高清攝像機將如何保持視頻圖像的清晰度

　　智能視頻分析技術(shù)

　　視頻存儲時間長是安防行業(yè)的特點。根據(jù)監(jiān)控行業(yè)的視頻畫面特點，30%的畫面為重要畫面(人/車運動)，其他70%基本上都是次要畫面(晃動的樹、花草、動物)。

　　而在30%的重要畫面中，可能只有20%的運動畫面是我們所關(guān)注的，其他80%的人/車運動并不影響我們的安全。所以，如果利用智能視頻分析將重要畫面識別出來，那么我們就可以節(jié)省94%的高碼流空間，考慮到智能視頻分析算法識別性能，對于這94%的次要畫面，我們可以采用低幀速率+高碼流來進行錄像(視場景不同而定，對于實時性畫面要求高的應(yīng)用，可考慮低碼流+高幀速率)。表1簡要說明了采用智能視頻分析前后的存儲空間差別。

　　從表1可以看出，每天的硬盤空間節(jié)省了40GB，是傳統(tǒng)高清存儲空間需求的37%。假設(shè)一塊2TB SATA硬盤800元，硬盤錄像1年，那么節(jié)省的硬盤成本是6000元，如果以IPSAN存儲系統(tǒng)考慮的話，那節(jié)省的成本將近10萬元。

　　當前市場上有很多產(chǎn)品都宣稱自己是智能的，其實，當前市場大部分產(chǎn)品都是高級移動偵測(Advanced VMD)。高級移動偵測可以景深標定，可以做很好的前/背景分離來做目標探測，通過像素大小也可以做基本的目標分類，從而在干凈的環(huán)境下獲得不錯的識別性能和誤報抑制能力，但是高級移動偵測和智能視頻分析技術(shù)的一個最大區(qū)別就是智能視頻分析是采用目標分類技術(shù)和自動標定技術(shù)。在這里，高清智能視頻分析的應(yīng)用具有如下三個特點：

　　自動標定：攝像機在經(jīng)過一段時間運行后，因為大風、支架安裝力度等原因，可能會發(fā)生角度偏移，沒有自動標定功能的AVMD高級移動偵測技術(shù)將造成景深標定錯誤，從而造成根據(jù)像素大小對目標進行分類的算法失敗，出現(xiàn)大量誤報。真正的智能視頻分析系統(tǒng)具有自動標定能力，無論攝像機如何發(fā)生傾斜，都可以自動學習環(huán)境景深，從而為目標識別創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)像素數(shù)據(jù)。

　　目標分類：智能視頻分析技術(shù)的第二個特點就是先進的目標分類能力，通過內(nèi)置20多萬種目標模式，利用強大的人工智能神經(jīng)學習算法，可以大大抑制自然界引起的誤報，如雨、雪、大風、小動物、飛鳥、光影變化、樹枝晃動等。而高級移動偵測技術(shù)僅簡單地根據(jù)像素大小來判定目標，不考慮目標的外表紋理、顏色、形體幾何組合、步伐等人體/車輛模式，必將導致很高的誤報率。如夏天飛蟲、昆蟲在攝像機前面飛動，露水、雨水滴滑過鏡頭表面，這些異常事件都會導致系統(tǒng)依據(jù)像素大小來做目標分類的錯誤，從而出現(xiàn)大量誤報，浪費錄像空間。

　　1080P高清分辨率智能視頻分析：當前市場主流的高級移動偵測技術(shù)都是采用CIF格式來做目標探測，CIF格式必然導致探測區(qū)域小，從而導致大量的漏報和降低錄像系統(tǒng)的可用性。真正的高清智能視頻分析能夠在1080P分辨率畫面上進行目標探測和目標分類，從而保證廣闊的識別區(qū)域，不發(fā)生漏報，保證未來查詢錄像時，能夠獲得所有的運動目標的高清錄像。

　　降低網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力

　　網(wǎng)絡(luò)和VMS視頻服務(wù)器之所以壓力大，是因為所有的高碼流高清視頻必須傳輸?shù)娇刂浦行牟拍鼙４妫@對于傳統(tǒng)安防工程商來講是一個挑戰(zhàn)。過多的視頻流需要劃分VLAN網(wǎng)段，而VLAN網(wǎng)段需要中心路由，所以3層交換機、核心交換機、邊緣交換機等等大量的設(shè)計和安裝配置工作是必不可少的。網(wǎng)絡(luò)人才來自IT系統(tǒng)和電信、網(wǎng)絡(luò)通信行業(yè)，人工成本高，人才流動性大，對工程商也造成了很大的公司運營負擔。

