網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術要點都在這里

網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術要點都在這里1高清視頻監(jiān)控的主流技術 寬動態(tài)數(shù)字寬動態(tài)并沒有達到真正意義上的擴大成像動態(tài)范圍的目的，而是通過軟件的圖像后處理算法提高了局部區(qū)域的對比度，一般由攝像機ISP模組實現(xiàn)。我們?nèi)庋劭杀鎰e的灰階范圍十分有限，而實際上計算機卻可以區(qū)分非常微弱的灰度差異，數(shù)字寬動態(tài)正是通過圖像處理算法將這些微弱的差異增強到肉眼足以區(qū)分。之后在CCD硬件技術基礎上出現(xiàn)了雙幀合成寬動態(tài)，解決方法就是用一顆CCD,但是上面的每一點在單一時間內(nèi)曝光兩次,一次長曝光(低快門),一次短曝光(高快門)。隨著DSP和CMOS技術的演進，DPS采用的是每一個像素單獨曝光和控制技術，加之利用CMOS傳感器采集的多幀畫面合成一幅完整圖像的線性疊加，相比于CCD的兩次曝光成像有了更高的動態(tài)范圍。從數(shù)值上來說，采用DPS技術的CMOS攝像機就目前的處理技術，其動態(tài)范圍即可到達120dB甚至140dB。寬動態(tài)技術已經(jīng)成為衡量一款攝像機性能的重要指標。就目前來看，標配寬動態(tài)功能，已經(jīng)成為各IPC廠商的共識。 透霧隨著近幾年國內(nèi)霧霾天氣環(huán)境的惡化，市場對于透霧攝像機的需求非常強烈，由于光學透霧鏡頭較為昂貴，為了降低透霧攝像機的身價，也為了實現(xiàn)更好的透霧效果，主流IPC廠家都開始在攝像機視頻圖像透霧算法技術上做研究，算法透霧可根據(jù)物理上霧霾的形成模型，通過局部區(qū)域灰白程度判斷霧霾的濃度，從而復原出清晰的無霧霾圖像。算法透霧能夠保留圖像的原有色彩，同時能夠大幅提升圖像透霧效果。 智能分析高清網(wǎng)絡攝像機從2011年推出的移動偵測、視頻遮擋等兩三個智能分析功能，發(fā)展到如今，幾乎所有的主流安防廠家高清網(wǎng)絡攝像機標配的智能功能都超過10種，當然目前這些智能功能的標配絕大多數(shù)僅局限于中高端行業(yè)產(chǎn)品中。按市場業(yè)務應用來分，這些智能分析功能可以分為如下幾點：1、診斷類智能分析。高清網(wǎng)絡攝像機的診斷類智能分析主要是針對視頻圖像出現(xiàn)的黑屏、模糊、云臺失控、畫面凍結(jié)等常見的攝像頭故障、視頻信號干擾如場景變更、物品遺留/消失等進行準確分析、判斷和報警。診斷類智能分析技術實現(xiàn)起來較為簡單，通常這些智能功能都集成在前端，當然后端如NVR也有做類似這樣的診斷類智能功能。2、識別類智能分析。高清網(wǎng)絡攝像機的這項技術偏向于對靜態(tài)場景的分析處理，通過圖像識別、圖像比對及模式匹配等核心技術，實現(xiàn)對人、車、物等相關特征信息的提取與分析。在對車的識別分析應用上主要是車牌識別技術。車牌識別技術被廣泛應用于各停車場出入口、高速公路收費站等地，近些年更是發(fā)展迅速：配合交通電子卡口系統(tǒng)，車牌識別技術被大量用于車輛交通違章的抓拍，有效降低了車輛交通違章數(shù)量，大大減少了交通事故的發(fā)生。3、行為類智能分析。高清網(wǎng)絡攝像機該項技術側(cè)重于對動態(tài)場景的分析處理。典型的功能有：車輛逆行、防區(qū)入侵檢測、人員聚焦檢測、絆線穿越檢測、快速移動、人員徘徊檢測和客流統(tǒng)計等。移動偵測(VMD)是該類智能分析中的“早期智能”，VMD依據(jù)視頻畫面中像素塊的運動變化來進行判別，由于是二維的圖像智能分析，誤報較高，無法識別移動的像素塊是干擾還是目標，再加上各安防廠家之間的算法技術差異，行為類和識別類智能分析的準確率普遍不高。 高像素2010年高清元年推出的還只是720P高清網(wǎng)絡攝像機，一直到2012年，主流安企高清網(wǎng)絡攝像機還是以130萬和200萬為主，300以上像素還很少。