高清视频监控系统的分析与应用.pdf
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1、高清视频监控系统的分析与应用文墨樟天津亚安电子科技有限公司2 0 0 9 年始,高清视频监控技术逐步进入人们的眼帘,成为未来安防监控领域技术发展的主要方向之一。“让我们看的更清楚些”、“还给人们一个清晰的世界”这样的呼声和口号也日愈高涨。体现出来的是一种需求和趋势。在这种趋势下,“高清”不再像人们以前感觉的那么遥远。而是早已渐渐走入了人们的生活。一、“高清”概述高清视频监控近年来得以迅速发展,主要也是为了解决人们在正常监控过程中“细节”看不清的问题。“高清”即“高分辨率”。关于高清的定义,对于安防行业来说却是一个后来者,高清的定义最早来源于数字电视领域,高清电视,又叫“H D T V”,是由美
2、国电影电视工程师协会确定的高清晰度电视标准格式。电视的清晰度,是以水平扫描线数作为计量,其集中高清划分方式如下:1 0 8 0 i 格式,是标准数字电视显示模式,1 1 2 5 条垂直扫描线,1 0 8 0条可见垂直扫描线,1 6:9,分辨率为1 9 2 0X1 0 8 0,隔行6 0 H z,行频为3 3 7 5 K H z。7 2 0 p 格式是标准数字电视显示模式,7 5 0 条垂直扫描线,7 2 0 条可见垂直扫描线,1 6:9,分辨率为1 2 8 0X7 2 0,逐行6 0 H z,行频为4 5 K H z。1 0 8 0 p 格式。是标准数字电视显示模式,11 2 5 条垂直扫描线
3、。1 0 8 0条可见垂直扫描线,1 6:9,分辨率为1 9 2 0X1 0 8 0 逐行扫描,专业格式。高清电视,就是指支持1 0 8 0 i、7 2 0 P 和1 0 8 0 P 的电视标准。而在安防行业,传统监控系统最高可达标准清晰度,进行数字编码后。一般可以达到4 C I F 或D 1 的分辨率,约为4 4 万像素,清晰度在3 0 0至5 0 0 线之间。若采用高清网络摄像机的J P 监控,想要达到8 0 0 电视线的清晰度,那么网络摄像机的分辨率至少要达到12 8 0 x 7 2 0 的标准,约9 0多万像素;若采用2 0 0 万像素的网络摄像机,就达到了超高清图像的要求。宽高比为1
4、 6:9 的网络摄像机,对应分辨率为1 9 2 0 x 1 0 8 0。宽高比为4:3 的网络摄像机,对应分辨率为1 6 0 0 x 1 2 0 0。安防行业更多的是借用电视领域的高清划分标准,俗称为“高清”和“标清”。而在智能交通行业里,通常需求高清工业摄像机,3 0 0 万或5 0 0 万像素,来满足道路、卡口、电子警察抓拍的需要。安防市场中已经出现了分辨率能够达到1 0 8 0 i 和7 2 0 P 的网络摄像机。因为网络给高清视频的传输提供了一个很高的保障。当然也有具有高清传输接口的模拟摄像机,如具有Y P b P r 和V G A 接口的枪机或一体机,再者包括数字接口的H D M I
5、、S D I 等,在传输速率和传输带宽上更上一层。I T U 6 5 6 通常作为一种一体化摄像机的数字接口,编码板配合其实现高清编码传输。二、“高清 采集高清的视频效果的保证首先来源于高清信息的采集,如果没有前端高清视频采集,无法谈及后端的高清效果。无论是枪机和一体机还是网络摄像机和模拟摄像机,采集的原理都是一致的,只是技术和器件上的区别。高清视频的采集最重要的是感光元器件的性能,至于C C D 和C M O S 各有优劣,在高清监控领域,也都有所应用,C M O S 在高清像素方面有着一定1&1 0-c h-釜虫国安肋一3 3 一万方数据的优势,而C C D 对监控场景的适应性更佳。我们也
