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標題: 智能網絡攝像機是前端智能的主要形態 [打印本頁]

作者: qib 時間: 2012-4-26 10:38 標題: 智能網絡攝像機是前端智能的主要形態

而隨著智能化應用的不斷發展、高清技術的逐漸普及，智能網絡攝像機成為了前端智能的主要形態。

智能網絡攝像機是前端智能的主要形態

前端智能是視頻智能分析技術的主要應用形態之一，網絡攝像機與模擬攝像機由于硬件結構等固有因素，因而在智能的實現模式上完全不同。我們知道，一臺智能攝像機必須由包括攝像鏡頭圖像采集環節、A/D與圖像預處理環節、智能分析與計算環節、編碼壓縮環節、網絡傳輸環節五部分組成。網絡攝像機本身就具備圖像采集與處理、編碼壓縮、網絡傳輸模塊，只需添加一個智能分析計算模塊即可組成智能網絡攝像機，視頻圖像經智能網絡攝像機進行分析處理后就可依據需要傳遞至管理中心。甚至一些要求不高的專業應用，且CPU性能較強的網絡攝像機只需直接灌入智能分析軟件就能實現某些智能化應用了。

而模擬攝像機則不然，其結構一般只有圖像采集處理環節，圖像編碼壓縮則通過DVR或其它外部編碼設備來完成，在這樣的結構上直接內置智能芯片來實現智能應用的成本較高，所以模擬攝像機的前端智能大多采用外接智能盒的方式。即由智能分析盒負責對攝像機提供的圖像信息進行智能分析，然后將結果傳遞至編碼設備(如DVR等)，再由這臺編碼設備的傳輸至管理中心。也就是說，與上述的一體化網絡智能攝像機不同，模擬攝像機的智能化必須通過多臺獨立的設備分別操作才能完成。

雖然目前通過外接智能盒實現智能應用還較常見，但由于這種分體式前端智能解決方案一方面設備多，在建設和維護方面都較繁瑣且成本高，另一方面，多設備間的互通與運行也會存在不穩定等諸多問題。而相比之下，基于DSP芯片的一體化智能網絡攝像機則不論在成本投入還是系統的安全可靠性，以及擴展性能方面都具有明顯優勢。

另外，還有更重要的一點，前端智能的實現前提是高質量圖像，越完善、越豐富的智能就需要越清晰的圖像，前文也提到，智能的應用要真正普及必須先普及高清監控，而模擬攝像機如果要實現高清就必須對視頻源不做壓縮處理就進行傳輸，傳輸方式雖既有模擬化的YPbPr分量傳輸，也有數字化的DVI、HDMI或者HD-SDI傳輸，但不論哪種，這些傳輸手段所需要的線纜等成本都將非常高昂，根本不可能真正做到普遍性應用。而網絡攝像機的高清化卻是采用基于高效壓縮的、網絡化的方式進行傳輸，其傳輸線纜就是網線，與標清時代的IP傳輸是完全相同的，不會增加部署成本，成本的有效控制對普及應用來說肯定是非常重要的因素。由此可見，在高清領域，網絡高清攝像機必然是主流。并且，隨著網絡與高清技術的不斷成熟，網絡高清攝像機的市場規模已在迅速擴大，款型與性能都幾乎已可與發展多年的模擬攝像機相媲美。相應的，網絡攝像機越發展，一體化的智能前端應用也將越普遍，而智能視頻分析盒則會慢慢淡出市場。

智能網絡攝像機的應用有所側重

前端智能與中心智能并存

與前端智能也就是網絡攝像機的智能應用相對而言，目前在智能應用領域還有另一種應用形式就是中心智能，也叫后端智能。與前端智能利用前端攝像機自身的芯片進行計算不同，中心智能是利用后端計算機純軟件的方式進行分析，即攝像機并不提供任何智能分析與運算結果，而只是單純的向管理中心傳輸圖像信息，所有智能運算與分析全部由中心進行。
前端智能與中心智能并存

中心智能解決方案除了在管理中心要配置性能完善的智能分析運算軟件以構成中心智能圖像識別、客戶端智能圖像識別及第三方數據分析這三個模塊之外，由于前端攝像機并不對圖像進行任何分析，所有圖像數據都必須傳至管理中心，因此，中心往往需要一臺或多臺容量龐大、性能優越的管理服務器。