隨著CMOS技術的引入，高清網(wǎng)絡攝像機像吃了一劑強心針，在2013年后，300萬、400萬、500萬、600萬、1200萬像素的攝像機像雨后春筍一般冒上來，這就是技術的創(chuàng)新帶來了產(chǎn)品體系的創(chuàng)新。在現(xiàn)有“珠三角”、“長三角”、“環(huán)渤?！敝髁靼财笾校瑤缀醺呦袼爻蔀楦鲝S家的標配，甚至4K成為各廠家的標配。對用戶而言，4K不僅僅是對視覺的體驗和享受，而是4K的分辨率是1080P的4倍，如果用4K攝像機和1080P攝像機拍攝相同視場角下的同一場景，4K攝像機會用4倍于1080P攝像機所用的信息量去還原場景，畫面自然更清晰、更貼近真實。從“用”的角度來講，由于4K畫面的信息量是1080P的四倍，基于更多的信息量，就能實現(xiàn)更準確的智能分析，4K一旦大規(guī)模部署，智能分析的準確率就能上升一個臺階，而且也會有更豐富更令人驚喜的智能應用得到實現(xiàn)。 星光級行業(yè)內(nèi)公認0.001Lux及以下稱之為星光級攝像機，最具代表性的星光級攝像機就是TI

DM8127/安霸S2+索尼IMX185硬件方案，目前廣泛應用于平安城市、金融、酒店樓宇、平安村居、港口、高速公路等項目中，無需大規(guī)模安裝補光照明設施，就可以得到較好的夜間高清彩色監(jiān)控畫面需求。星光級照度監(jiān)控技術主要受鏡頭、圖像傳感器、后端圖像處理技術等因素的影響，各安企廠家也都是從以下幾個方面進行提升：1、利用大光圈鏡頭：鏡頭是攝像部件的重要組成部份，它在低照監(jiān)控應用技術上的作用是為攝像機聚焦被攝目標的光線，這里的低照應用與技術關鍵在于鏡頭的口徑越大其進光量也會越大，也就是鏡頭光圈的增大可有效提升進光量，從而使攝像機獲得理想的低照度效果。2、選用大靶面?zhèn)鞲衅鳎簲z像機的本質(zhì)就是把光能轉(zhuǎn)化為電能，而量化的核心部件是傳感器，傳感器的作用就是把傳到它身上的不同強度的光線進行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成電壓信息最終生成數(shù)字圖像信息。而傳感器上接收光線的部位自然是核心中的核心。如果相同分辨率的攝像機，圖像傳感器靶面面積越大，則其單位像素進光量就越大，抑制噪點能力越強，低照度拍攝時，成像畫質(zhì)也越好。3、良好的圖像處理技術：以往的攝像機采用傳統(tǒng)的2D算法來實現(xiàn)降噪功能，而現(xiàn)在采用的3D降噪技術，在原有的幀內(nèi)降噪基礎上，通過對前后兩幀的圖像進行對比篩選處理，從而將噪點位置找出，對其進行增益控制，3D數(shù)字降噪功能能夠降低弱信號圖像的噪波干擾。由于圖像噪波的出現(xiàn)是隨機的，因此每一幀圖像出現(xiàn)的噪波是不相同的。3D數(shù)字降噪通過對比相鄰的幾幀圖像，將不重疊的信息(即噪波)自動濾出，采用3D降噪的攝像機，圖像噪點會明顯減少，圖像會更加清晰透徹，從而顯示出比較純凈細膩的畫面。2系統(tǒng)設計結(jié)構從整體結(jié)構層次來講，高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為以下三方面內(nèi)容：3管控方式從管控方式來講，可將監(jiān)控系統(tǒng)分為三級管控： 一級存儲管理中心（數(shù)據(jù)機房）管理中心接收所有前端視頻，并進行存儲、管理和控制，在整個系統(tǒng)中具有最高權限，因數(shù)據(jù)中心無24小時值班，故在資源利用上管理中心未設置電視墻等設備。主要設計思路：1、接入前端所有的視頻信號2、具有最高管理權限3、可與其他系統(tǒng)互聯(lián)4、存儲要求：對所有視頻信號進行集中存儲，并要求以高清的方式進行存儲；歷史圖像數(shù)據(jù)的存儲時間不得低于30天。5、設備供電要求：機房中心需配備在線式UPS電源，使系統(tǒng)在停電時電源自動切換，所有存儲設備、傳輸設備、前端攝像頭均需接入UPS，保證系統(tǒng)停電后仍工作正常。