6、不妨搁置争议。由市场需求来判别孰优孰劣。总而言之在C C D 和C M O S 对于高清监控市场已经均有应用,C C D由以前1 4 英寸到1 3 英寸、1 2 英寸甚至2 3 英寸等等,代表了其技术的不断发展,再经过图像处理芯片的配合。能够达到分辨率7 2 0 P,甚至1 0 8 0 i 的输出:C M O S 技术也在成像方面不断进步,加上低廉的成本,便于集成也为广大客户所接受,C M O S类型的监控摄像机目前分辨率能达到1 6 0 0X1 2 0 0、1 9 2 0X1 0 8 0 及以上。同样,镜头要能够保证进光量和角度,同时还要有一个适宜调焦和光圈来配合感光元器件的成像,因为高清的
7、视频通常依赖于一个调焦的操作,如果焦距和光圈不满足实际需求,高清摄像机也惘然。在一体机中通常配合较高的变倍来更好地体现高清的效果。如图1。高清采集并不局限于高清视频处理的本身,而更多的是高清的市场应图1用。比如高清传输问题、高清设备的配套问题等。所以一个高清的方案将是从前端至后端一整套的高清解决方案。缺少一环,将不能实现真正的高清。三、“高清”编码高清编码是我们不断提升的核心技术之一,可以说最终视频效果好于不好。依赖性最大的是编码技术的应用。高清编码处理,即将采集的高清信号通过编码处理转换为数字信号并图2通过网络的方式进行传输,与普通视频信号的编解码原理一致。如图2 所示,一种高清信号数字化的
8、简易图。区别只是更侧重于视频处理芯片的处理能力,即具有高清编码能力,其输出的视频分辨率能够达到高清标准。目前市场上对于编码处理芯片厂家也潜在隐性竞争。T I、飞利浦、霍尼韦尔、华为海思,甚至台湾一些厂家,都在安防的市场上角逐。对于在S O C 构架下,D S P 方案和A S I C 方案,在竞争日愈激烈的安防领域也形成了潜移默化的对手。对于高清编码而言,这两种方案都有所涉及,在高清网络摄像机、视频服务器,甚至D V R 方面都有所体现,以A S I C 方案为代表的华为海思3 5 11 和3 5 1 2 芯片就具有良好的高清处理能力。图3 所示处理器功能图是海思3 5 11 的处理器。一款基
9、于A R M 9 处理器内核以及视频硬件加速引擎的高性能通信媒体处理器。具有高集成、可编程、支持H 2 6 4 和M J P E G 等多协议的优点,可广泛应用于实时视频通信、数字图像监控、网络摄像机等领域。视频处理单元能够支持万方数据H 2 6 4 M a i nPr o f e、B a s e l I n eP r o f i l e、M J P E G、J P E G 等多种协议的实时编解码。也支持H 2 6 4 同时编解码3 0 f p s D 1、M I P E G、J P E G 支持最大3 0 0 万像素的编码。H 2 6 4 M a i nP r o f i l e 强大的编码
10、算法极大提高了视频质量,并且能够灵活地提供场编码或者帧编码,为客户支持不同的显示终端提供方便,同时视频处理单元还支持双码流编码。即M J P E G 和H 2 6 4可以同时编码。图形处理单元能够提供D e i n t e r l a c e 算法处理,灵活的运动检测。通过高效的编码处理之后,加上其他通信控制部分的规划和设计,比如网络的适应性、安全性、码流的封装格式和传输功能,再集成了监控所需其他I O 接口,如报警、通讯控制、语音对讲等接口,配合R J 一4 5 接口进行传输和操作。虽然其中编码技术比较成熟,图3但是对于处理高清视频而言,能力和设计上有待进一步思索和提高。我们要求的高清监控不
11、仅仅是图像清晰,还要追求帧率、码率符合预定需求,同时还应该考虑存储成本和网络带宽的问题。因为高清监控是一个全面的系统,是一个具有足够应急能力的系统。所以在高清的视频处理上,其设计应该更多保持一份冷静和思考。四、“高清”传输与存储高清视频的传输,即通过特定介质将高清的视频信号传输给用户。这里的传输具有两个层次上的划分:一是通过编码处理后的数字信号,这里一般通过网线进行传输。涉及到局域网、城域网、互联网等网络构架。由于高清视频的传输信息量大。占用带宽多,采用网线进行连接,对应的带宽为百兆或千兆。二是还要考虑到系统各个接1:3、交换设备、桥接设备等不能因为带宽限制而导致高清视频的传输异常。一般高清视
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