视频监控

为了“看得清”,我们做了哪些努力 —–视频监控

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自从网络摄像机出现以来,就朝着高清化、智能化的方向发展。多年以来,视频监控行业的科研人员一直在为提高视频监控图像分辨率而不懈努力。那么,从”看得见”到“看得清”,安防技术或产品经历了哪些变迁?

  1.网络高清横空出世,3A技术体现实力

  2008年,首台高清网络摄像机问世,在行业内掀起“高清风暴”。随后,3A技术难关被攻破,2010年-2012年高清摄像机进入快速发展时期。2010年,也被称之为“高清元年”。

  3A技术即AE(自动曝光)、AWB(自动白平衡)、AF(自动聚焦)

  自动曝光算法(AE)将根据可用的光源条件自动设置曝光值。当主体拍摄物和背景的亮度相差很大时,一般会造成主体拍摄物的过曝光或曝光不足,为了克服这个问题,一些特定的AE算法着重考虑了主体拍摄物的亮度情况,在进行亮度调整时给予这部分更多的比重。

  自动对焦算法(AF)是通过既得图像对比度移动镜头使图像对比度达到最大。总的来说,自动对焦技术就是通过调整聚焦镜头的位置获得最高的图像频率成分,得到更高的图像对比度。其中,获得最佳的对焦点是一个不断积累的过程,它通过比较每一帧图像的对比度从而获得镜头移动范围内最大的对比度点,进而确定对焦距离。

  自动白平衡算法(AWB)根据光源条件调整图片颜色的保真程度。物体在不同光线照射下会出现不同程度的色差,一般将一幅图像的整体色差信号用作色温数据,当这幅图像的大部分区域被一个统一的颜色覆盖时,这种色彩补偿就可能损失一部分完整的色彩。为了弥补这个缺陷,一些特定的AWB算法被提出来以适应不同的色温情况。例如,由于色温较低,图像传感器捕捉黄昏为黄色色调,而在日光充足的环境下,会呈现较高的蓝色色调。使用这些算法,模拟摄像机不仅在低光照环境下拍摄更好的图像,还能够提供更好的色彩还原和偏色补偿功能。

  监控图像处理效果对比

  总之,3A数字成像技术利用了AF自动对焦算法、AE自动曝光算法及AWB自动白平衡算法来实现图像对比度最大、改善主体拍摄物过曝光或曝光不足情况、使画面在不同光线照射下的色差得到补偿,从而呈现较高画质的图像信息。

  2.从CCD到CMOS

  在视频监控摄像机领域里,图像传感器是决定图像分辨率的关键因素之一。作为监控摄像机的核心部件,图像传感器不仅决定着图像的质量,同时也是摄像机成本高低的重要因素。

  在标清监控时代,无论是模拟摄像机还是标清网络摄像机,使用最广泛的是CCD。而在高清监控时代,情况将会有所改变。尽管CMOS传感器图像品质总体上还不如CCD,但它在成本上的优势对CCD还是造成了非常大的威胁。

  一方面,CMOS的灵敏度正在得到快速改善,目前市场上致力于CMOS研究的厂商已经研发出灵敏度性能与CCD接近的720P与1080P专用CMOS器件。另一方面,尽管相同尺寸的CCD传感器分辨率优于CMOS传感器,但如果不考虑尺寸限制,CMOS在量率上的优势可以有效克服大尺寸感光原件制造的困难,这样CMOS在更高分辨率下将更有优势。另外,CMOS响应速度比CCD快,因此更适合高清监控的大数据量特点。

  高清视频监控转向CMOS图像传感器的另一个原因是CMOS具有更低功耗的固有特性。功耗更低的CMOS图像传感器还综合了多项省电功能。

  同时,高端CMOS价格的不断下降,未来高清网络摄像机将更多选择CMOS。

  3.HD-SDI、同轴高清大热

  作为承上启下,徘徊于模拟监控与数字监控之间,HD-SDI和同轴高清致力于高清监控,但他们却有着不同的命运。

  HD-SDI从“监控宠儿”到悄然退市

  随着行业对高质量像素的需求日益强烈,如何以最低的成本实现监控系统的高清化成为安防监控领域的重要课题。HD-SDI应运而生。

  HD-SDI解决方案在原有的模拟标清系统的基础上进行更换,节约成本。从标清转高清的角度来说,原本采用模拟标清CCTV系统的可以直接更换HD-SDI接口的前端和后端产品,即可完成升级到高清监控,而不需要全部更换原有的传输网络。

