目前，視頻監(jiān)控正在往第四代——智能視頻監(jiān)控發(fā)展。不論是全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，還是全數(shù)字的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像機都起到了非常關(guān)鍵的作用——視頻采集。本文就網(wǎng)絡攝像機的技術(shù)特點進行探討，與讀者分享。
文/杭州?？低晹?shù)字技術(shù)有限公司
視頻監(jiān)控最早起源于西方國家，我國視頻監(jiān)控的興起是在上世紀八十年代末，但經(jīng)過短短二十多年的發(fā)展，目前中國已經(jīng)成為全球第二大監(jiān)控市場。
視頻監(jiān)控在我國大致經(jīng)過了三代的發(fā)展。第一代，是以矩陣為核心的全模擬視頻監(jiān)控時代；第二代，是矩陣加DVR/NVR的模數(shù)結(jié)合時代；第三代，是以網(wǎng)絡攝像機和視頻服務器為核心的全數(shù)字監(jiān)控時代。目前，視頻監(jiān)控正在向第四代——智能視頻監(jiān)控發(fā)展。不論是全模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，還是全數(shù)字的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像機都起到了非常關(guān)鍵的作用——視頻采集。
模擬攝像機和網(wǎng)絡攝像機
傳統(tǒng)的模擬攝像機，由CCD傳感器對圖像進行采集。通過CCD攝像機進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、圖像處理（內(nèi)部DSP）、數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后輸出模擬信號。攝像機輸出的圖像可作不同的應用，如可與矩陣相連，通過視頻切換進行顯示；也可以與DVR相連，進行數(shù)字化存儲；也可以與DVS相連，壓縮后通過IP網(wǎng)絡進行傳輸?shù)取?
網(wǎng)絡攝像機采用了全數(shù)字化處理技術(shù)，CCD傳感器采集圖像，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號；如果使用CMOS傳感器（集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換與DSP），則可直接輸出數(shù)字信號，后續(xù)的處理和傳輸全部采用數(shù)字信號。這種全數(shù)字化的處理方式無需經(jīng)歷數(shù)次的模數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，從而避免了多次轉(zhuǎn)換可能導致的圖像質(zhì)量損耗。采用全數(shù)字接口，避免了信號的干擾、傳輸距離的限制問題。
模擬攝像機在技術(shù)上較成熟，品種也非常豐富，應用已相當普遍，但如果要實現(xiàn)長距離傳輸，需要借助于其它設(shè)備，如光端機，或視頻服務器。網(wǎng)絡攝像機的集成度較高，可直接接入IP網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)視頻的網(wǎng)絡傳輸。對于單點網(wǎng)絡接入方式，網(wǎng)絡攝像機比模擬攝像機＋視頻服務器，在成本方面更具有優(yōu)勢。
網(wǎng)絡攝像機的技術(shù)特點
從硬件結(jié)構(gòu)上來說，網(wǎng)絡攝像機是在模擬攝像機的基礎(chǔ)上集成了視頻壓縮和網(wǎng)絡傳輸處理模塊，所以兼具模擬攝像機和視頻服務器的技術(shù)特點，卻不是二者的簡單組合，獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn)方式?jīng)Q定了它有著自身的技術(shù)特點。
1、視頻壓縮
視頻壓縮是網(wǎng)絡攝像機最基本的技術(shù)要求，目前，網(wǎng)絡攝像機的視頻處理芯片以ASIC為主，視頻壓縮采用MPEG-2、M-JPEG、MPEG-4和H.264等標準，其中以H.264為主流。近期，基于TI Davinci芯片的網(wǎng)絡攝像機已經(jīng)面市，Davinci是一個SoC系統(tǒng)，具有ASIC高效處理的特點，同時又兼顧了CPU、DSP的創(chuàng)新靈活性，它擁有一個DSP的主處理系統(tǒng)外，還有一個ARM9子系統(tǒng)，另外一個很重要的特點是擁有極其豐富的接口，這些接口對于網(wǎng)絡攝像機的功能開發(fā)相當有用，以下某些特點就是基于此特性才具備的。
2、高度集成
