解读“百万像素”和“前端智能”

　　谈选择网络摄像机的关键因素

　　当前，IP Camera(网络摄像机)发展非常迅猛，主流厂商纷纷推出相关的新产品。一时间，似乎模拟摄像机被IP Camera取代只是时间问题。然而，被这一潮流冲击的用户仍有迷惑，在一系列的技术名词的背后，IP Camera究竟给视频监控应用带来了什么?相比模拟摄像机又具有哪些优势呢?下面，从“百万像素”和“前端智能”这两个IP Camera独有的概念谈起。　　

　　百万像素

　　百万像素技术被应用于IP Camera是导致模拟摄像机逐步失去优势的一个主要原因。传统“模拟摄像机”依据的是PAL/NTSC电视标准，其分辨率为704×576 PAL或 704×480 NTSC，像素约为35万。而IP Camera则没有类似限制，分辨率大大提高，也更加五花八门，既有符合传统的4CIF(704×576)，也有VGA(640×480)、SVGA(800×600)、XGA(1024×768)、WXGA(1280×768)、UXGA(1600×1200)等系列，还有HDTV的720P、1080i、1080P等标准的高清分辨率。目前市场的“百万像素”摄像机就是指具有100万像素以上的IP Camera。

　　不少用户家里可能有500万像素甚至更高像素数的数码相机，然而在网络摄像机中，要让这么高像素的影像以高帧速通过IP网络进行传输，就需要非常强的CPU处理和带宽控制能力，要有充足的存储空间，针对不同的网络应用环境还要选择合适的分辨率。

　　目前，百万像素网络摄像机的分辨率都在130万、200万像素，甚至更高。据报导，某些特别监控应用已经采用2000万像素的网络摄像机。如果没有带宽和存储限制，很可能选择当前市场上最高像素的网络摄像机，然而由于130万像素网络摄像机与标准SVGA摄像机(800×600像素或者说48万像素)相比，其存储和带宽几乎是后者的3倍，在实际网络环境中，带宽和存储是决定网络摄像机能否广泛应用的问题之一，因此，最好根据自己的需要选择像素分辨率合适的网络摄像机。

　　而且，还要记住，像素越高，每个像素分到的光线就会越少。因此，如果需要一台在低照明度条件下工作的摄像机，像素比较高的摄像机可能无法达到监控场景所需的照度水平。

　　决定某个场景所需像素数的因素有两个：所使用的图像传感器像素数量和相应的镜头。当摄像机镜头对准广阔的取景区域时，会使用广角镜头。在宽广的取景区域内，区域内的像素数会相应减少，导致实景清晰度下降，如对不需要看清车牌的停车场进行监控，若需要识别某个人或者车牌号码，应该选择视角比较窄的镜头以提高清晰度。因此，为了提高分辨能力和提供真实证据，视角较小的镜头使用得更多一些。

　　传感器类型选择的考虑因素

　　确定所需的传感器类型，在这方面，应该考虑四个因素。

　　· 是否打算为了提供现场清晰的证据，而 需要采用百万像素网络摄像机;

　　· 根据特定的应用，需要多少像素的网络 摄像机;

　　· 是否需要色彩还原优秀的图像?还是需要更高的帧速;

　　· 是否希望能从一个网络摄像机图像查看多个画面细节。

　　目前，在所有安装的视频系统中，至少95%的系统都是被动使用的，因此，百万像素网络摄像机对这一点而言是一个很好的工具。

　　在确定合适的像素数方面，应该提前知道需要通过监控摄像头获取哪些细节信息。例如，假设要为银行柜员区域安装监控摄像机，面部识别的目标像素数是：两耳之间要60个像素，这几乎是目前能够识别一个人面部特征所需的最少像素数。测量摄像机和银行顾客之间的距离，通过计算确定所需的摄像机像素数，识别车牌号的方法也是如此。如果知道摄像机距离监控区域的距离是100米，并且为了看清车牌上的字母和数字，车牌高度需要15个像素，那么就可以通过数学计算来确定所需传感器像素数多少。目前，很多厂家提供在线工具帮助你计算、以确定合适的百万像素传感器和镜头类型。

　　除很多优势外，常规的百万像素技术也存在两个缺点：和人眼相比缺乏色彩质量;在更高的分辨率下，无法获得实时的全帧速视频。例如，针对流水线上粉色和红色的产品，对某些百万像素摄像机来说，要想区别这两种颜色比较困难。此外，如果需要流畅的帧速，百万像素摄像机在最高分辨率下可能只达到5fps或10fps的速度。在这种情况下，应该使用HDTV网络摄像机，这类摄像机可输出完整的30fps帧速的视频和具备出色的色彩还原能力，能够具有如人眼色彩的分辨能力，此类摄像机遵循SMPTE的HDTV相关标准，其中正包含了色彩还原和帧速的相关部分。