  但面对着当前安防监控的网络化趋势,HD-SDI传输的是非IP数字信号,要实现联网监控还需要对其进行数字信号IP化,这样就会增加成本。配套设备需求,为了普及就必须完善其配套产品。最后,对传输线缆的质量要求较高,如果同轴电缆没有达到国家标准,传输图质就会存在问题。

  在经历了将近两三年时间发展,在IP高清监控,以及HD-SDI成本居高等因素的制约下,HD-SDI悄然退市。但不可否认的是,HD-SDI的出现的最初原因即是为了解决监控高清化的需求。

  同轴高清三分天下

  同轴高清市面目前的三大主流:HD-CVI、HD-TVI、AHD都已经已经在720P、1080P分辨率上提供了完整方案。虽然画质的表现来讲,目前市场上的产品画质和网络高清相比存在一定的差距,但是随着方案的日趋完善,这种差距将会越来越小。

  近几年来,同轴高清能够崛起并快速被市场所接受,得益于其低廉的价格、建议的安装特性、较完善的数据保护性、同时又很好地无缝对接旧有的模拟产品。就目前的市场而已,同轴高清的未来将以替代原来的标清产品为主。虽然模拟产品需求量在逐年下滑,但因为市场体量大,同轴高清的出现恰如“及时雨”。

  4.4K、H.265,安防行业步入高清时代

  2014年开始,4K的出现标志着安防行业迈入了超高清时代。4K带来最直观的核心价值就是图像更加清晰,细节更加丰富,从而可以创造出更多的客户需求。

  其次,分辨率的提升使得视频监控区域变得更广,也使监控人员能够提高对环境的观察能力,确保监控领域画面无所遗漏。有了这些优势,在特定的区域内,使用更少数量的摄像机就能够胜任安防监控全部任务,即可节约投资成本,又可让可视化管理更高效、联动响应更及时、安全系统更有保障。

  而对于4K这样的超高清来说,网络传输面临的最大限制就是带宽。H.265很好地解决了这一问题。

  H.265编码技术所具有的低带宽、低存储等特性开创了视频监控领域的又一个新的里程碑,也让4K超高清在安防监控领域的普及成为了可能。

  5.从红外补光到星光级

  24小时不间断监控的目的是即使在深夜里,也能看清画面,防止犯罪分子和敌对势力在夜间从事犯罪活动。因此,在低照度的场景下能够真实完整的记录下罪犯的面部及体态特征,提高破案线索信息,体现了监控系统的使用价值。在图像传感器灵敏度不足以获取到图像的情况下,红外补光的方式虽然丢失了色彩信息,增加了系统的不可靠因素,但是面对夜视监控的需求,也是一个不得已而为之的方法。但是有了星光级的高灵敏度图像传感器,现在情况就变得不一样了。

  而且不丢失色彩信息,犯罪份子的得样貌,服装及车辆的颜色都可以提供更真实的线索,这样的夜视监控效果,肯定要比红外补光下的图像更有价值。

  星光级是在微光情况下、通常指星光环境下无任何辅助光源,可以显示清晰的彩色图像,它区别于普通摄像机只能显示黑白图像。星光级摄像机特征:不需要红外灯也不需要白光灯、晚上可以实现不拖尾清晰的彩色监控。

  从2010年高清摄像机开始应用到4K摄像机的出现,不过短短几年时间,监控画面的清晰度已经发生了翻天覆地的变化。即使是现在,监控行业依然为了更高清而不断努力着。在这一过程中,出现了许多为高清而生的技术、产品以及安防生产厂商,它们或许正在经历辉煌,或许已经不复存在,无论如何,它们都将在监控行业高清发展史上留名。

来源:CPS中安网

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