網(wǎng)絡攝像機已不僅僅具備傳統(tǒng)模擬攝像機圖像采集功能，它已經(jīng)是一個前端處理系統(tǒng)，具備相當豐富的異構(gòu)總線接入功能，如VOIP、報警器、232/485串行設(shè)備的接入等等，除此以外，還可以將移動偵測、視頻丟失、鏡頭遮蓋、存儲異常等報警信號通過網(wǎng)絡發(fā)送給后端。網(wǎng)絡攝像機可內(nèi)嵌存儲系統(tǒng)，通常采用的是SD卡，目前SD卡的容量有8MB到4GB不等，SD卡可作為網(wǎng)絡故障時圖像的暫存設(shè)備，等網(wǎng)絡恢復正常，再將視頻進行上傳，可有效地保證視頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。SD卡的另外一個用處是將重要的報警圖像進行本地存儲，同時上傳后端，這樣不會因為網(wǎng)絡的不可靠傳輸導致視頻數(shù)據(jù)的缺失。
3、以太網(wǎng)供電（POE）
POE是最近幾年發(fā)展較快和應用較廣的網(wǎng)絡供電技術(shù)。POE(Power Over Ethernet)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5，布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作改動的情況下，除了為一些基于IP的終端（如IP電話機、網(wǎng)絡攝像機等）傳輸數(shù)據(jù)信號的同時，還能為此類設(shè)備提供直流電的技術(shù)。這樣一來，網(wǎng)絡攝像機無需再通過其他電源來供電。通過集中使用UPS(不間斷電源)的方式可確保設(shè)備在一段時間內(nèi)（根據(jù)UPS而定）不間斷的運行，同時也簡化了管理。IEEE802.3af標準是基于以太網(wǎng)供電系統(tǒng)POE的新標準，該標準要求使用POE供電的設(shè)備功耗不能超過12.95W。
現(xiàn)在，大多數(shù)廠商提供的網(wǎng)絡交換機都支持PoE功能。如果已經(jīng)裝了相應的普通交換機設(shè)備，只需通過給交換機增加中跨（Midspan），即可實現(xiàn)PoE的功能。其中，中跨的主要作用是給網(wǎng)線加載電源。
4、無線接入
雖然現(xiàn)在的大部分建筑都安裝了有線網(wǎng)絡，可以通過有線的方式把網(wǎng)絡攝像機接入到網(wǎng)絡，但無線接入的網(wǎng)絡解決方案在降低工程復雜度和降低成本方面卻有著較強的吸引力。例如，在一些需要不定期改變攝像頭位置，卻又不想重新布線的場合（例如超市），或布線可能影響整個內(nèi)部建筑美觀的地方，無線接入網(wǎng)絡解決方案能很輕松的解決這些難題。
網(wǎng)絡攝像機常用的無線接入方式為無線局域網(wǎng)（WLAN）接入。無線局域網(wǎng)指的是跨距較小，通常位于室內(nèi)的無線網(wǎng)絡，有效距離一般不超過100米（802.11g）。無線局域網(wǎng)有多種規(guī)范標準，無線網(wǎng)絡攝像機一般采用IEEE802.11b或IEEE802.11g標準規(guī)范，其中802.11g是802.11b的改進型，數(shù)據(jù)傳輸率最高可達54Mbps。
5、安全性
網(wǎng)絡攝像機可提供三種形式的安全特性。第一種，是用戶安全管理，如用戶注冊、權(quán)限管理等；第二種，是IP/MAC地址綁定，只允許綁定IP/MAC地址的電腦訪問；第三種，是根據(jù)安全等級，利用通用的網(wǎng)絡安全技術(shù)。
目前，已有廠家推出了基于Davinci的系列網(wǎng)絡攝像機，采用自主知識產(chǎn)權(quán)的H.264編碼引擎，具有PTZ、報警輸入/輸出、語音對講、SD存儲等功能，具有心跳、SADP、WebServer等網(wǎng)絡功能，支持IEEE802.11g規(guī)范的無線接入。
網(wǎng)絡攝像機的發(fā)展方向
1、高清晰度
高解析度CCD或高像素CMOS，以及高性能視頻處理器、編碼算法，是提高網(wǎng)絡攝像機圖像清晰度的三大技術(shù)要素。
2、智能化
智能監(jiān)控系統(tǒng)中的許多技術(shù)適合在前端實現(xiàn)，如車牌識別、人臉檢測、行為分析、目標跟蹤等。智能分析技術(shù)的日益成熟使得智能技術(shù)逐步產(chǎn)品化，同時也逐步走入實用階段。網(wǎng)絡攝像機將是一個承載智能技術(shù)的理想平臺。
結(jié)語
網(wǎng)絡攝像機在傳統(tǒng)模擬攝像機的基礎(chǔ)上，利用多種IT技術(shù)，特別是視頻編解碼技術(shù)、網(wǎng)絡傳輸技術(shù)，相對模擬攝像機，其技術(shù)發(fā)展空間更為廣闊。
網(wǎng)絡攝像機配合后端海量存儲與平臺軟件，可構(gòu)建基于IP的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。使我們在構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)的時候，又多了一種選擇。隨著網(wǎng)絡化、智能化應用的深入，我們相信，網(wǎng)絡攝像機將會得到更多的應用。
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