　　HDTV摄像机的另一个优点是：与4 ﹕ 3的屏幕比例相比，它采用16 ﹕ 9的屏幕纵横比例。因为常规的非高清电视节目在电视上播放会在屏幕两边留下黑条，宽屏(16 ﹕ 9)的像素不会浪费在天花板、天空或者地面上，而是充分用于有效显示区域。[nextpage]

　　高清网络摄像机的新用法

　　一台百万像素网络摄像机还有新的用法：取代多台固定的VGA摄像机。一个实际的例子就是零售专卖店，可以希望通过一台网络摄像机监控三个收银台，为了做到这一点，需要一台能够从同一个传感器同时对多个数据流进行录制的摄像机。并非所有的百万像素网络摄像机都能做到这一点，多视点的百万像素摄像机可以实现多个独立的成像和独立的地输出视频码流。

　　选择镜头是最后要考虑的因素。光学变焦倍数越大，传感器所需的像素数就越少，其代价也就更小。而对广角镜头来说，情况正好相反。在计划采用百万像素监控系统时，把这些因素考虑进来就能做出正确的决策。

　　前端智能

　　“前端智能”是IP Camera的另一个特殊优势，IP Camera并非模拟摄像机的对等产品，而是“摄像机+嵌入式服务器”的结合。

　　“前端智能”产生的必要性

　　随着网络的延伸，视频监控规模不断扩大，使得智能化的视频成为监控的必要选择。根据研究，在一个4分屏的监视器前，一个操作员最多只能聚精会神地观察20分钟，就会开始分神，极有可能错失重要事件。因此，对成百上千，甚至上万路的视频部署，智能化对视频监控的应用就显得极其重要，是当今网络摄像机发展的必然方向。而且，视频系统和其它智能系统的结合也越来越多，如智能流水线监控系统、指挥控制系统、智能城市管理系统、智能交通系统等。

　　现在，基于网络视频监控系统的智能视频功能的实现主要采用中心分析的方式，这种实现方式是通过运行在后端服务器的视频管理软件对前端摄像机传回的视频流进行智能视频分析，从而实现对前端视频信息的智能化处理;后端服务器或后端管理软件，既要负责日常视频的实时浏览、视频录像、回放和日志事件的管理，同时还需负责对各路视频进行智能分析。随着系统规模的增长，这种方式对后端管理资源和传输带宽会带来巨大压力，需要通过提高后端设备性能来缓解，如提高服务器配置、增加服务器，交换机数量等，而与之俱来的成本压力导致最终只有部分视频得到分析。

　　因此，“前端智能”得以脱颖而出。这种实现方式是通过前端IP Camera对视频信息进行智能分析，实现相应的智能视频功能。在这种系统中，前端IP Camera通过嵌入式的视频分析服务实现对摄入的视频进行分析，系统压力分散在各个前端IP Camera上。复杂的智能分析可以在前端边缘预处理后，再传输至后端，降低了对传输带宽和中心服务器的压力，进而实现监控系统的全面智能——“每一路视频均是智能的”。

　　“前端智能”的优越性

　　目前，几乎所有的IP Camera均具备“移动侦测”功能，这是“前端智能”最基础的运用，其普及程度让业内不少人士把它从“智能应用”的列表中去除了。而就是这项简单的“前端智能”应用，为每年新建的系统节省了巨额的存储投资成本。更复杂的“前端智能”应用能做到什么呢?留意一下“前端智能”实现的四点要素：

　　· 是否打算在IP Camera上部署“前端智能”应用;

　　· 根据特定的应用，IP Camera上的“前端智能”应用能否满足需要;

　　· 是否需要开发自己的“前端智能”应用;

　　· 是否希望从一个IP Camera升级至多种不同的“前端智能”应用。

　　IP Camera的前端智能，当前主要的做法是IP Camera厂家自己开发或委托合作伙伴开发，嵌入到自己的IP Camera产品中。你可以选择适合自己需要的智能应用嵌入到相应的产品中进行部署即可，这主要是针对部分非常成熟的和主流的智能分析应用。

　　如果当前的智能应用不能满足特定需求，具备开发接口和SDK的IP Camera则非常有用了，因为可以自己开发或委托第三方开发针对自己特殊需要的前端智能应用。此类IP Camera通常是采用嵌入式Linux，并具有统一规范的API接口，最重要的是其具有“开放性”。

　　“前端智能”的开放性非常重要，保持开放，更多的智能分析应用才能被开发并部署到前端网络摄像机，并满足用户各种各样的个性化需要。这样的IP Camera意味着具备“升级”的能力，可根据需要进行变化，调整其部署的前端智能应用。同一款摄像机部署不同的前端智能应用，其功用也就会大不相同。

　　当充分了解“百万像素”、“前端智能”，并对在建的视频监控系统如何应用这二个优势有了充分的了解，这就意味着转向IP Camera视频监控系统绝不仅仅是追随潮流，而是借助新的技术，实现新的系统应用。