網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的應(yīng)用，使得圖像監(jiān)控技術(shù)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。第一，網(wǎng)絡(luò)的綜合布線代替了傳統(tǒng)的視頻模擬布線，實(shí)現(xiàn)了真正的三網(wǎng)(音頻、視頻、數(shù)據(jù))合一，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)即插即用，工程實(shí)施簡(jiǎn)便，系統(tǒng)擴(kuò)充方便;第二，跨區(qū)域遠(yuǎn)程監(jiān)控成為可能，特別是利用互聯(lián)網(wǎng)，圖像監(jiān)控已經(jīng)沒(méi)有距離限制，而且圖像清晰，穩(wěn)定可靠;第三，圖像的存儲(chǔ)、檢索十分安全、方便、可異地存儲(chǔ)，多機(jī)備份存儲(chǔ)以及快速非線性查找等。

　　網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的技術(shù)結(jié)構(gòu)

大家可以看到，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以直接接入到TCP/IP的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)中，因此這種系統(tǒng)主要的功能就是在聯(lián)網(wǎng)上面，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或者內(nèi)部局域網(wǎng)進(jìn)行視頻和音頻的傳輸。從內(nèi)部構(gòu)成上說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一般都是由圖像傳感器、視頻編碼器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、外部報(bào)警、控制接口等部分組成。

相比較傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)最核心的技術(shù)就是視頻編碼器?，F(xiàn)在，就網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的各部分我們做一個(gè)技術(shù)分析，然后再重點(diǎn)分析一下核心的視頻編碼器部分。

·圖像傳感器：傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)，就是通過(guò)圖像傳感器采集視頻信息，然后直接輸出是模擬的視頻信號(hào)，通過(guò)視頻線對(duì)外輸出。現(xiàn)在攝像機(jī)的圖像傳感器主要有2種，即CMOS和CCD。由于CCD在圖像質(zhì)量方面比CMOS有一定的優(yōu)勢(shì)，因此在監(jiān)控工程中使用的圖像傳感器主要是CCD，而CCD的主流廠商大部分是日本企業(yè)，比如Sony、Sharp等，幾乎占了全球CCD市場(chǎng)的90%以上份額。

·視頻編碼器：其功能是把CCD的視頻信號(hào)按照一定的格式進(jìn)行數(shù)字化編碼，有些是直接抓取CCD輸出的BT.656的信號(hào)，有些是采集CCD驅(qū)動(dòng)輸出的模擬信號(hào)，通過(guò)一個(gè)視頻AD進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化。視頻編碼的標(biāo)準(zhǔn)很多，現(xiàn)在主要的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)有MJPEG、MPEG4和H.264。

·網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：其功能是把壓縮好的視頻信號(hào)，通過(guò)TCP/IP的協(xié)議輸出，并且基本上要支持現(xiàn)階段主流的通信格式，比如支持PPPOE、DNS、UDP、TCP等等。

·外部報(bào)警和控制接口都是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的輔助功能，主要是通過(guò)串口或者10口來(lái)實(shí)現(xiàn)，串口的方式包括RS232和RS485等等。[NextPage]

