高清視頻監(jiān)控攝像頭有待解決的問題
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在大安防時代，隨著平安城市等工程的展開，網絡攝像頭正以其在傳輸、高清等方面的出色表現(xiàn)，逐漸形成了規(guī)模應用的態(tài)勢。我們相信在網絡攝像頭技術不斷的變革下，其將會突破自身的技術制約和外在條件的束縛，呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景和面臨的問題。
作為網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的核心設備，網絡攝像頭的應用和普及代表了網絡視頻監(jiān)控發(fā)展的階段和程度。而素有“千里眼”之稱的網絡攝像頭正在逐步適應當前和未來的多樣化需求，其必將成為視頻監(jiān)控領域的主流產品。
視頻監(jiān)控攝像頭面臨著諸多有待解決的問題，如高碼率帶來的帶寬壓力、存儲壓力及高清鏡頭在實際項目中的選擇和成本問題等等。
1、帶寬：IP攝像頭在視頻網絡應用方面遇到的最大的瓶頸之一就是傳輸帶寬。隨著網絡視頻監(jiān)控的廣泛應用，高清視頻已經成為市場的主流，然而目前H.264標準在高清視頻監(jiān)控應用中呈現(xiàn)出越來越多的局限性。
1080P的視頻圖像一般需要占用4~10M的帶寬，這給網絡和系統(tǒng)建設帶來了較大的成本壓力。帶寬、成本、技術等原因都成為制約行業(yè)快速向高清化發(fā)展的瓶頸。2013年正式發(fā)布的下一代數字視頻壓縮標準H.265技術得到業(yè)內極大關注。
比起H.264，H.265提供了更多不同的工具來降低碼率。以編碼單位來說，H.264中每個宏(marcoblock/MB)大小都是固定的16×16像素，而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8×8到最大的64×64。在相同的圖像質量下，相比于H.264，通過H.265編碼的視頻大小將減少大約39-44%。而在碼率減少51-74%的情況下，H.265編碼視頻的質量還能與H.264編碼視頻質量近似甚至更好。
此外，H.265標準也同時支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清視頻，借此可以提高智能分析技術的準確性。由于H.265在壓縮效率、并行處理能力以及網絡適應性方面相比H.264有非常大的改進，其必將成為接下來幾年壓縮技術的主流。
2、成本：除了帶寬之外，成本也是制約網絡視頻監(jiān)控發(fā)展的另一個主要因素。對帶寬要求的提高，從而帶來復雜的編解碼，這樣勢必會引起成本的增加。網絡攝像頭產品的簡單化、安裝的簡便性、終端用戶對網絡攝像頭的了解度等因素，都可能影響到網絡攝像頭市場的健康成長。現(xiàn)在大多廠商實現(xiàn)了用系統(tǒng)解決方案的概念來推IP攝像頭，針對目前網絡攝像頭真正的核心價值未體現(xiàn)出來的狀況，重點突出整個系統(tǒng)的功能和附加價值，以此來增強競爭優(yōu)勢。
3、多技術合力提升性能：相信隨著技術的不斷發(fā)展，所面臨的諸多問題將被逐步破解，高清監(jiān)控會變得更easy，高清網絡IPC的市場也會迅速擴大，所以在看到問題的同時我們也要看到其未來的發(fā)展方向。較之傳統(tǒng)模擬監(jiān)控，網絡攝像頭無疑可以提供更多的功能、更清晰的畫面、更智能化的應用，使得以IPC為前端所建立起來的IP監(jiān)控系統(tǒng)更符合當前信息化的發(fā)展大潮。總體而言，當前業(yè)內網絡攝像頭的主要應用技術及未來IPC的發(fā)展方向體現(xiàn)在以下幾方面。
