网络摄像机之安防时代新发展

    摘要：

　　在大安防时代，随着平安城市等工程的展开，网络摄像机正以其在传输、高清等方面的出色表现，逐渐形成了规模应用的态势。我们相信在网络摄像机技术不断的变革下，其将会突破自身的技术制约和外在条件的束缚，呈现出广阔的发展前景。

　　作为网络视频监控系统中的核心设备，网络摄像机的应用和普及代表了网络视频监控发展的阶段和程度。而素有“千里眼”之称的网络摄像机正在逐步适应当前和未来的多样化需求，其必将成为视频监控领域的主流产品。

    面临的问题与解决方案

　　高清网络摄像机面临着诸多有待解决的问题，如高码率带来的带宽压力、存储压力及高清镜头在实际项目中的选择和成本问题等等。

　　带宽

　　IP摄像机在视频网络应用方面遇到的最大的瓶颈之一就是传输带宽。随着网络视频监控的广泛应用，高清视频已经成为市场的主流，然而目前H.264标准在高清视频监控应用中呈现出越来越多的局限性。1080P的视频图像一般需要占用4~10M的带宽，这给网络和系统建设带来了较大的成本压力。带宽、成本、技术等原因都成为制约行业快速向高清化发展的瓶颈。2013年正式发布的下一代数字视频压缩标准H.265技术得到业内极大关注。比起H.264，H.265提供了更多不同的工具来降低码率。以编码单位来说，H.264中每个宏(marcoblock/MB )大小都是固定的16×16像素，而H.265的编码单位可以选择从最小的8×8到最大的64×64。在相同的图像质量下，相比于H.264，通过H.265编码的视频大小将减少大约39-44%。而在码率减少51-74%的情况下，H.265编码视频的质量还能与H.264编码视频质量近似甚至更好。此外，H.265标准也同时支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清视频，借此可以提高智能分析技术的准确性。由于H.265在压缩效率、并行处理能力以及网络适应性方面相比H.264有非常大的改进，其必将成为接下来几年压缩技术的主流。

　　成本

　　除了带宽之外，成本也是制约网络视频监控发展的另一个主要因素。对带宽要求的提高，从而带来复杂的编解码，这样势必会引起成本的增加。网络摄像机产品的简单化、安装的简便性、终端用户对网络摄像机的了解度等因素，都可能影响到网络摄像机市场的健康成长。现在大多厂商实现了用系统解决方案的概念来推IP摄像机，针对目前网络摄像机真正的核心价值未体现出来的状况，重点突出整个系统的功能和附加价值，以此来增强竞争优势。

　　多技术合力提升性能

　　相信随着技术的不断发展，所面临的诸多问题将被逐步破解，高清监控会变得更easy，高清网络IPC的市场也会迅速扩大，所以在看到问题的同时我们也要看到其未来的发展方向。较之传统模拟监控，网络摄像机无疑可以提供更多的功能、更清晰的画面、更智能化的应用，使得以IPC为前端所建立起来的IP监控系统更符合当前信息化的发展大潮。总体而言，当前业内网络摄像机的主要应用技术及未来IPC的发展方向体现在以下几方面。

　　超宽动态

　　宽动态技术多应用于室内有通光的现场，比如学校教室、银行柜台、停车场、道路收费站等强逆光场所。IPC的宽动态技术主要解决摄像机照射场景内因有强烈的明暗对比而导致的室内场景比较暗的现象。一般室内的场景监控，从窗户或者门外会透进大量的太阳光，IPC摄像机显示图像时室内的场景会发暗或者变黑，一般的背光补偿可以让室内看得清楚，但是室外场景基本上就是一片白，宽动态摄像机通过对室内外或前后场景分别曝光控制和图像合成技术使得图像效果达到平衡，这样既能看到室内的场景，也能看到室外的场景。宽动态范围是图像能分辨最亮的亮度信号值与能分辨最暗的亮度信号值的比值，一般这个值越大，IPC摄像机的宽动态性能越好，现在主流厂家的宽动态可以达到120dB。