　　網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)
　　
　　當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有M-JPEG、MPEG4、H．263、H．264等，下面我們對(duì)這些技術(shù)再做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。
　　M－JPEG
　　M－JPEG技術(shù)即運(yùn)動(dòng)靜止圖像壓縮技術(shù)，它把運(yùn)動(dòng)的視頻序列作為連續(xù)的靜止圖像來(lái)處理，這種壓縮技術(shù)方式單獨(dú)完整地壓縮每一幀，在編輯過(guò)程中可隨機(jī)存儲(chǔ)每一幀，可進(jìn)行精確到幀地編輯。但M-JPEG只對(duì)幀內(nèi)地空間冗余進(jìn)行壓縮，不對(duì)幀間的時(shí)間冗余進(jìn)行壓縮，因此壓縮效率不高。
　　MPEG4
　　MPEG標(biāo)準(zhǔn)就是指由ISO的活動(dòng)圖像專家組制定的一系列關(guān)于音視頻信號(hào)以及多媒體信號(hào)的壓縮與解壓縮技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-4的著眼點(diǎn)在于解決低帶寬上音視頻的傳輸問(wèn)題，在164KHZ的帶寬上，MPEG-4平均可傳5—7幀／秒。采用MPEG-4壓縮技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)型產(chǎn)品可使用帶寬較低的網(wǎng)絡(luò)，如PsTN，ISDN,ADSL等，大大節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用。另外，MPEG-4的最高分辨率可達(dá)720×576，接近DVD畫面效果，基于圖像壓縮的模式?jīng)Q定了它對(duì)運(yùn)動(dòng)物體可以保證有良好的清晰度。MPEG-4所有的這些優(yōu)點(diǎn)，使它成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品生產(chǎn)廠商開(kāi)發(fā)的重要趨勢(shì)之一。
　　H．263
　　H．263是ITU-T提出的作為H．324終端使用的視頻編解碼建議，H．263經(jīng)過(guò)不斷地完善和多次的升級(jí)已經(jīng)日臻成熟，如今已經(jīng)大部分代替了H．261，而且H．263由于能在低帶寬上傳輸高質(zhì)量的視頻流而日益受到歡迎。
　　H．263是基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腄PCM的混合編碼，在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腄PCM混合編碼，在運(yùn)動(dòng)搜索的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，然后運(yùn)用DCT變換和“之”字形掃描編碼，從而得到輸出碼流。H．263在H．261建議的基礎(chǔ)上，將運(yùn)動(dòng)矢量的搜索增加為半象素點(diǎn)搜索；同時(shí)又增加了無(wú)限制運(yùn)動(dòng)矢量、基于語(yǔ)法的算術(shù)編碼、高級(jí)預(yù)測(cè)技術(shù)和PB幀編碼等四個(gè)高級(jí)選項(xiàng)；從而達(dá)到了進(jìn)一步降低碼速率和提高編碼質(zhì)量的目的。
　　H．264
　　H．264是ITU-T的VCEG(視頻編碼專家組)和ISO／IEC的MPEG(活動(dòng)圖像編碼專家組)的聯(lián)合視頻組(JVT：joint video team)開(kāi)發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它既是ITU-T的H．264，又是ISO／IEC的MPEG4的第十部分。
　　在相同的重建圖像質(zhì)量下，H．264能夠比H．263節(jié)約50％左右的碼率，比目前根據(jù)MPEG4實(shí)現(xiàn)的視頻格式在性能方面提高33％左右。
　　
 

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　　網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)核心技術(shù)

百萬(wàn)像素鏡頭：視頻監(jiān)控百萬(wàn)像素時(shí)代的到來(lái)，百萬(wàn)像素級(jí)的攝像機(jī)必然需要百萬(wàn)像素級(jí)光線配合，因而必然會(huì)誕生相配套的百萬(wàn)像素鏡頭。百萬(wàn)像素對(duì)應(yīng)鏡頭可以更好地配合百萬(wàn)像素傳感器，以獲取焦距更清晰的圖像。

CCD與CMOS之爭(zhēng)：感光器件是攝像機(jī)最為核心的部分，在模擬攝像機(jī)以及標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，最為廣泛使用的是CCD，但隨著百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的出現(xiàn)，其主要采用高分辨率的逐行掃描方式，逐行掃描的CMOS傳感器比隔行掃描CCD芯片更有優(yōu)勢(shì)，它依次掃描每一條電視線，而不是將電視線分成奇數(shù)和偶數(shù)線條再疊加成一副完整圖像。采用隔行掃描，快速運(yùn)動(dòng)的物體在奇數(shù)場(chǎng)掃描和偶數(shù)場(chǎng)掃描中的位置存在較大差異，導(dǎo)致畫面模糊不清，對(duì)于交通等領(lǐng)域而言，更需要的是清晰、無(wú)鋸齒的運(yùn)動(dòng)車輛圖像，CMOS在像素密度上的優(yōu)勢(shì)使其穩(wěn)據(jù)一席之地。目前，130萬(wàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)沿襲模擬的優(yōu)勢(shì)，較多采用CCD，而200萬(wàn)以上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)則更傾向于CMOS。CCD的特點(diǎn)是靈敏度高，但響應(yīng)速度較低，而CMOS除了像素密集度的優(yōu)勢(shì)，成本和功耗優(yōu)勢(shì)更加得到廠家的青睞，其不足之處在于，低照度或黑暗的環(huán)境下噪點(diǎn)較多，如果沒(méi)有補(bǔ)光措施無(wú)法在夜間達(dá)到理想效果。