4、超寬動態(tài)：寬動態(tài)技術多應用于室內有通光的現(xiàn)場，比如學校教室、銀行柜臺、停車場、道路收費站等強逆光場所。IPC的寬動態(tài)技術主要解決攝像頭照射場景內因有強烈的明暗對比而導致的室內場景比較暗的現(xiàn)象。一般室內的場景監(jiān)控，從窗戶或者門外會透進大量的太陽光，IPC攝像頭顯示圖像時室內的場景會發(fā)暗或者變黑，一般的背光補償可以讓室內看得清楚，但是室外場景基本上就是一片白，寬動態(tài)攝像頭通過對室內外或前后場景分別曝光控制和圖像合成技術使得圖像效果達到平衡，這樣既能看到室內的場景，也能看到室外的場景。寬動態(tài)范圍是圖像能分辨最亮的亮度信號值與能分辨最暗的亮度信號值的比值，一般這個值越大，IPC攝像頭的寬動態(tài)性能越好，現(xiàn)在主流廠家的寬動態(tài)可以達到120dB。
5、低照度：有統(tǒng)計表明，治安案件發(fā)生90%以上都是在夜間，所以夜間的監(jiān)控要比白天的監(jiān)控更為重要。最低照度是人們評價攝像頭對光照靈敏度的一個指標。業(yè)界對于照度低于0.1Lux的攝像頭稱之為低照度攝像頭，這個值越低說明攝像頭靈敏度越高，性能越好。
6、透霧功能：去除視頻中的霧氣，改善圖像質量是提升戶外視頻監(jiān)控系統(tǒng)價值的一項關鍵技術。近來，PM2.5這一氣象領域專業(yè)詞匯成為社會關注的熱點話題，空氣中的液滴和固體小顆粒不僅危害人體健康，同時由于大量懸浮粒子的散射作用，大氣能見度下降，戶外圖像顏色和對比度退化，影響圖像信息的提取，也致使戶外可見度變低導致交通事故頻發(fā)。因此，圖像去霧技術成為圖像處理與計算機視覺領域研究的重要課題，也是人們迫切需要解決的問題之一。其采用的圖像增強和圖像復原技術，能夠真實地還原霧前的清晰圖像，針對性強，得到的去霧效果自然。
7、智能分析：一般的智能分析包括移動偵測、遮擋報警等。更為復雜的智能分析包括行為識別與分析，比如人臉識別、警戒等。智能分析在前幾年就已經推出了相關的產品，包括各種具有智能分析功能的網絡攝像頭。然而由于實際使用的環(huán)境復雜，加之算法本身不是很成熟，適應能力不強，造成誤報漏報很多。而另一方面客戶的期望很高，但在實際使用中智能產品不佳的表現(xiàn)，往往很難滿足客戶的實際需求，且很高的維護成本，常常使得這些設備成為一種擺設。然而毋庸置疑，智能化是必然的趨勢，隨著監(jiān)控數量的增多，試想幾十、幾百路甚至上千路的視頻，靠人眼一天24小時盯著，不現(xiàn)實也不可能。如何快速地從海量的數據中提取有用的信息，對于用戶來說，這非常緊要，也是客戶迫切希望解決的。例如在交通領域，相關的智能產品開發(fā)和應用相對比較成熟，如道路狀況分析、車輛統(tǒng)計、車牌識別、逆行、壓黃線、違章停車，包括對交通狀況的監(jiān)控以及對違法行為的抓拍等，都已有廣泛應用。
8、易用性：與傳統(tǒng)模擬攝像頭不同，槍型IP百萬像素攝像頭涉及到IT的知識，因此，網絡攝像頭與模擬攝像頭在使用上有較大的區(qū)別，特別對于操作者及使用人員都有較高的要求。因此網絡攝像頭在開發(fā)及設計上，要考慮到這些因素，在安裝的便捷性和使用的易用性上要有充分的體現(xiàn)，例如支持PoE供電、本地視頻輸出，以及方便本地調試、支持無線功能等。
9、未來技術趨勢：網絡攝像頭要想長久立足于安防行業(yè)，不僅要有高新的技術，還需要與時俱進、不斷的創(chuàng)新，那么未來將向哪些方向發(fā)展呢？
10、更高分辨率：高分辨率是高清IPC的一個重要因素。發(fā)展至今，720P、1080P的高清監(jiān)控前端已經屢見不鮮，300萬像素、500萬像素的高清IPC也擁有一定的市場份額。目前最新的4K分辨率(4096×2160)是發(fā)展的趨勢，它相當于1080P分辨率的四倍，當然超高清的代價也是不菲的，每一幀的數據量都達到50MB，對編解碼要求更高，勢必會增加成本。
11、高壓縮算法：目前主流的壓縮算法有MPEG和H.264。前者在特定的格式要求下才會使用到，但其對帶寬會帶來更多的壓力，而H.264在壓縮能力上比MPEG高出一倍，所以能獲得更高的壓縮比。不過，隨著視頻監(jiān)控攝像頭分辨率的不斷提高，碼流對帶寬及存儲的壓力越來越大，行業(yè)需要更高性能的壓縮算法。
