隨著中國各級政府構(gòu)建“和諧社會”及“平安城市”戰(zhàn)略的實(shí)施，監(jiān)控技術(shù)得到了有效推動，獲得了質(zhì)的提升。尤其是前端數(shù)據(jù)采集技術(shù)，作為整個(gè)遠(yuǎn)程安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的最重要部分，它將場景原始的信息進(jìn)行采集和處理，滿足應(yīng)用需求。
進(jìn)入秋冬以來，各省市霧霾天氣頻繁，尤其是我國北方地區(qū)，大霧天氣給市民外出帶來了不便，對交通監(jiān)控也產(chǎn)生著嚴(yán)重影響。霧霾天氣使戶外監(jiān)控視頻質(zhì)量明顯降低，不僅圖像色彩暗淡、對比度降低，一些重要目標(biāo)的細(xì)節(jié)更是難以辨識。而惡劣天氣對視頻監(jiān)控的影響首先是源于對鏡頭的影響。毋庸置疑，攝像機(jī)需要通過鏡頭來采集被攝物體光線，再進(jìn)一步處理成數(shù)字圖像。而有霧天氣空中飄浮著大量有粉塵、水汽凝結(jié)成的顆粒物，一旦密度過大就會阻礙光線的傳播，不僅肉眼看不到信號燈，普通鏡頭也只是看到模糊不清的畫面，很多監(jiān)控車流量的新聞視頻里都可以看到類似畫面。
解決這些問題，主要靠攝像機(jī)的功能和鏡頭的性能。現(xiàn)在很不少攝像機(jī)帶有透霧功能，因此實(shí)現(xiàn)這些功能很大程度上取決于所選用的鏡頭。普通鏡頭，透過的是可見光部分，這部分光波無法繞過空氣中濃密的霧氣顆粒；而帶紅外功能的鏡頭可透射紅外光，紅外光具有較長的波長可以繞射這些顆粒物，進(jìn)而能夠清晰成像。
可以說，霧霾天氣，給監(jiān)控?cái)z像機(jī)、鏡頭等安防前端數(shù)據(jù)采集技術(shù)帶來了商機(jī)，帶來了挑戰(zhàn)。那么，在“大蛋糕”面前，用戶關(guān)心的安防前端技術(shù)存在著哪些趨勢？
霧霾頻襲考驗(yàn)監(jiān)控技術(shù)衍生安防前端需求市場
1、攝像技術(shù)將向著大動態(tài)和低照度方向發(fā)展
攝像機(jī)是信息采集的執(zhí)行者，在監(jiān)控系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用，故許多廠商都在這方面投入了很大的精力。對于常規(guī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)來說，不言而喻，研發(fā)的重點(diǎn)都集中在清晰度和感光度的提高方面。
目前的圖像傳感器有兩大類，即CCD和CMOS傳感器。一般來說，相對于CMOS來說，CCD具有感光度高、噪點(diǎn)小和分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，但與此同時(shí)，也具有功耗大、成本高和電路復(fù)雜的缺點(diǎn)。而CMOS的耗電量僅為CCD傳感器的1/10左右，況且由于CMOS技術(shù)利用超高的集成度，將許多外圍器件集成一體，大大減小了復(fù)雜度，并減小了體積。正因如此，目前CMOS傳感技術(shù)更新速度要遠(yuǎn)快于CCD技術(shù)。
Micron是CMOS傳感器的主要供貨商，另外還有Omnivision和ST等。目前，Micron的MT9T031和MT9P031CMOS傳感器分辨率已經(jīng)分別達(dá)到300萬和500萬像素，據(jù)該公司的一位行銷區(qū)域經(jīng)理認(rèn)為，CMOS與CCD兩種技術(shù)的競爭格局將繼續(xù)，而500萬像素將是兩種技術(shù)的分界點(diǎn)。但一個(gè)顯而易見的趨勢是，CMOS的各項(xiàng)性能在逐步靠近CCD技術(shù)。
除此之外，還有一些相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新值得一提。比如松下公司推出的第三代超級動態(tài)（SDG）技術(shù)。使圖像的對比度動態(tài)范圍擴(kuò)大了40多倍。三星公司的信噪比提高技術(shù)，以及鏡頭鍍膜技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)了超低的光照度。
2、兩種編解碼處理實(shí)現(xiàn)方式將各領(lǐng)風(fēng)騷
