论视频监控摄像系统的清晰度问题(2)

主页（http://www.pttcn.net）：论视频监控摄像系统的清晰度问题(2)

    近年来，高分辨率智能网络摄像机得到越来越广泛的应用。人们不仅能在美国的大使馆、英国的机场、日本的水库大坝或以色列的邮政大楼中看到这种摄像机，也可在沙特阿拉伯的输油管道和麦加的停车场旁找到它们的身影。

    2004年，Bosch公司为德国的第一家监狱（JVA）安装了多台此类摄像机。2006年在德国凯彻斯劳滕足球场安装了77台该厂家提供的摄像机。德国铁路公司已在许多火车站和铁路路段使用了该类产品。其应用极为广泛，有用于保障旅客安全的，有用于准确播报火车进出站时刻的，等等。

    经过对系统总体成本的核算，可以发现，新兴的摄像机技术实际上比目前的标准视频技术更节省成本。通过使用960线（而不是传统的288线），该类摄像机中存储的图像清晰度要比一般系统的图像高12倍，这意味着，对于同样的监视面积，所需的摄像机用量更少。例如，一台这种摄像机可以监视体育场馆的多个转动式检票口。通过使用标准的90度广角镜头，仅用一台摄像机就能完成对整个房间的监控，而且清晰度比一般的系统更高。

    随着IT标准在全世界范围内的实施，价廉物美的标准连接元件可方便地用于摄像机连接：铜线、光纤或WLAN无线连接。由于该类摄像机不需加热保温防雾，所以可终年通过网线供电，而不需专门敷设电源。这就是为什么在凯彻斯劳滕的世界杯足球场安装的77台摄像机仅靠500W的中心稳压电源就能正常运转的原因。该类摄像机厂商开发的新型存储技术只需极少的存储计算机就能实现高清流畅视频流的存储。摄像机中的内部缓存可桥接数分钟的网络故障，避免信息遗失。系统能根据移动侦测的结果自动调整帧频，这更进一步节省了存储空间。由于该类摄像机避免使用机械活动部件和自动光圈镜头，整个系统的维护需求低，性能可靠。

    将288线的CIF图像和960线的该类摄像机图像做个比较，两者在质量和清晰度上的差别便一目了然（如图3所示）。百万像素图像的清晰度要比CIF图像高12倍，因此，仅占图像面积1/40的面部仍能清晰可辨。如果再进行适当处理，图像质量还可以进一步提高。与之形成鲜明对比的是，从CIF图像中提取的图像不可辨识，因此没有使用价值。

    与该类摄像机不同，市面上大多数所谓的数字IP摄像机（网络摄像机）在原理上使用的仍是陈旧的模拟技术，它只是通过计算机网络传输经数字化处理后的图像。它们的构造是，以模拟摄像部件采集图像模拟信号，再把模拟信号数字化。分辨率还是与以前没有两样。这真是难以置信，但事实上，大多数的IP系统还是处于这种只存储CIF、半帧的状态。

    新型摄像机采用的分布型存储技术，使一台计算机就能同时记录约40路流畅的高分辨率视频流，这相当于旧技术中的4800帧/秒CIF图像。可是常用的集中存储型视频系统中，由于计算机的计算速度和处理能力有限，摄像机的许多高分辨率图像无法得以完整存储，其整体帧频往往不会超过100-200帧/秒的CIF图像。

    该类摄像机可采用价廉物美的标准IT存储设备来存储视频。一个容量为1.4TB的安全防故障磁盘阵列存储器（RAID），其存储空间足够让一台昼夜不间断运行的摄像机以全帧频记录百万像素高清视频附音频长达两个月，或者让10台摄像机连续记录六天。如果再由事件驱动自动调整记录帧频，那么摄录时间还可成倍增加。

    虽然MPEG-4视频压缩编解码目前被广泛应用，但它需要消耗计算机大量的运算能力，从而妨碍了高分辨率摄像机的应用和普及。视频标准MPEG-4只适用于单一视频流（例如电影）的压缩和回放，而不适于同时实时显示多台摄像机的高分辨率视频流。用MPEG-4编解码存储的移动对象图像分辨率和质量都较低，只是由于人眼不能捕捉移动对象的所有细节，因此在看电影的时候我们感觉不到。正是出于这种原因，MPEG-4不适用于安防监控领域，因为恰恰是移动对象在安防领域尤为重要，必须保证它们足够清晰，能够辨认。

    为满足安防监控领域的需要，该类摄像机厂商开发了视频编解码MxPEG，它只需要大约2Mbit/s的数据传输速率就可显示和存储流畅的高分辨率视频流，反应时间也比MPEG-4短得多。MxPEG标准正被越来越多的世界各地摄像机生产商和软件开发商采用和支持。整套编解码不需要购买许可证，人人可以免费使用。