　　低照度

　　有统计表明，治安案件发生90%以上都是在夜间，所以夜间的监控要比白天的监控更为重要。最低照度是人们评价摄像机对光照灵敏度的一个指标。业界对于照度低于0.1 Lux的摄像机称之为低照度摄像机，这个值越低说明摄像机灵敏度越高，性能越好。

　　透雾功能

　　去除视频中的雾气，改善图像质量是提升户外视频监控系统价值的一项关键技术。近来，PM2.5这一气象领域专业词汇成为社会关注的热点话题，空气中的液滴和固体小颗粒不仅危害人体健康，同时由于大量悬浮粒子的散射作用，大气能见度下降，户外图像颜色和对比度退化，影响图像信息的提取，也致使户外可见度变低导致交通事故频发。因此，图像去雾技术成为图像处理与计算机视觉领域研究的重要课题，也是人们迫切需要解决的问题之一。其采用的图像增强和图像复原技术，能够真实地还原雾前的清晰图像，针对性强，得到的去雾效果自然。

　　智能分析

　　一般的智能分析包括移动侦测、遮挡报警等。更为复杂的智能分析包括行为识别与分析，比如人脸识别、警戒等。智能分析在前几年就已经推出了相关的产品，包括各种具有智能分析功能的网络摄像机。然而由于实际使用的环境复杂，加之算法本身不是很成熟，适应能力不强，造成误报漏报很多。而另一方面客户的期望很高，但在实际使用中智能产品不佳的表现，往往很难满足客户的实际需求，且很高的维护成本，常常使得这些设备成为一种摆设。然而毋庸置疑，智能化是必然的趋势，随着监控数量的增多，试想几十、几百路甚至上千路的视频，靠人眼一天24小时盯着，不现实也不可能。如何快速地从海量的数据中提取有用的信息，对于用户来说，这非常紧要，也是客户迫切希望解决的。例如在交通领域，相关的智能产品开发和应用相对比较成熟，如道路状况分析、车辆统计、车牌识别、逆行、压黄线、违章停车，包括对交通状况的监控以及对违法行为的抓拍等，都已有广泛应用。

　　易用性

　　与传统模拟摄像机不同，枪型IP百万像素摄像机涉及到IT的知识，因此，网络摄像机与模拟摄像机在使用上有较大的区别，特别对于操作者及使用人员都有较高的要求。因此网络摄像机在开发及设计上，要考虑到这些因素，在安装的便捷性和使用的易用性上要有充分的体现，例如支持PoE供电、本地视频输出，以及方便本地调试、支持无线功能等。

　　未来技术趋势

　　网络摄像机要想长久立足于安防行业，不仅要有高新的技术，还需要与时俱进、不断的创新，那么未来将向哪些方向发展呢?

    更高分辨率

　　高分辨率是高清IPC的一个重要因素。发展至今，720P、1080P的高清监控前端已经屡见不鲜，300万像素、500万像素的高清IPC也拥有一定的市场份额。目前最新的4K分辨率(4096×2160)是发展的趋势，它相当于1080P分辨率的四倍，当然超高清的代价也是不菲的，每一帧的数据量都达到50MB，对编解码要求更高，势必会增加成本。

　　高压缩算法

　　目前主流的压缩算法有MPEG和H.264。前者在特定的格式要求下才会使用到，但其对带宽会带来更多的压力，而H.264在压缩能力上比MPEG高出一倍，所以能获得更高的压缩比。不过，随着高清网络摄像机分辨率的不断提高，码流对带宽及存储的压力越来越大，行业需要更高性能的压缩算法。H.264 High profile相比第一代H.264，在性能上又提升了一倍，如今，主流的IPC厂商均采用该算法对视频进行压缩。在未来，H.265算法则是新技术的代表，可以有效提高压缩效率，减少延迟等，可实现利用1~2Mbps的传输码流传送1080P画质图像。这也意味着，智能手机、平板等移动设备将能够直接在线播放1080P的全高清视频。