目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)主流的壓縮格式是MPEG4，盡管它的處理延遲稍大些，但它還算兼顧了各方面的能力，是一個(gè)比較好的折衷。
而對于分辨率格式，種類從傳統(tǒng)的CIF格式，到目前的像素為720×576的D1格式，中間還有Half-D1、DCIF等。而Vweb公司推出的全D1分辨率MPEG-1、2、4以及H.263音視頻編碼器，無論是存儲器容量還是帶寬好像對中國用戶都已經(jīng)不是問題。但經(jīng)過冷靜分析后不難發(fā)現(xiàn)，無論D1能否進(jìn)入中國的音視頻編解碼國家標(biāo)準(zhǔn)，基于D1的存儲量以及成本因素，感覺D1的大面積推廣還未到火候，反倒市場更看重像素為528×384的DCIF。深圳市昊天科技有限公司的謝永強(qiáng)工程師也持該觀點(diǎn)，他說：“DCIF格式無論在碼率還是對資源的要求方面顯得比較中庸，而且在各個(gè)方向上顯得比較均衡一些。因此，可以有效解決清晰度與傳輸速率、存儲容量以及成本之間的矛盾。”
因應(yīng)各種分辨率格式和壓縮格式，編解碼技術(shù)和芯片實(shí)現(xiàn)方式呈現(xiàn)多種多樣的特點(diǎn)，但基本上可以歸結(jié)為兩大類，即DSP和ASIC。
DSP以TI公司的產(chǎn)品為代表，優(yōu)點(diǎn)是具有非常靈活的處理方式，圖形處理功能比較強(qiáng)大，但這類器件是從以前的專用信號處理架構(gòu)上傳承下來的，故在某些方面具有一定的約束，比如占用系統(tǒng)資源偏多，對于一些控制要求較高和碼率較高的場合似乎尚缺競爭力。
網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器存儲發(fā)展方向
不過，TI公司針對這點(diǎn)做了進(jìn)一步的優(yōu)化，從而贏得了不少訂單。中國最大的監(jiān)控產(chǎn)品生產(chǎn)商海康威視已經(jīng)在其視頻硬盤錄像機(jī)以及視頻服務(wù)器等產(chǎn)品中利用了300萬片TI的TVP5150AM1超低功耗視頻解碼器芯片，該芯片典型工作狀態(tài)下功耗僅為113mW，而斷電模式下的功耗還不到1mW。該產(chǎn)品只需一個(gè)晶振就能支持所有標(biāo)準(zhǔn)，模擬與數(shù)字電源電壓為1.8V，I/O電源電壓為3.3V，迎合市場需求。
而ASIC則主要是面向應(yīng)用的專用SoC，可以利用目前最先進(jìn)的多核技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)的總線架構(gòu)，配上一定的存儲資源，以及擴(kuò)展性能比較強(qiáng)的接口，基于上述這些優(yōu)點(diǎn)，使得ASICSoC芯片更能適用于視頻處理的高端應(yīng)用。
這類ASIC器件在設(shè)計(jì)時(shí)的約束較少，還可特別對視頻編解碼、數(shù)字加密、分辨率動態(tài)調(diào)節(jié)乃至各種遠(yuǎn)程控制接口方面進(jìn)行專門優(yōu)化，從而解決了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中圖像處理和復(fù)雜的控制和接口方面的約束瓶頸。
就上述這兩大類處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式來說，它們有著各自的生存空間，都將圍繞合適的應(yīng)用并行發(fā)展。
3、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將是數(shù)字存儲技術(shù)的發(fā)展方向
進(jìn)入數(shù)字時(shí)代以來，數(shù)字存儲技術(shù)高速發(fā)展，數(shù)字硬盤錄像機(jī)（DVR）使數(shù)字存儲的優(yōu)點(diǎn)得到充分的體現(xiàn)，近幾年來得到了廣泛的應(yīng)用。
