从细节把握高清监控

　　在平安工程高清视频监控的发展涉及到方方面面，可以总结为5个字，即采、传、存、控、显。本文从这五个部分来看高清监控的现状和问题，从而得到把握和提高视频监控的方式方法。

　　采 .前端采集

　　高清的视频效果保证首先来源于高清信息的采集，如果没有前端高清视频采集，无法谈及后端的高清效果。

　　CMOS更适合高清时代

　　不管是高清还是模拟，其摄像机的清晰度主要取决于感光芯片的性能，主要有CCD和CMOS两种，在高清监控领域，也都有所应用。

　　CCD英文全名ChargeCoupledDevice，即感光耦合元件，它是一种可记录光线变化的半导体成像器件，具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。CCD对监控场景的适应性更佳，在低照度下效果表现更好。CCD由以前1/4英寸到现在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等，代表了其技术的不断发展，再经过图像处理芯片的配合，能够达到分辨率720P甚至1080P的输出。

　　CMOS即互补型金属氧化物半导体，英文全名是Complementary Metal-Oxide Semiconductor。它和CCD一样同为可记录光线变化的半导体。CMOS的传感器相对于CCD而言最大的缺点在于图像噪点多，低照情况下表现差，但是，最大的优点则是CMOS的制造原理更加简单，体积更小，功耗可以大大地降低。在获得相同像素数的情况下，CMOS价格更低，具有很高性价比，可以不断朝更高像素、更高分辨率发展，而高清监控对成本是非常敏感的，因此市面上大部分高清摄像机都采用CMOS。

　　要做到高清，还需要在宽动态、自动白平衡、图像的锐利度、以及数字降噪、色彩调整、光线补偿等多方面技术协作。只有在这些综合性能都能够得到很好体现，并且彼此能够相互协调情况下，才可以说真正实现高清。CMOS与其他图像处理技术的结合要远远超过CCD，动态范围更高，响应速度也更快，更适合高清监控的大数据量特点。此外，随着技术的发展，CMOS的灵敏度也得到极大改善，在效果上，如今一些CMOS传感器与CCD已经不相上下，甚至已经优于CCD的实际效果了。

　　高清摄像机需要搭配高清镜头

　　在相同的摄像机情况下，画面最终的表现，镜头的分辨率起了决定性的作用。高清镜头优于普通镜头主要体现在三个方面：清晰度、光谱透射能力和光谱矫正能力。高清镜头能增强画面的对比度和亮度，获得高清的图像效果，对画面的细节表现更丰富。

　　一般来说，在选择镜头时要根据摄像机的最高分辨率来选择相同或高于其像素的镜头产品。此外，还要根据项目特点具体分析。比如，在需要夜间拍摄的场所，为了让日夜型摄像机具有更好的拍摄效果，必须依赖于高清镜头具有更大的口径，如2/3英寸，以及更好的光圈值F，让摄像机能够获取更多的光通量，协助摄像机在夜间获得更好的拍摄效果。

　　某些项目摄像机在使用过程中需要配合红外补光灯，那么应该使用具备IR功能的镜头，这样在夜晚也能得到更加明亮的画面，同时也降低夜晚虚焦的问题。而对于较为苛刻的环境，例如配合激光灯，对远距离目标监控，就要保证非可见光波长在900μm时依然能够达到60%以上的透射率。

　　视频处理器作用不容忽视

　　要实现清晰的图像质量，除了前端镜头、传感器部分对光线的处理之外，影像处理部分也是摄像机中不可忽视的一环。直接从传感器中得到的图像往往效果并不理想，不论色彩还是细节都与实际图像有很大差距，难以作为事后证据。经过图像处理，包括面部检测、噪声过滤、去坏点、肤色矫正、自动白平衡、自动曝光以及边缘加强等操作后，可以使图像变得更加细腻，更加贴近真实世界中的图像。因此采用什么样的处理器会直接影响监控的效果。

　　在高清时代，处理器不仅承载了图像处理与分析、编解码压缩等大量工作，还会嵌入大量的智能分析算法，对海量高清数据进行分析，负担起更重要的作用。

　　传.编码传输

　　高清编码及传输也是在监控系统中不可缺少的重要环节，常见编码格式有H.264、M-JPEG、MPEG4等格式。

　　这几种编码格式中，H.264相对于MPEG2、MPEG4而言，其压缩效率是三种编码中最高的。H.264格式的最大特点是在保证画面质量的情况下，可以把文件大小控制在MPEG2格式的二分之一甚至三分之一。所以其更高的压缩比、更好的IP和网络信道的适应性，在数字视频通信和存储领域得到越来越广泛的应用。但是需要注意的是，H.264获得优越性能的代价是计算复杂度增加，因此H.264的硬件要求是最高的。

