[導讀]進入秋冬以來，各省市霧霾天氣頻繁，尤其是我國北方地區，大霧天氣給市民外出帶來了不便，對交通監控也產生著嚴重影響。霧霾天氣使戶外監控視頻質量明顯降低，不僅圖像色彩暗淡、對比度降低，一些重要目標的細節更是難以辨識。
霧霾頻襲考驗監控技術
隨著中國各級政府構建“和諧社會”及“平安城市”戰略的實施，監控技術得到了有效推動，獲得了質的提升。尤其是前端數據采集技術，作為整個遠程安全監控網絡的最重要部分，它將場景原始的信息進行采集和處理，滿足應用需求。
進入秋冬以來，各省市霧霾天氣頻繁，尤其是我國北方地區，大霧天氣給市民外出帶來了不便，對交通監控也產生著嚴重影響。霧霾天氣使戶外監控視頻質量明顯降低，不僅圖像色彩暗淡、對比度降低，一些重要目標的細節更是難以辨識。而惡劣天氣對視頻監控的影響首先是源于對鏡頭的影響。毋庸置疑，攝像機需要通過鏡頭來采集被攝物體光線，再進一步處理成數字圖像。而有霧天氣空中飄浮著大量有粉塵、水汽凝結成的顆粒物，一旦密度過大就會阻礙光線的傳播，不僅肉眼看不到信號燈，普通鏡頭也只是看到模糊不清的畫面，很多監控車流量的新聞視頻里都可以看到類似畫面。
解決這些問題，主要靠攝像機的功能和鏡頭的性能。現在很不少攝像機帶有透霧功能，因此實現這些功能很大程度上取決于所選用的鏡頭。普通鏡頭，透過的是可見光部分，這部分光波無法繞過空氣中濃密的霧氣顆粒；而帶紅外功能的鏡頭可透射紅外光，紅外光具有較長的波長可以繞射這些顆粒物，進而能夠清晰成像。
可以說，霧霾天氣，給監控攝像機、鏡頭等安防前端數據采集技術帶來了商機，帶來了挑戰。那么，在“大蛋糕”面前，用戶關心的安防前端技術存在著哪些趨勢？
霧霾頻襲考驗監控技術 衍生安防前端需求市場
1、攝像技術將向著大動態和低照度方向發展
攝像機是信息采集的執行者，在監控系統中起著關鍵的作用，故許多廠商都在這方面投入了很大的精力。對于常規的安防監控系統來說，不言而喻，研發的重點都集中在清晰度和感光度的提高方面。
目前的圖像傳感器有兩大類，即CCD和CMOS傳感器。一般來說，相對于CMOS來說，CCD具有感光度高、噪點小和分辨率高等優點，但與此同時，也具有功耗大、成本高和電路復雜的缺點。而CMOS的耗電量僅為CCD傳感器的1/10左右，況且由于CMOS技術利用超高的集成度，將許多外圍器件集成一體，大大減小了復雜度，并減小了體積。正因如此，目前CMOS傳感技術更新速度要遠快于CCD技術。
Micron是CMOS傳感器的主要供貨商，另外還有Omnivision和ST等。目前，Micron的MT9T031和MT9P031CMOS傳感器分辨率已經分別達到300萬和500萬像素，據該公司的一位行銷區域經理認為，CMOS與CCD兩種技術的競爭格局將繼續，而500萬像素將是兩種技術的分界點。但一個顯而易見的趨勢是，CMOS的各項性能在逐步靠近CCD技術。
除此之外，還有一些相關技術創新值得一提。比如松下公司推出的第三代超級動態（SDG）技術。使圖像的對比度動態范圍擴大了40多倍。三星公司的信噪比提高技術，以及鏡頭鍍膜技術，可以實現了超低的光照度。
2、兩種編解碼處理實現方式將各領***
目前視頻監控系統主流的壓縮格式是MPEG4，盡管它的處理延遲稍大些，但它還算兼顧了各方面的能力，是一個比較好的折衷。
而對于分辨率格式，種類從傳統的CIF格式，到目前的像素為720×576的D1格式，中間還有Half-D1、DCIF等。而Vweb公司推出的全D1分辨率MPEG-1、2、4以及H.263音視頻編碼器，無論是存儲器容量還是帶寬好像對中國用戶都已經不是問題。但經過冷靜分析后不難發現，無論D1能否進入中國的音視頻編解碼國家標準，基于D1的存儲量以及成本因素，感覺D1的大面積推廣還未到火候，反倒市場更看重像素為528×384的DCIF。深圳市昊天科技有限公司的謝永強工程師也持該觀點，他說：“DCIF格式無論在碼率還是對資源的要求方面顯得比較中庸，而且在各個方向上顯得比較均衡一些。因此，可以有效解決清晰度與傳輸速率、存儲容量以及成本之間的矛盾。”
因應各種分辨率格式和壓縮格式，編解碼技術和芯片實現方式呈現多種多樣的特點，但基本上可以歸結為兩大類，即DSP和ASIC。