DVR的核心功能就是解壓縮，其方式分為硬解壓、軟解壓以及硬件和軟件相結(jié)合三大類。其中軟解壓成本相對較低，但因軟件的實(shí)現(xiàn)是基于普通電腦和軟件，而且過于占用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源，從而影響圖像處理能力，而且可靠性相對也較差；而另一方面，應(yīng)用卻對圖像質(zhì)量要求越來越高，且隨著遠(yuǎn)程傳輸?shù)男枨蟮脑黾樱瑝嚎s比較高的MPEG4會越來越流行，因而利用專用芯片的嵌入式硬件解壓縮將成為DVR的主流。在這種架構(gòu)中，將音視頻采集、解壓縮、解碼顯示功能全部集成進(jìn)一個(gè)SoC芯片，再利用總線結(jié)構(gòu)，將多路碼流直接分傳給顯卡，IDE總線進(jìn)行圖像顯示和存儲，系統(tǒng)CPU只起到控制和分配作用，剩余的大量資源可以用于豐富的圖像處理。
這種架構(gòu)的典型代表就是TI的達(dá)芬奇和NXP的Nexperia。
不過，由于“平安城市”中的安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模很大，各子網(wǎng)絡(luò)間信息的互聯(lián)互通非常重要，這就必然要考慮數(shù)據(jù)的傳輸問題。基于這一點(diǎn)，這種目標(biāo)為本地化監(jiān)控的完全硬件解壓方案就存在一定的局限了。因?yàn)檫@種方案強(qiáng)調(diào)的是解壓速度、圖像處理能力和大容量存儲。而在“平安城市”這類大型網(wǎng)絡(luò)中，監(jiān)控系統(tǒng)的前端站點(diǎn)很多，必須采用多機(jī)的層疊，還有內(nèi)外網(wǎng)之間的訪問問題，都使得進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)的控制變得非常復(fù)雜，從而使得基于嵌入式的硬件解壓方式力不從心。
當(dāng)然，集成度更高的超大容量和超多路數(shù)的DVR可以緩解這一問題，但實(shí)現(xiàn)起來是不現(xiàn)實(shí)的。所以，一個(gè)新的解決方案就是網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器方案。在這種方案中，存儲采用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的通用存儲技術(shù)。該方案瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用，采用適于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧髅襟w技術(shù)，將成為今后的“平安城市”監(jiān)控方案的一個(gè)發(fā)展方向。希圖科技的侯育林對此表示認(rèn)同，他介紹說：“視頻服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)確有一定優(yōu)勢，但在規(guī)模應(yīng)用之前，還有不少的問題需要解決，比如實(shí)時(shí)性差、延遲過大、畫面不流暢等。”
DVR的另一個(gè)發(fā)展趨勢是多接口技術(shù)。今后DVR所集成的接口將從傳統(tǒng)的485和232擴(kuò)展到1394、USB和以太網(wǎng)等。此外，越來越高的搜索和回放速度比也是一個(gè)發(fā)展趨勢。當(dāng)然，支持越來越大的硬盤存儲容量是DVR始終追求的一個(gè)目標(biāo)。
結(jié)語
安防行業(yè)一直以來都是一個(gè)專業(yè)而封閉的市場，尤其是在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化盛行的時(shí)代，在主流IP攝像機(jī)的操作上，由于其安裝、調(diào)試以及后續(xù)的系統(tǒng)維護(hù)都需要專業(yè)的技術(shù)支持以及IT網(wǎng)絡(luò)知識，因而令網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控在國內(nèi)市場的推廣長期處于緩慢的狀態(tài)，前端技術(shù)的發(fā)展也受到了一定制約。相信在民用市場的大量需求下，安防產(chǎn)品會朝著消費(fèi)類電子產(chǎn)品靠攏，前端技術(shù)會不斷向前革新！
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