電池容量應滿足斷電后對系統(tǒng)持續(xù)供電時間不低于4小時（不包括顯示器及管理終端）。 二級監(jiān)控中心（監(jiān)控機房）由數(shù)據(jù)中心按照要求分配視頻圖像進入監(jiān)控中心，監(jiān)控中心為24小時值班場所，所以設計了電視墻，可實時查看授權范圍內(nèi)圖像，可操作授權球機。1、需要保安巡視的視頻圖像均要接入到監(jiān)控中心；2、因?qū)儆?4小時值班場所，設計拼接屏電視墻，將重要視頻上墻；3、采用PC作為操作終端，配合網(wǎng)絡操作鍵盤，靈活管理；4、監(jiān)控中心的設備需要配備在線式UPS電源，電池容量應滿足斷電后對系統(tǒng)持續(xù)供電時間要求。 三級授權用戶可授權對相關用戶開放（領導、門衛(wèi)、管理員、用戶等），授權用戶可對授權范圍內(nèi)視頻信號實時瀏覽（回放、下載、控制），根據(jù)終端用戶需要分配各自管理權限；瀏覽方式包括瀏覽器、APP等。4設備參數(shù)解讀及選型 壓縮率通常用編碼的量化參數(shù)（QP或DFR值）表示，數(shù)字越大，壓縮越狠，圖像質(zhì)量越差當然碼流越低。廠商常將后臺QP值用Low/Mid/High對應顯示。 分辨率常見如4CIF,720P,130萬,1080P,300萬/500萬/1000萬像素等。 PPF（像素密度）不同的PPF水平實現(xiàn)不同監(jiān)視目的，比如10PPF可以區(qū)分出人或車輛；50PPF可以識別更多細節(jié)，100PPF可以進行清晰的人臉或者車牌識別…… 視場的水平范圍目標視場（攝像機成像后覆蓋的范圍）的定義很重要，他決定攝像機的PPF值的計算&選擇及鏡頭焦距的選擇。攝像機距離監(jiān)視目標的距離:

用來進行鏡頭焦距參數(shù)選擇。 低照度用來表征攝像機在多“黑”的環(huán)境下依然能夠清晰成像，但是由于標準不統(tǒng)一，存在虛標現(xiàn)象。目前行業(yè)主流IPC產(chǎn)品通常在0.0x的水平。 曝光設定參數(shù)范圍1s到1/10000，常規(guī)設定建議在1/30以避免出現(xiàn)運動目標的拖影現(xiàn)象，再長的曝光值意味著要忍受明顯拖影，但畫面會稍亮。 寬動態(tài)主要針對監(jiān)控場景內(nèi)目標主體與背景光線反差較大的應用情況，需要注意寬動態(tài)有不同的技術實現(xiàn)方式，導致效果差別較大、成本差異較大。 幀率選擇范圍通常1-30，最大可60，如果沒有特殊要求，在安防行業(yè)5-15幀即可，多了也是浪費。高幀率通常用于賭場或工業(yè)等特殊監(jiān)控需求場所。 音頻音頻通常包括麥克風和廣播，如果真的有音頻需求，建議選擇全雙工模式，并且需要確認是否后臺CMS軟件支持雙向音頻功能。室外防護等級：室外有防塵、防水（IP等級）、防爆及寬溫等指標要求。 壓縮方式H.264,MPEG-4,MJPEG;

目前主流H.264方式。 多碼流常見單碼流、雙碼流、多碼流，不同碼流可不同參數(shù)設定。 碼流模式通常分為固定碼流（CBR）及可變碼流(VBR)。 錄像模式通常分為連續(xù)錄像模式及移動偵測觸發(fā)錄像模式。 板載錄像容量32GB,64GB,128GB等，目前主流SD卡，品牌如SanDisk。 VMS兼容性需要明確IPC兼容的VMS品牌，或者具體符合的ONVIF標準。 電源供應目前電源供應有PoE及常規(guī)低壓，注意很多新攝像機僅僅支持PoE. 自動聚焦分為自動后焦調(diào)整（AutoBackFocus）及自動聚焦（

AutoFocus） 光圈類型分為手動光圈、自動光圈、P光圈三種 鏡頭類型固定焦距及可變焦距，普通常規(guī)室內(nèi)監(jiān)控應用通常4-9mm焦距鏡頭較多，10-50mm鏡頭用于距離稍遠的場景應用 PTZOpticalZoom:

