主頁（http://www.130131.com）：高清網(wǎng)絡(luò)攝像機技術(shù)的解析 近年來，高清視頻監(jiān)控技術(shù)逐步進入人們的眼簾，成為未來安防監(jiān)控領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的方向之一。越多來越多的廠商開始推出高清化的產(chǎn)品。其中，作為高清視頻監(jiān)控的“排頭兵”——高清網(wǎng)絡(luò)攝像機，更是受到廣大廠商的青睞，五花八門的產(chǎn)品層出不窮，各式各樣的技術(shù)名詞更是讓廣大用戶眼花繚亂。如何把握好高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的脈搏，了解其未來的發(fā)展方向?本文將從技術(shù)發(fā)展角度出發(fā)，對高清網(wǎng)絡(luò)攝像機未來的發(fā)展趨勢進行簡要的介紹和展望。 分辨率不斷提高 高清的定義，最早來源于數(shù)字電視領(lǐng)域。高清電視，又叫“HDTV”，是由美國電影電視工程師協(xié)會確定的高清晰度電視標(biāo)準(zhǔn)格式。電視的清晰度，是以水平掃描線數(shù)作為計量的，它將高清劃分為：720p格式(750條垂直掃描線，720條可見垂直掃描線，16∶9，分辨率為1280×720，逐行/60Hz，行頻為45KHz);1080i格式(1125條垂直掃描線，1080條可見垂直掃描線，16∶9，分辨率為1920×1080，隔行/60Hz，行頻為33.75KHz);1080p格式(1125條垂直掃描線，1080條可見垂直掃描線，16∶9，分辨率為1920×1080，逐行掃式)。 監(jiān)控行業(yè)借鑒了廣電行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。上海市于2010年9月頒布了國內(nèi)第一個針對安防監(jiān)控用數(shù)字?jǐn)z像機的地方性技術(shù)規(guī)范，規(guī)范中將數(shù)字?jǐn)z像機按清晰度由低到高分為A、B、C三級。其中，B級要求分辨率≥1280×720，C級要求分辨率≥1920×1080。可見，720p和1080p已經(jīng)成為業(yè)界高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的一種標(biāo)準(zhǔn)。 然而，有的廠商對于高清網(wǎng)絡(luò)攝像機還有著其它的命名方式，比如百萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機，200萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機等等，這可以理解為“非標(biāo)準(zhǔn)”命名，它和“標(biāo)準(zhǔn)”有一定關(guān)聯(lián)，但不能簡單對應(yīng)。比如，720p的像素為92.16萬，1080p的像素為207.36萬，可以分別叫做百萬像素和200萬像素，但常見的130萬像素其實際分辨率為1280×1024，雖然也具有較高清晰度，但并不符合廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 就分辨率而言，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的發(fā)展可以說是一日千里，除了目前接觸較多的百萬像素、130萬像素、200萬像素外，300萬像素、500萬像素、800萬像素的產(chǎn)品已經(jīng)在市場上出現(xiàn)，甚至千萬及千萬以上像素的產(chǎn)品也開始在監(jiān)控行業(yè)中露出端倪。可以說，人們在追求看得更清楚的路上將永不止步。 COMS逐漸取代CCD 感光器件是攝像機最為核心的部件，目前普遍采用的主要有CCD(Charge CoupledDevice，感光耦合元件)和CMOS(Complementary Metal-OxideSemiconductor，互補性氧化金屬半導(dǎo)體)兩種。兩者都是利用光敏二極管(photodiode)進行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，而其主要差異是數(shù)字信號傳送的方式不同。CCD在數(shù)據(jù)傳送時不會失真，因為各個像素的數(shù)據(jù)是逐點傳輸?shù)捷敵龆嗽龠M行放大處理;而CMOS傳感器是每個像素都有放大器，其放大效果保持均衡很困難，因而最后整合會產(chǎn)生噪聲。也正由于其數(shù)據(jù)傳輸方式不同，CCD與CMOS傳感器在效能與應(yīng)用上也有諸多差異。通常認(rèn)為CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器，而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點。 針對CMOS傳感器性能的不足之處，業(yè)界正在通過不斷的技術(shù)革新加以改善，其中最主要的技術(shù)突破點在于低照度條件下的成像性能提升和降低圖像中的噪聲信號。 