　　云技术应用

　　云计算将使安防行业发生商业模式的变革，使用户能够像用水、用电一样地使用安防服务。随着虚拟化、大数据及网络的不断发展，云安防正在不断地涌现。摄像机作为安防体系中重要的组成部分，已经实现了配合网络硬盘录像机NVR实现云存储，当云摄像机连接NVR损坏之后，IPC会自动存储到这个NVR所属云的NVR中，实现了对云摄像机的容灾存储。云技术还可以包含如云报警、云图片、云共享等前端技术，用户可以通过IE浏览器或者云端软件进行浏览与操作。

　　民用化

　　视频监控的家庭化、民用化发展非常迅速，同时其中也蕴含着巨大的商机。在过去，老百姓并没有多少安全防范意识，这与当时的经济条件、网络基础建设、设备先进性等有着密不可分的关系。时至今日，即便是高清IPC的价格对于普通家庭用户而言均在承受范围。手机实时浏览家里的情况，手机控制家用电器的开启和关闭，将是必然趋势，IPC在智能家居里将发挥不可取代的作用。并且民用高清IP产品的P2P即插即用、自动穿透多层路由、无需IP域名配置、自适应网络、支持多终端系统监控等简单易懂的功能特性，使得安装更加简单，只需要按照说明书简单的指示就可安装。

　　4G移动监测

　　3G、4G移动数据网络的部署使无线网络作为视频图像载体成为可能，尤其是时下三大运营商都已经开始了4G的建设和测试，并大力推广4G网络，最高速度可以达到100Mbps，完全可以满足当下高清IPC的通信带宽，移动视频监控是将来的一个重要发展方向。移动视频监控使原有基于固网的视频监控逐步向分布式移动视频监控过渡，如铁路、公交、地铁等行业，从而突破原有视频监控在地域、技术、成本等方面的限制，使业务应用受众面得以扩大。

　　平台整合

　　作为前端产品，高清IPC必然离不开后端平台软件的支持。因此在可应用规模、系统软件功能、系统扩展性、系统稳定性以及操作人性化方面会成为高清IPC未来的主要竞争点。现在的高清网络监控，监控点数和系统用户以及图像清晰度都在增加和提高，在一套高清系统中我们不能奢望只有摄像机一种产品，还要兼容更多的网络视频服务器、NVR等系列产品。

　　功能丰富多样

　　网络摄像机产品的功能形态较传统产品更为丰富，可以为用户带来更多的附加值，摄像机厂商也会在各自的IPC产品中融入丰富且实用的功能，以吸引更多的用户。如可加入抓拍发送短信、电子防抖、3D打印技术和走廊模式等功能。其中我们可以在高清网络摄像机中配置内置的Email客户端、当在能接入互联网时，摄像机设备还可以通过Email的方式把报警触发时抓拍的图片发送到指定的邮箱。也可以通过COM口与能连接的SIM卡的设备连接，利用短信、彩信方式下发给指定的手机终端。这样，做到实时且智能的监控，而仅利用很小的带宽和成本。如此多的丰富功能势必会带来更好的用户体验。

　　标准化

　　统一视频协议标准，还是具有非常重要的意义。符合国家标准，融合ONVIF及GB/T 28181等协议标准，将成为高清网络摄像机走向市场的通行证。

　　结语

　　在大安防时代，随着平安城市等工程的展开，网络摄像机正以其在传输、高清等方面的出色表现，逐渐形成了规模应用的态势。我们相信在网络摄像机技术不断的变革下，其将会突破自身的技术制约和外在条件的束缚，呈现出广阔的发展前景。可以欣喜地看到，枪型网络摄像机已成为引领视频监控领域发展的主流方向，并将会在更多领域暴发出巨大“能量”，以趋于完善的姿态，为用户提供更专业、更贴心的实际应用体验，实现人类智慧生活方式的新变革。