通常范圍2倍到40倍，室內(nèi)一般10倍，室外25倍以上5交換機的選擇 視頻監(jiān)控傳輸帶寬例：監(jiān)控分布在5個不同的地方，各地方的攝像機的路數(shù)：n=10，1個監(jiān)控中心，遠程監(jiān)看及存儲視頻信息，不同視頻格式的帶寬計算如下：地方監(jiān)控點：D1視頻格式每路攝像頭的比特率為1.5Mbps，即每路攝像頭所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為1.5Mbps，10路攝像機所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為：1.5Mbps(視頻格式的比特率)×10(攝像機的路數(shù))=15Mbps(上行帶寬)即：采用D1視頻格式各地方監(jiān)控所需的網(wǎng)絡上行帶寬至少為15Mbps;720P(100萬像素)的視頻格式每路攝像頭的比特率為2Mbps，即每路攝像頭所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為2Mbps，10路攝像機所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為：2Mbps(視頻格式的比特率)×10(攝像機的路數(shù))=20Mbps(上行帶寬)即：采用720P的視頻格式各地方監(jiān)控所需的網(wǎng)絡上行帶寬至少為20Mbps;1080P(200萬像素)的視頻格式每路攝像頭的比特率為4Mbps，即每路攝像頭所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為4Mbps，10路攝像機所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為：4Mbps(視頻格式的比特率)×10(攝像機的路數(shù))=40Mbps(上行帶寬)即：采用1080P的視頻格式各地方監(jiān)控所需的網(wǎng)絡上行帶寬至少為40Mbps監(jiān)控中心：D1視頻格式的所需帶寬：1.5Mbps(視頻格式的比特率)×50(監(jiān)控點的攝像機的總路數(shù)之和)=75Mbps(下行帶寬)即：采用D1視頻格式監(jiān)控中心所需的網(wǎng)絡下行帶寬至少75Mbps720P(100萬像素)的視頻格式的所需帶寬：2Mbps(視頻格式的比特率)×50(監(jiān)控點的攝像機的總路數(shù)之和)=100Mbps(下行帶寬)即：采用720P的視頻格式監(jiān)控中心所需的網(wǎng)絡下行帶寬至少100Mbps1080P(200萬像素)的視頻格式的所需帶寬：4Mbps(視頻格式的比特率)×50(監(jiān)控點的攝像機的總路數(shù)之和)=200Mbps(下行帶寬)即：采用1080P的視頻格式監(jiān)控中心所需的網(wǎng)絡下行帶寬至少200Mb 接入交換機一般常用的交換機，實際頻寬是理論值的50%～70%，因此，一個百兆交換機的實際頻寬則為50M～70M。以720p網(wǎng)絡攝像頭4Mbps流量為例，從效能上來看，一臺百兆(100Mbps)物理層交換機，最安全的考量應可接入12個720p（4M*12=48M）網(wǎng)絡攝像頭。但考慮到目前網(wǎng)絡監(jiān)控都會采用動態(tài)編碼方式，720p網(wǎng)絡攝像頭視頻流峰值可能會超過4M，再加上需考慮頻寬冗余設計，所以，這一種百兆物理層交換機，最好控制在8個攝像頭以內(nèi)，若超過8個攝像頭以上，則建議采用千兆交換機。 匯聚交換機這部份的選型應用性能比物理層交換機要求高，通常會選擇千兆以上的數(shù)據(jù)鏈路層交換機。這種交換機的百兆用來連接其它交換機，而千兆則可與監(jiān)控中心核心交換機連接，這種數(shù)據(jù)鏈路層層交換機可控制30個左右的720p網(wǎng)絡攝像頭。若同樣以每臺攝像頭4Mbps來計算，前端每臺物理層交換機，可以連接6臺720p網(wǎng)絡攝像頭，而這種數(shù)據(jù)鏈路層交換機又可連接5臺物理層交換機，因此，該數(shù)據(jù)鏈路層交換機下的總頻寬為4M*6*5=120M。依此看來，數(shù)據(jù)鏈路層層交換