以提升低照度性能而言，業(yè)界提出了微透鏡(MicroLens)陣列技術(shù)，讓更多的光能導(dǎo)入到CMOS傳感器的每個像素(光電二極管)上，從而增加感應(yīng)的亮度，不過微透鏡技術(shù)已屬微機電系統(tǒng)(MEMS)的層次，而非原有的單純半導(dǎo)體電路層次，所以挑戰(zhàn)難度的增加自是不難想像。 對于降低圖像中的噪聲信號，一種做法是對原有半導(dǎo)體制程進行改進，在CMOS電路的硅表面上摻入雜質(zhì)，以此形成一個針扎層(PinningLayer)，此結(jié)構(gòu)可將光吸收到硅晶片的內(nèi)部，進而降低(光電二極管)表面的噪聲，此種作法也稱為針扎光電二極管(PinnedPhotodiode)。目前此種作法確實改善了噪聲問題，使圖像品質(zhì)提升，不過現(xiàn)階段此種制程也會增加晶片的制造成本。 隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS傳感器的性能正在得到快速提升。此外，盡管相同尺寸的CCD傳感器分辨率優(yōu)于CMOS傳感器，但如果不考慮尺寸限制，CMOS傳感器在成品率上的優(yōu)勢可以有效克服大尺寸感光原件制造的困難，這樣CMOS傳感器在更高分辨率下將更有優(yōu)勢。另外，CMOS傳感器響應(yīng)速度比CCD快，因此更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點。 從市場方面來看，CCD的傳統(tǒng)生產(chǎn)廠商SONY已經(jīng)開始把重心移向了CMOS傳感器，不但研發(fā)出了ClearVidCMOS技術(shù)，推出了Exmor系列的高清CMOS產(chǎn)品，在其生產(chǎn)的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機中更是幾乎清一色地采用了CMOS傳感器，這也許可以看作是CMOS傳感器的一個階段性勝利。 ISP(Image Signal Processing)被編碼芯片集成 要實現(xiàn)良好的圖像質(zhì)量，除了前端鏡頭、傳感器部分對光線的處理，影像處理部分也是高清網(wǎng)絡(luò)攝像機中不可忽視的一環(huán)。通常情況下，傳感器部分設(shè)置有內(nèi)嵌的圖像處理芯片處理一些較簡單的功能，而較復(fù)雜的自動曝光、自動白平衡以及自動對焦等功能則必須通過后端ISP處理，以獲得良好的影像效果。 傳統(tǒng)的ISP是通過專門的ASIC或者DSP加以實現(xiàn)，隨著技術(shù)的發(fā)展，后端的編碼芯片已經(jīng)越來越多的將ISP的功能加以集成。 以TI的DM36×平臺為例，其中視頻處理子系統(tǒng)(VPSS)中包含了CCD或CMOS傳感器的控制器，直接接收原始視頻信號，然后由集成的ISP進行預(yù)處理，其中有H3A處理(即自動曝光AE、自動白平衡AWB、自動聚焦AF)、鏡頭畸形校正模式(LDC)處理、硬件人臉檢測引擎、影像協(xié)處理器(IMCOP)、影像處理加速器(IPIPE)，以及增強型屏幕疊加顯示(OSD)等等。 通過集成ISP，不但可大幅降低系統(tǒng)成本，更能大大增強視頻的穩(wěn)定性，優(yōu)化影像在光學(xué)方面的性能。這對于提升高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的成像品質(zhì)具有及其重要的作用。 智能分析功能更加實用 智能化是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，其本質(zhì)在于從模擬或數(shù)字視頻流中自動跟蹤并識別對象，分析運動并提取有用視頻信息。對網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控而言，前端攝像機的智能化具有極其重要的實用價值。例如異常報警錄像，就是將所監(jiān)控的視頻圖像，經(jīng)過前端智能網(wǎng)絡(luò)攝像機的分析識別后，只將有異常的圖像傳輸?shù)胶蠖巳ビ涗浥c顯示，因而可大大減輕網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，有效地節(jié)省帶寬資源。另一方面，在有智能網(wǎng)絡(luò)攝像機的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)后端，就只需集中對前端攝像機發(fā)送過來的目標(biāo)數(shù)據(jù)信息進行管理，而不需要對視頻信號進行處理與識別，所以后端系統(tǒng)不需要昂貴的設(shè)備也能完成高效的智能視頻分析。由于后端只有前端發(fā)送來的預(yù)/報警事件的關(guān)聯(lián)畫面顯示，使監(jiān)控中心工作人員能夠很輕松地完成整個系統(tǒng)的監(jiān)視，而這種關(guān)聯(lián)錄像的功能，也使錄像搜索和回放變得簡單迅速，從而節(jié)省了寶貴的時間。
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