H.264Highprofile相比第一代H.264，在性能上又提升了一倍，如今，主流的IPC廠商均采用該算法對視頻進行壓縮。在未來，H.265算法則是新技術的代表，可以有效提高壓縮效率，減少延遲等，可實現(xiàn)利用1~2Mbps的傳輸碼流傳送1080P畫質圖像。這也意味著，智能手機、平板等移動設備將能夠直接在線播放1080P的全高清視頻。
12、云技術應用：云計算將使安防行業(yè)發(fā)生商業(yè)模式的變革，使用戶能夠像用水、用電一樣地使用安防服務。隨著虛擬化、大數據及網絡的不斷發(fā)展，云安防正在不斷地涌現(xiàn)。攝像頭作為安防體系中重要的組成部分，已經實現(xiàn)了配合網絡硬盤錄像機NVR實現(xiàn)云存儲，當云攝像頭連接NVR損壞之后，IPC會自動存儲到這個NVR所屬云的NVR中，實現(xiàn)了對云攝像頭的容災存儲。云技術還可以包含如云報警、云圖片、云共享等前端技術，用戶可以通過IE瀏覽器或者云端軟件進行瀏覽與操作。
13、民用化：視頻監(jiān)控的家庭化、民用化發(fā)展非常迅速，同時其中也蘊含著巨大的商機。在過去，老百姓并沒有多少安全防范意識，這與當時的經濟條件、網絡基礎建設、設備先進性等有著密不可分的關系。時至今日，即便是高清IPC的價格對于普通家庭用戶而言均在承受范圍。手機實時瀏覽家里的情況，手機控制家用電器的開啟和關閉，將是必然趨勢，IPC在智能家居里將發(fā)揮不可取代的作用。并且民用高清IP產品的P2P即插即用、自動穿透多層路由、無需IP域名配置、自適應網絡、支持多終端系統(tǒng)監(jiān)控等簡單易懂的功能特性，使得安裝更加簡單，只需要按照說明書簡單的指示就可安裝。
14、4G移動監(jiān)測：3G、4G移動數據網絡的部署使無線網絡作為視頻圖像載體成為可能，尤其是時下三大運營商都已經開始了4G的建設和測試，并大力推廣4G網絡，最高速度可以達到100Mbps，完全可以滿足當下高清IPC的通信帶寬，移動視頻監(jiān)控是將來的一個重要發(fā)展方向。移動視頻監(jiān)控使原有基于固網的視頻監(jiān)控逐步向分布式移動視頻監(jiān)控過渡，如鐵路、公交、地鐵等行業(yè)，從而突破原有視頻監(jiān)控在地域、技術、成本等方面的限制，使業(yè)務應用受眾面得以擴大。
15、平臺整合：作為前端產品，高清IPC必然離不開后端平臺軟件的支持。因此在可應用規(guī)模、系統(tǒng)軟件功能、系統(tǒng)擴展性、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及操作人性化方面會成為高清IPC未來的主要競爭點。現(xiàn)在的高清網絡監(jiān)控，監(jiān)控點數和系統(tǒng)用戶以及圖像清晰度都在增加和提高，在一套高清系統(tǒng)中我們不能奢望只有攝像頭一種產品，還要兼容更多的網絡視頻服務器、NVR等系列產品。
16、功能豐富多樣：網絡攝像頭產品的功能形態(tài)較傳統(tǒng)產品更為豐富，可以為用戶帶來更多的附加值，攝像頭廠商也會在各自的IPC產品中融入豐富且實用的功能，以吸引更多的用戶。如可加入抓拍發(fā)送短信、電子防抖、3D打印技術和走廊模式等功能。其中我們可以在視頻監(jiān)控攝像頭中配置內置的Email客戶端、當在能接入互聯(lián)網時，攝像頭設備還可以通過Email的方式把報警觸發(fā)時抓拍的圖片發(fā)送到指定的郵箱。也可以通過COM口與能連接的SIM卡的設備連接，利用短信、彩信方式下發(fā)給指定的手機終端。這樣，做到實時且智能的監(jiān)控，而僅利用很小的帶寬和成本。如此多的豐富功能勢必會帶來更好的用戶體驗。
17、標準化：統(tǒng)一視頻協(xié)議標準，還是具有非常重要的意義。符合國家標準，融合ONVIF及GB/T28181等協(xié)議標準，將成為視頻監(jiān)控攝像頭走向市場的通行證。