為1080i與720p。屏幕縱橫比對(duì)所有三種格式都是一樣的，即16:9。1080i用隔行掃描顯示1920x1080行，而720p用逐行掃描顯示1280x720 (921,600)像素。 高清技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用 毫無(wú)疑問(wèn)，高清(HDTV)的引入對(duì)于視頻監(jiān)控領(lǐng)域進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段具有十分重要的里程碑意義。 采用逐行掃描時(shí)，具有HDTV性能的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)了真色彩表示和清晰的圖像，即使對(duì)象快速移動(dòng)。這使得HDTV成為那些需要更多圖像細(xì)節(jié)的監(jiān)控場(chǎng)所最具吸引力的一個(gè)解決方案。 這種質(zhì)量發(fā)展是人們一直苦苦追尋的目標(biāo)，然而直到視頻壓縮技術(shù)發(fā)展到一定水平時(shí)才得以實(shí)現(xiàn)。H.264標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)需要許可證才能使用的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，可降低數(shù)字音頻文件的大小，同時(shí)不會(huì)影響圖像質(zhì)量。與Motion JPEG格式相比，數(shù)字音頻文件的大小可減小80%，而與MPEG-4 Part 2相比，可減小50%。 由于其靈活性以及帶寬和存儲(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性，H.264有望比以前的壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用范圍更廣泛。H.264是在視頻監(jiān)控中引入HDTV的先決條件。同時(shí)，有效的壓縮實(shí)現(xiàn)了高分辨率、高幀速率和16:9屏幕縱橫比。 在以往，高分辨率、高質(zhì)量的圖像需要消耗更多的攝像機(jī)圖像芯片的處理資源，因此，受制于有限的攝像機(jī)芯片處理能力，相對(duì)算法簡(jiǎn)單的M-JPEG成為高分辨率攝像機(jī)的壓縮算法，然后帶來(lái)非常高的視頻占用帶寬，甚至高達(dá)20Mbps~30Mbps;而隨著芯片技術(shù)的迅猛發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了高效的H.264壓縮技術(shù)與HDTV高清視頻的結(jié)合，則完全將高清視頻所需的帶寬控制在完全可以接受的范圍內(nèi)，這也使高清監(jiān)控的可用性大大提高。 用戶可以選擇從不同的角度在高清視頻監(jiān)控中獲益。首先，16:9的寬屏格式使得視頻監(jiān)控的有效覆蓋范圍大大提高，如果將4:3縱寬比的傳統(tǒng)攝像機(jī)安裝在走道或出入口的吊頂上，則近1/3的監(jiān)控區(qū)域?qū)χ旎ò暹@樣的無(wú)效監(jiān)控區(qū)域，而真正覆蓋走道或門(mén)的區(qū)域則只剩下2/3;相反，16:9寬屏格式的攝像機(jī)則有效提高了攝像機(jī)在橫向上的覆蓋范圍，提高攝像機(jī)的有效監(jiān)控區(qū)域。 另外，也可以靈活運(yùn)用攝像機(jī)圖像的旋轉(zhuǎn)，提高諸如道路監(jiān)控的有效監(jiān)控范圍。 從像素的角度分析，高清攝像機(jī)也大大提高了視頻圖像的清晰度和單位面積的像素覆蓋。以人臉的識(shí)別為例，從像素的角度來(lái)說(shuō)，一張相對(duì)清晰的人臉在水平上需占用約60-80個(gè)像素，而選用高清的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)卻可以使用2-3倍的像素來(lái)描述一個(gè)相同的物體，這無(wú)疑大大提高了圖像的清晰度，提供了更多的細(xì)節(jié)信息，這對(duì)于識(shí)別物體、人臉甚至事件過(guò)程都有極大的幫助。
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