而VMS視頻管理服務(wù)器、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、IPSAN存儲系統(tǒng)，更是傳統(tǒng)的IT人士比較熟悉的。對于小型工程商來講，需要招聘高素質(zhì)專業(yè)人才或培養(yǎng)專業(yè)人才，這對于傳統(tǒng)模擬監(jiān)控工程商來講，也是很大的開支。

　　除此之外，大量的VMS視頻服務(wù)器、IPSAN存儲系統(tǒng)需要良好的供電、空調(diào)、防靜電和接地系統(tǒng)，這需要專業(yè)的機房工程，這也是一筆隱形的成本，對于很多用戶來講，大屏是面子工程，但是對幕后工作的機房工程往往不夠重視，一旦遭到雷擊或者斷電，系統(tǒng)有可能面臨癱瘓的風險。

　　筆者認為，如果將NVR錄像轉(zhuǎn)移到每臺攝像機上，那么我們將不需要如此復雜的網(wǎng)絡(luò)和后臺服務(wù)器、存儲系統(tǒng)以及機房工程。即便網(wǎng)絡(luò)中斷，雖然控制中心無法看到實時畫面，但是監(jiān)控系統(tǒng)的最基本功能錄像還在每臺攝像機上繼續(xù)運轉(zhuǎn)，完全可以待網(wǎng)絡(luò)恢復后瀏覽錄像或直接到現(xiàn)場攝像機以太網(wǎng)直連下載錄像，供警方查證。

　　通過分布式錄像設(shè)計，工程商可以降低施工隊伍的人才質(zhì)量要求，同時提高攝像機內(nèi)置的錄像碼流，保證最好的視頻回放畫面。分布式錄像還可以分時間段、分批回傳備份到后臺服務(wù)器上，充分利用當前的百兆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢，可以1小時之內(nèi)把攝像機上的當天錄像回傳備份。

　　采用寬動態(tài)成像元件

　　除此之外，選取內(nèi)置寬動態(tài)的Sony Exmor 1080P CMOS成像器件的高清攝像機，也是圖像清晰度保證的一個基本原則。按照Sony的測試報告，它的Exmor 1080P CMOS成像器件已經(jīng)超越了同樣分辨率的CCD的成像能力，當然和另外兩大CMOS器件廠商(同樣是最大的兩大手機照相機芯片供貨商)相比，Exmor成像質(zhì)量技高一籌，就連下一代的蘋果公司iPhone5也要采用Exmor作為其手機照相機標配。

　　當然，為了滿足實際安裝需要，筆者在此對高清攝像機廠商提出了過高要求。不過在筆者看來，美國VideoIQ公司(前GE安防子公司)作為一個致力于智能視頻分析技術(shù)的一體化攝像機廠商，在圖像清晰度保證問題上，卻遠遠走在了其它國際大廠的前列，應(yīng)該值得我們高清攝像機廠商深思。VideoIQ公司的iCVR一體化球機真正解決上面談到的幾個大問題。在某個方面做到最好很容易，但是從每個方面都做到最好，是真正的不簡單?？偨Y(jié)起來，VideoIQ公司做到了幾個第一：

　　· 第一家采用了Sony公司的Exmor寬動態(tài)、低照度1080P成像器件，在Sony還未發(fā)布自己的1080P攝像機時，就提前拿到了Exmor成像器件，發(fā)布了自己的智能高清攝像機;

　　· 第一家采用1080P解析度的內(nèi)置鏡頭，2009年通過日本鏡頭大廠定制了300萬像素的鏡頭(VideoIQ在2010年3月發(fā)布1080P智能球機時，還沒有一家鏡頭廠商能夠提供商用3MP鏡頭);

　　· 第一家做到自適應(yīng)高清智能分析算法，在主流市場還是CIF分析的情況下，VideoIQ搶先做到了1080P分辨率的智能視頻分析。據(jù)筆者了解，以色列DVTEL(原IOImage)也推出了3MP的智能攝像機，但其還是采用4CIF分辨率的目標探測算法，而且當時其鏡頭也無法達到3MP解析度;

　　· 第一家內(nèi)置集成了750GB硬盤錄像，通過專利技術(shù)延長了硬盤10倍使用壽命。板載錄像降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求，也大大降低了VMS視頻服務(wù)器和IPSAN存儲系統(tǒng)的要求，為中小型工程商提供了即裝即用的解決之道。

　　路漫漫兮其修遠兮，吾將上下而求索。國際大廠的發(fā)展思路就是我們學習的標桿，筆者真誠希望國內(nèi)廣大智能高清攝像機廠商能夠快速研發(fā)出和VideoIQ公司類似的高清產(chǎn)品，填補我國的空白，充分利用我們發(fā)達的制造業(yè)，在技術(shù)創(chuàng)新上也打上“中國制造”的標簽。