　　在传输过程中，高清意味着需要更高带宽。随着H.264最高制式H.264 High profile以及H.265的应用开发，1080P尺寸画面的码流也已经可以做到2M左右，由此可以看出，对于“高清”，网络传输并没有特别的要求。目前，在一些平安城市或多级联网的项目中，大都采用专网或者光纤。相比模拟传输，数字网络传输高清视频具有得天独厚的优势。

　　目前高清传输在编码传输中遇到最大的一个问题就是，各个厂家虽然都采用H.264编码但是格式不统一，各家的编解码设备不能混用，标准不统一，虽然ONVIF的出现使得这一现象有解决办法，但是由于各家对ONVIF协议的理解和认知层面的差异，即使IPC和平台都做了对ONVIF的支持，也可能面临着对接及互访不成功的现象。

　　存 .高清存储

　　对于高清平台存储来说，存储的类型一般采用两种方式：分布式存储和集中存储；存储设备部分，一般会有：NVR(NetworkVideoRecorder)网络视频录像机和IPSAN两种存储设备。其中NVR作为一个新兴的产品，在网络摄像机尤其是高清摄像机的普及中扮演着非常重要的角色，其主要功能是对网络视频流进行录像、存储，并提供实时显示和代理转发等功能，一般多采用嵌入式架构，硬解码支持多路网络标清或者高清摄像机接入。现在有些厂家单台NVR已经可以做到256路，并能实现多台集群分站式存储。

　　另一种主流方式IPSAN在存储中扮演着越来越重要的角色，直存方式的IPSAN集中存储已成为主流。IPSAN通过采用IP构架的以太网传输，具备良好的扩展性、共享性和较低的分摊应用成本，而存储介质使用的是高可靠的监控级硬盘甚至是企业级硬盘，容量一般是TB级别。随着高容量的产品走入我们视线，大型高清监控系统PB级海量存储解决方案也得到普遍应用。

　　控 .平台控制

　　目前在平台尤其以大规模高清监控平台遇到问题最为典型，例如：视频设备数量庞大；由于项目是分期建设，前端设备的品牌很杂，如何实现统一管理；实施过程中网络环境多种多样，非常杂乱；在多级联网的情况下，还经常涉及到多级联网的问题，对接起来非常困难；平安工程规模不断发展，系统的扩容型、维护性如何保证。这些都是平台控制面临的非常严峻的问题。

　　模块化管理

　　目前，众多高清平台部署采用“分而治之”的策略，将高清监控系统构成化整为零，将大系统建设问题按管理分级、业务分层、设备分类进行逐级分解为小系统建设问题，以逻辑上的虚拟条带为构建基础单元解决系统中大量设备的管理、扩充问题，并实现病毒和网络风暴的隔离，避免了单点故障扩散到整个系统。统一管理是在解决每个小系统的问题后再把每个小系统堆叠起来进行统一管理，实现灵活的系统扩充，也便于系统建设分步实施，而且充分考虑高清标清的兼容性问题，采用“中间件服务器”概念对录像流媒体做支撑，实现模拟视频全实时，数字视频高清晰的技术要求；对大规模的视频监控实施统一的资源管理，开放的设备兼容性，实现不同厂家设备的互联互通。

　　不断推进标准化

　　随着平安工程建设的不断深入，平台互联也成为了各大平安城市建设的必修课。所以，很多标准也就应运而生，比如浙江省的DB33/T 629.6-2011标准，即《跨区域视频监控联网共享技术规范》，以及新国标GB/T28181-2011《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》，通过一系列标准的推广与应用，各级平台的互联问题也就有章可循了，高清系统平台化建设这一课题也在监控大联网的建设中不断走向标准化。

　　云计算的应用

　　如今云计算在高清监控系统中已经有了众多成功的案例，云计算的出现，可以解决众多平台应用中错综复杂的问题。引入云计算，高清监控系统至少应该在信息采集层面、交互处理层面以及扩展维护层面，满足相应的先决条件，同时云计算可实现部署与运维、海量数据存储、智能分析、智能统计、智能检索、安防应用虚拟化等多方面的应用，因此，云技术在视频监控领域的应用不仅仅是一种技术趋势，更是高清监控系统发展的需要。

　　显 .高清显示

　　高清的解码显示通常由高清解码器或者高清网络矩阵来完成，通过高清解码器或者高清网络矩阵配合网络键盘使用可以实现画面切换、高清上墙、轮询切换等。以高清输出接口来说，目前主流有的VGA和HDMI等接口。HDMI接口代表着高清显示接口，它的主要特点是色彩还原度高，画质无损耗。

　　在显示器这部分，一般分为LCD、PDP两种。受高清电视技术发展的影响，监控显示设备的高清化速度非常快。传统CRT监视器已经退出新建监控系统，而LCD、PDP器件由于采用逐点显示方式，没有回扫线，具有图像细腻、无闪烁现象，不易造成视觉疲劳的优势。其中，LCD监视器以轻薄、省电为特色，PDP以高亮度、大尺寸闻名。在轨道交通、平安城市等大型图像联网指挥中心，已经大量使用了LCD/PDP拼接大屏。

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