视频高清：安防监控“明亮之眼”的形成

    纵观当前的视频监控产品市场，可以说是一个群雄并起的时代，出现了许多研发实力雄厚、市场占有率高的企业。随着构建和谐社会的要求，城市各行业系统的安防监控工作提出了许多新的要求和课题。

    高清监控举足轻重

    从目前来看，在监控领域实现高清采集图像并不是什么难题，只要有一台百万像素以上的摄像机便可以，但后期高清监控视频存储便成几何数字提升，容量大小十分惊人。目前的数字高清视频监控，采集以最基础的720P为标准，每小时录像需要的大约硬盘容量为4G~8G/小时，虽然出于经济性考虑，在实际应用中高清监控视频压缩率会比较高。目前720P高清视频摄像资料每小时视频录像可压缩到3GB左右容量。以此为例，按一个月保存时间要求计算，可以得到这样一个数据：3GB/小时×24小时×30天×1路=2.16T，8路大约17T(17000G)容量左右，由此折算单单硬盘的价格就高达上万元，如此推算如果把采集图像上升到1080P格式，录像容量将更加庞大，此时再对于硬盘传输等附加因素考验更加严峻。

    对监控行业数字化发展趋势的关注和安防市场日益增长的需求，使得存储业龙头企业西部数据早有准备，深耕细作，积极开拓行业市场。西部数据针对安防监控存储特点，设计低成本和大容量，应对全天候和高容量极端应用的绿色环保储存产品，从而赢得了大量市场份额。西部数据2010年第一财季财报显示西部数据实现总营收22亿美元，出货量为4410万，其中净收益为2.88亿美元，或每股净收益1.25美元。去年同期西数总收入为21亿美元，出货量3940万，净收益2.11亿美元。

    高清组成条件：摄像机

    画面宽高比：不论是720p还是1080p，其画面宽高比都是16∶9，从图1对比可以看出，在大部分场景，16∶9画面在获得更宽的监控范围同时，还显著地减少了无用图像。

    扫描方式：720p与1080p，意味着高清监控摄像机采用逐行扫描方式。对于移动目标的图像采集，相对隔行扫描，逐行扫描可以获得更好的动态图像，从图2对比可以看出，对于快速移动的目标，隔行扫描将产生拖尾现象。

    敏感元件与灵敏度：敏感元件是摄像机最为核心的部件，在模拟摄像机以及标清网络摄像机中，最为广泛使用的敏感元件是CCD。CCD的特点是灵敏度高，但响应速度较低，不适用于高清监控摄像机采用的高分辨率逐行扫描方式，因此高清监控摄像机普遍采用CMOS敏感元件。

    对于相同尺寸的敏感元件，像素越高，意味着每个像素的进光量越少，因此目前高清监控摄像机的突出问题是清晰度提高，灵敏度降低。幸运的是，目前致力于CMOS研究的厂商已经研发出720p与1080p专用的CMOS器件，其灵敏度性能已经与CCD接近(敏感元件的整体发展趋势可参见图4)。

    色彩还原：需要特别注意的是，高清电视与高清监控摄像机在图像内容处理上有很大的不同。高清电视强调整体的视觉冲击力，除了在图像分辨率上比标清有很大的提升外，其色彩也更加丰富、艳丽、细腻，图像层次感强，根据SMPTE 292M高清电视标准及SMPTE 274M高清电视标准，其色差信号占总带宽的一半。

    而高清监控摄像机则强调目标的可识别性，即大幅度提升了图像的分辨率，而相对弱化对色彩的处理，这样处理的优势是在保证画面的分辨率与可识别性的同时，视频信号的码流得到了很好的控制。

    图像压缩技术：目前在高清监控摄像机中被广泛采用的图像压缩技术有MJPG、MPEG-4、H.264三种方式，图3是这三种压缩方式带宽占用情况。每种压缩方式有不同的特点，如MJPG能获得最高的单幅画面质量，且对摄像机本身的处理平台要求也较低，但对连续图像压缩占用带宽最大;H.264可以获得最高的压缩比，但对摄像机本身的处理平台要求也最高。

    为适应各种不同的网络环境和应用需求，比较高端的高清监控摄像机都配备强大的MJPG、MPEG-4、H.264三编码引擎，同时具有灵活的双码流功能。

    前端智能化：随着监控的高清化发展，图像更清晰、更细致，高清也意味着海量数据，这些海量数据的传输、显示、处理、存储是一个很大的挑战。此外，目前的监控系统，更多的是依赖于监视人员，存在很多无法解决的问题，是被动式的监控。因此，必须利用智能视频分析的手段，将以往被动监控变更为主动监控，真正做到24小时全天候监控，实现快速响应，防范于未然。