感興趣區域壓縮編碼技術(ROI)：視頻壓縮比和視頻質量是一對矛盾體，壓縮比越高，視頻損失越多，相應的視頻質量也就越差。但人們在觀看監控視頻時，通常只對某一個特定區域感興趣(通常為視頻中央區域)，這一區域內的圖像要盡可能清晰，其他部分圖像可以相對模糊一些。基于上述要求，圖像感興趣區域壓縮編碼技術應運而生，即在圖像中對感興趣區域進行無損壓縮或近無損壓縮，而對背景區域進行有損壓縮。這樣既可使得重構圖像有較高的視頻質量，又可得到較高的壓縮比，很好地解決了壓縮比和圖像質量之間的矛盾。

可伸縮視頻編碼技術：是通過將單一碼流分為若干層實現的。如果視頻編碼器經過一次性壓縮后產生的碼流能被解碼端以不同的碼率、幀率、空間分辨率和視頻質量解碼，則稱該編解碼系統具有“可伸縮性”。從這個定義可以看出，可伸縮編碼只需對視頻節目源編碼一次，即可通過傳輸、提取和解碼相應部分的壓縮碼流，重構出各種分辨率、碼率或者質量級別的視頻。這種編碼方式與目前使用的聯播編碼方式相比，滿足各種不同需要的能力更強，編碼效率也大大提高。編碼器提供的單一碼流具有可伸縮特性，能夠自動適應用戶網絡的網絡狀態和終端設備。網絡帶寬較好的環境下可傳輸高分辨率、高質量的視頻，而如手機監控這樣的低帶寬環境下，只傳輸低分辨率低碼流的視頻。

可伸縮視頻編碼的基本思想描述如下：編碼器將視頻序列編碼成一個基本層和多個增強層。基本層具有最低視頻質量，增強層可以改善基本層質量。高清監控設備可以根據帶寬及終端需求選擇發送數據量。例如空間可伸縮編碼應用中，手機視頻的分辨率較小，這時就沒有必要傳輸較多的增強層(對應于較高空間分辨率)，而只需傳輸適合手機分辨率的基本層即可。接收端根據接收到的數據，解碼出相應質量的視頻。接收到的增強層越多，解碼的視頻質量越好。通常假設基本層數據低于最小傳輸帶寬，所以解碼端總是可以解碼出最低質量的視頻。通過使用采用了可伸縮視頻編碼技術的高清視頻編碼器，可以自適應各種網絡帶寬條件下的視頻監控需求，帶寬問題不再是困擾；同時解碼端也可以根據自身解碼能力選擇只解基本層視頻還是解碼更多的增強型視頻，很好地緩解了顯示高清視頻時解碼顯示能力不足的問題。

“智能前端”動態編碼自適應技術：通過“感興趣區域編碼技術”和“可伸縮視頻編碼技術”的應用，高清監控視頻中網絡帶寬和解碼顯示能力的壓力大為減輕，但占用存儲空間大的問題并沒有得到本質解決。智能視頻分析技術的發展帶來了解決這一問題的新途徑。監控行業中大部分視頻是冗余的，用戶更關注的是發生異常事件時的特定視頻，“智能前端”高清網絡攝像機，和智能分析算法相結合，可實現越界、拌線、區域停留等十余種行為分析。正常狀態下“無關緊要”的視頻流采用標清格式錄像，而一旦有異常狀態發生，自動切換至高清錄像，既保證了監控視頻的細節，又不會對存儲造成過大的壓力，同時，還提高了有效視頻的檢索效率。經過驗證，可以節省30%-50%的存儲空間。

結語

視頻編碼技術的進步給高清監控帶來了新的發展，有效地緩解了高清視頻監控在網絡帶寬、解碼顯示能力、存儲資源上遇到的瓶頸，成為了監控行業全面高清化最有力的助推力量。一些安防廠商以技術領先型企業為定位，堅持高清化、智能化的發展方向，發揮其在視頻編碼方面的核心技術優勢，不斷開拓創新，服務社會，服務用戶，力助安防行業高清化的全面發展
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