壓縮處理芯片技術(shù)：百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)視頻數(shù)據(jù)量非常大，對(duì)壓縮芯片以及CPU處理能力要求較高。要獲得清晰的圖像，除了鏡頭和傳感器外，還包括圖像壓縮分辨率和幀數(shù)。芯片壓縮處理能力直接決定了對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)、錄像存儲(chǔ)以及后端處理的要求，也很大程度上影響著圖像的質(zhì)量。圖像清晰度愈高，所占用帶寬愈大。目前，芯片的處理能力主要體現(xiàn)在分辨率、低帶寬多碼流應(yīng)用方面。

要實(shí)現(xiàn)良好的圖像質(zhì)量，除了前端鏡頭、傳感器部分對(duì)光線的處理，影像處理部分也是百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中不可忽視的一環(huán)。通常情況下，傳感器部分設(shè)置有內(nèi)嵌的圖像處理芯片處理一些較簡(jiǎn)單的功能，自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡校對(duì)以及自動(dòng)化對(duì)焦等功能則必須通過(guò)后端ISP芯片處理，以獲得良好的影像效果。

在百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中被廣泛采用的圖像壓縮技術(shù)有M-JPEG/MPEG-4/H.264三種方式，每種壓縮方式有不同的特點(diǎn)，M-JPEG能獲得最高的單幅畫面質(zhì)量，但壓縮效率較低，占用帶寬最大;H.264可以獲得最高的壓縮比，對(duì)攝像機(jī)本身的處理平臺(tái)要求也最高。為了獲得較高的分辨率并且實(shí)現(xiàn)全實(shí)時(shí)傳輸，主流廠家均采用H.264的壓縮算法，以實(shí)現(xiàn)低帶寬下的應(yīng)用?！?20P畫質(zhì)并不是唯一追求目標(biāo)，在低碼流下實(shí)現(xiàn)一個(gè)高清流暢的畫面，才能夠滿足各行各業(yè)對(duì)于高清視頻的基本需求，”ACTi陳棟認(rèn)為。據(jù)了解，主流廠家通過(guò)芯片壓縮處理，目前可以實(shí)現(xiàn)的壓縮率是720P@2~4Mbps25幀全實(shí)時(shí)傳輸狀態(tài)，2Mbps的碼率還有另外一個(gè)含義，D1(720X480)畫質(zhì)下DVR的存儲(chǔ)碼流就是2Mbps為主，這也就意味著用戶可以在不大幅增加網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)成本的情況下選用720P網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

在實(shí)際應(yīng)用中，百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還必須實(shí)現(xiàn)多碼流的應(yīng)用，網(wǎng)路攝像機(jī)在本地監(jiān)控之外還有遠(yuǎn)程管理的需求，因此在保證本地百萬(wàn)像素高畫質(zhì)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還需提供一個(gè)低碼流的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵圖像、關(guān)鍵畫面、關(guān)鍵錄像數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程備份。目前，市場(chǎng)上比較高端的百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都配備了強(qiáng)大的M-JPEG/MPEG-4/H.264三編碼引擎，同時(shí)具有靈活的雙碼流功能，根據(jù)用戶的需求設(shè)計(jì)適合的解決方案。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況采用720P全實(shí)時(shí)傳輸，也可以在正常情況下只采用普通分辨率來(lái)傳輸實(shí)時(shí)圖像(比如D1)，而在報(bào)警條件發(fā)生時(shí)以高像素的JPEG形式傳輸高分辨率的圖像，以便于事后放大觀看，也就是平時(shí)傳輸占用帶寬較小的實(shí)時(shí)圖像，而在關(guān)鍵時(shí)刻傳輸圖像效果好，但占用較大網(wǎng)絡(luò)帶寬的高清圖像，以獲取清晰的細(xì)節(jié)。