安防高清市场与高清技术发展综论

    随着不断提高的监控技术的发展，高清作为监控技术发展的主要方向之一，结合网络技术带来新的变革，在不断满足市场竞争需求的同时，趋向于一种理性的思考。高清监控正是以一种高姿态、高要求进入我们的视界。

    市场需要高清化

    通过深入一线市场与厂家、器材商、工程商以及用户端交流发现，其实国内市场对于安防监控产品高清晰度和数字化的需求是十分迫切的，特别在一些民用市场和政府市场领域对于数字百万高清都有着非常强烈的渴望。

    现在的安防产品中，绝大多数的模拟摄像设备均不能满足使用环境的需要，导致大量的监控都是无效监控、形同虚设，每当事件发生时都起不到提供重要线索的关键作用。笔者在与一位公安系统的领导对此问题进行交流时，这位领导感触颇深地向笔者描述：“我们在办案的过程中经常会遇到这样的问题，在犯罪现场附近安装了视频监控设备，但是当办案人员将视频材料提取出来寻找办案线索时才发现，这些视频材料大多数根本提供不了任何对案件有价值的信息，人物模糊不清、还有很多的雪花噪点，特别到了夜间基本上就是一团黑影，而且大部分的案件发生都是非常快速的，每当画面人物较多或者动作较快时图像效果就更差，甚至出现图像丢失或卡的情况，使得我们的办案人员苦不堪言，许多案件正是没有办法及时的取证和收集线索而延误了办案的时机。我们有的民警同志只能戏称这些线索为‘由俄罗斯方块组成的印像派油画’。所以，我们非常迫切地希望能够提高视频监控的清晰度，让我们能够通过这些有效的工具发挥更大的作用保护人民的生产和生活安全。”

    与此类似的肺腑之言笔者在公交、社区、商场、超市等领域都曾不止一次听到。在交通监控领域，笔者了解到，由于工作特性所致，交通部门不得不采用清晰度较高的视频监控产品。但是由于模拟摄像机无法满足实际需要，所以不得不高价从国外采购清晰度较高的监控设备，而这些产品的性价比极低，但由于没有竞争产品，所以每年国家不得不花费大量的经费投入到交通的视频监控项目中。现在国内交管部门最希望的就是看到国内企业通过自主研发在百万高清领域有所建树，帮助国内道路监控事业的快速发展。

    高清与传统比较

    从性能而言，数字百万高清摄像机可以说是全面的超越了传统的模拟摄像机，由于其工作原理的本质性区别，模拟摄像机技术在发展中出现了各种瓶颈与限制，而数字百万高清产品的突出特点则克服了这些限制。百万高清摄像机与模拟摄像机最大的差别在于画质上的飞跃。

    首先，传统模拟摄像机原本分辨率就不高，加之要受到反复的A/D转换、电磁传输干扰、隔行扫描、D1画面的合成反交错等视频损伤的影响，实际到达人眼时已经非常的模糊不清了，所以无论是D1还是4CIF等只不过是理论数值，在实际应用中清晰度则完全达不到理论数值水平。数字摄像机采用的是数字信号传输，它将光信号转化为数字信号，然后由DSP进行图像压缩与处理，最后通过网络将数字压缩视频输出，数字摄像机在抗电磁干扰性、逐行扫描、画面分辨率方面都拥有传统模拟摄像机所不能比拟的优势。

    其次，传统模拟彩色摄像机采集垂直分辨率，PAL制式下625线，去消隐后575线，最高达到540线左右已经是目前的极限，而数字高清摄像机最低可达800线以上，并且从分辨率上来看，传统模拟摄像机最高分辨率可以达到D1或者4CIF左右，约合(40万像素)，而数字摄像机则没有此项限制，可以达到百万级像素甚至千万级像素，两者之间在像素和清晰度方面的表现则根本不可同日而语。

    第三，数字百万高清摄像机采用的图像扫描模式为逐行扫描，每一帧图像均由电子束顺序一行接着一行连续扫描而成。而传统模拟摄像机的扫描模式则采用隔行扫描，隔行扫描的行扫描频率为逐行扫描时的一半。隔行扫描由于其工作原理所以在应用中拥有诸多缺点，例如产生行间闪烁效应、出现并行现象或出现垂直边沿锯齿化现象等不良效应，并导致整体运动画面清晰度降低。

    第四，数字高清摄像机的色彩可以做到比模拟摄像机更加逼真，模拟视频信号中的亮度信号与色度信号由于占用了相同的频带，在由视频采集芯片做梳状滤波(亮色分离)时，很难将色度与亮度信号彻底分离，导致画面出现杂色斑点与色渗透现象，而数字高清摄像机则没有这个烦恼，色彩更加的逼真、更加富有层次感、画面饱和度更佳。

    第五，模拟摄像机需要将控制线、视频线、音频线、电源线都以独立的形式进行布线搭配，布线非常的繁琐复杂且工作量大、综合布线成本较高，在工程应用中有许多的局限。

    高清技术应用

    在系统构架中，对于高清后端显示设备，首先能够保证其不影响监控效果，其配套的服务器接口类型、显卡性能、分辨率的扩展等等因素，均是在考虑范围之内。再者，也无需要一味的追求最高配置，只需要支持传输的视频分辨率格式即可，如果本身视频达不到1080P，配给1080P的显示器也是资源上的浪费。

    对于高清视频监控，目前市场呈上升的趋势，在很多项目中应用了百万、两百万像素的摄像机的并非凤毛麟角，敢于采用高清摄像机作为监控的条件之一也并非心血来潮。而是客观市场需求和高清技术日益成熟的表现。

    一个单位的高清监控，对于出入人员能够清楚识别其相貌和身份、对于出入车辆能够清楚识别车牌号、对于工作人员能够清楚判别其工作内容和违规细节。该项目属于单位内部使用，所以采用内部局域网网络作为监控网络。百兆带宽对于20个高清摄像机也已足够。

    前端采用百万像素的网络摄像机、高清球机、高清编码器，通过局域网构架网络监控系统，后端采用集中管理模式，由主服务器、录像服务器、报警服务器、转发服务器等组成。前端网络摄像机执行高清抓拍的功能，球机执行随机动作查看和及时反应跟踪，同时联动录像存储于存储服务器中。

    对于高清监控而言，图像清晰度是最核心的指标之一，对于高端高清摄像机比如五百万像素摄像机，通常在处理编码过程中，因为其数据量大，而有时导致帧率达不到正常的监控需求，在使用过程中更多使用在高清抓拍的场合，以及在场面中细节的抓拍，甚至有些专门用于高清抓拍的摄像机，配合长焦镜头，施展其长远高清抓拍的能力。

    另外一些应用，比如在全景摄像机中，一些超千万像素的摄像机配合广角镜头，放置在系统中，用于进行全景监控。在一个显示器画面，把同一个视频流的局部分为多个细节画面同时监控，全景和多个局部。既监控了大面积全景，又不漏掉细节，大大提高了监控效率和质量。

    这种模式是为解决安防监控中漏洞问题。传统的监控分辨率低，为了满足局部细节清晰度，而不断增加成本、增加摄像机数量，包括摄像机、配套设备及辅材费用的增加；布线、安装及后期维护费用的增加，或者采用云台/变焦(PTZ)摄像机来放大、跟踪目标。全局和细节顾此失彼，容易漏录视频信息。全景高清摄像机正是能够提供全景和细节的相互配合一种新模式。