DSP以TI公司的產品為代表，優點是具有非常靈活的處理方式，圖形處理功能比較強大，但這類器件是從以前的專用信號處理架構上傳承下來的，故在某些方面具有一定的約束，比如占用系統資源偏多，對于一些控制要求較高和碼率較高的場合似乎尚缺競爭力。
網絡視頻服務器存儲發展方向
不過，TI公司針對這點做了進一步的優化，從而贏得了不少訂單。中國最大的監控產品生產商海康威視已經在其視頻硬盤錄像機以及視頻服務器等產品中利用了300萬片TI的TVP5150AM1超低功耗視頻解碼器芯片，該芯片典型工作狀態下功耗僅為113mW，而斷電模式下的功耗還不到1mW。該產品只需一個晶振就能支持所有標準，模擬與數字電源電壓為1.8V，I/O電源電壓為3.3V，迎合市場需求。
而ASIC則主要是面向應用的專用SoC，可以利用目前最先進的多核技術，采用標準的總線架構，配上一定的存儲資源，以及擴展性能比較強的接口，基于上述這些優點，使得ASICSoC芯片更能適用于視頻處理的高端應用。
這類ASIC器件在設計時的約束較少，還可特別對視頻編解碼、數字加密、分辨率動態調節乃至各種遠程控制接口方面進行專門優化，從而解決了網絡監控中圖像處理和復雜的控制和接口方面的約束瓶頸。
就上述這兩大類處理技術實現方式來說，它們有著各自的生存空間，都將圍繞合適的應用并行發展。
3、網絡視頻服務器將是數字存儲技術的發展方向
進入數字時代以來，數字存儲技術高速發展，數字硬盤錄像機（DVR）使數字存儲的優點得到充分的體現，近幾年來得到了廣泛的應用。
DVR的核心功能就是解壓縮，其方式分為硬解壓、軟解壓以及硬件和軟件相結合三大類。其中軟解壓成本相對較低，但因軟件的實現是基于普通電腦和軟件，而且過于占用計算機的系統資源，從而影響圖像處理能力，而且可靠性相對也較差；而另一方面，應用卻對圖像質量要求越來越高，且隨著遠程傳輸的需求的增加，壓縮比較高的MPEG4會越來越流行，因而利用專用芯片的嵌入式硬件解壓縮將成為DVR的主流。在這種架構中，將音視頻采集、解壓縮、解碼顯示功能全部集成進一個SoC芯片，再利用總線結構，將多路碼流直接分傳給顯卡，IDE總線進行圖像顯示和存儲，系統CPU只起到控制和分配作用，剩余的大量資源可以用于豐富的圖像處理。這種架構的典型代表就是TI的達芬奇和NXP的Nexperia。
不過，由于“平安城市”中的安全監控網絡的規模很大，各子網絡間信息的互聯互通非常重要，這就必然要考慮數據的傳輸問題。基于這一點，這種目標為本地化監控的完全硬件解壓方案就存在一定的局限了。因為這種方案強調的是解壓速度、圖像處理能力和大容量存儲。而在“平安城市”這類大型網絡中，監控系統的前端站點很多，必須采用多機的層疊，還有內外網之間的訪問問題，都使得進行遠程監控時的控制變得非常復雜，從而使得基于嵌入式的硬件解壓方式力不從心。
當然，集成度更高的超大容量和超多路數的DVR可以緩解這一問題，但實現起來是不現實的。所以，一個新的解決方案就是網絡視頻服務器方案。在這種方案中，存儲采用計算機領域的通用存儲技術。該方案瞄準網絡視頻應用，采用適于網絡傳輸的流媒體技術，將成為今后的“平安城市”監控方案的一個發展方向。希圖科技的侯育林對此表示認同，他介紹說：“視頻服務器和網絡攝像機在實現遠程監控時確有一定優勢，但在規模應用之前，還有不少的問題需要解決，比如實時性差、延遲過大、畫面不流暢等。”
DVR的另一個發展趨勢是多接口技術。今后DVR所集成的接口將從傳統的485和232擴展到1394、USB和以太網等。此外，越來越高的搜索和回放速度比也是一個發展趨勢。當然，支持越來越大的硬盤存儲容量是DVR始終追求的一個目標。
結語
安防行業一直以來都是一個專業而封閉的市場，尤其是在數字化、網絡化盛行的時代，在主流IP攝像機的操作上，由于其安裝、調試以及后續的系統維護都需要專業的技術支持以及IT網絡知識，因而令網絡監控在國內市場的推廣長期處于緩慢的狀態，前端技術的發展也受到了一定制約。相信在民用市場的大量需求下，安防產品會朝著消費類電子產品靠攏，前端技術會不斷向前革新！
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