浅谈高清视频监控技术及其未来应用展望

自近几年"高清"的概念在视频监控行业火热以来，越多来越多的厂商开始推出"高清"化的产品。透过市场上品类繁多的"高清产品"背后，我们发现，有很多产品对"高清"的指标理解不一，表现效果也是千差万别。那么，视频监控行业"高清"的概念究竟是什么？什么才是真正的"高清"？本文中，我们浅作探讨。

何为高清？

何为高清？我们先看一下数字电视技术对高清的定义。

数字电视主要分标准清晰度电视和高清晰度电视。标准清晰度电视（SDTV）指的是图像质量相当于目前常规的模拟彩色电视系统的数字电视系统，如PAL，清晰度约为500电视线，码率约为5Mbps；高清晰度电视（HDTV）指的是水平清晰度和垂直清晰度大约为目前模拟彩色电视系统的两倍，宽高比为16：9的数字电视系统，清晰度约为800电视线以上，码率约为20Mbps。

国际电联在ITU-R BT.1201建议书中提出了超高清晰度图像（HRI）的若干标准，其基本要素是图像的最小分辨率为1920x1080，HRI分四个等级，包括HRI0、HRI1、HRI2及HRI3，分辨率分别为1920x1080、3840x2160、5760x3240、7580x4320。

根据以上定义，对应到视频监控上，采用模拟摄像机的模数混合监控最高可达标准清晰度，如通过数字化处理，最高分辨率可达4CIF或D1的分辨率，约40万像素，清晰度在300至500线之间；采用网络摄像机的IP监控，如果要达到800电视线的清晰度，那么网络摄像机的分辨率至少要达到1280x720的标准，约90万像素，是模数混合监控的两倍多；如采用200万像素的网络摄像机，就达到了超高清图像的要求，宽高比为16：9的网络摄像机，对应分辨率为1920x1080，宽高比为4：3的网络摄像机，对应分辨率为1600x1200。

高清监控

高清网络摄像机提供视频监控的信源，它已将视频进行高清编码和IP封装，通过IP网络来承载高清图像，可实现高清监视、录像等监控功能。

在发送端，网络摄像机集成了图像采集、视频压缩编码、通信控制和传输接口，视频数据通过IP网络输出。

在图像采集部分，CCD和CMOS两种传感器分别针对不同的需求而设计，CMOS在高像素方面有着一定的优势，而CCD对监控场景的适应性更佳。在视频压缩编码部分，不同的压缩算法和算法实现方案决定了高清图像的质量和编码效率。在通信控制部分，网络的适应性、安全性、码流的封装格式和传输功能，取决于监控系统的规划和设计。

在传输接口部分，不同的网络接入方式，如无线、有线等，均可很好地支持；另外，有的网络摄像机还集成了监控所需其它接口，如报警、控制、对讲等接口。
   在接收端，通过解码，输出至高清显示设备，如LCD，通过记录设备，对高清图像进行录像。

由于高清图像的码流较大，一般在3Mbps以上，所以图像的记录是实现高清录像的重要环节。要记录高清网络摄像机图像，我们可以采用以下几种方式：

PC-NVR 

嵌入式NVR

混合型DVR

无论采用哪种方式，都应具备以下要求，如：

保证录像保存周期，需要足够的存储空间；

保证多路并发记录的有效性，即记录过程中不应该有瓶颈；

方便、快捷的检索与回放效率；

具备循环覆盖方式，多次覆盖后应保证记录和检索的效率；

可靠性、性价比应符合监控业务要求。

PC-NVR利用PC-DVR开发技术，通过高清网络摄像机提供的SDK可进行二次开发，存储技术可采用DAS、NAS、IPSAN等。

嵌入式NVR和混合性DVR，均来源于嵌入式DVR技术。嵌入式NVR和混合型DVR集网络存储、检索回放、视频切换等监控功能于一体。如果混合DVR或NVR要支持高清监控，那么至少具备以下条件：

支持高清网络摄像机的接入；

具备高清解码和解码输出接口（如VGA）；

具备足够的存储空间或扩展存储接口。

目前时常上的几款高清网络摄像机，分别采用CCD、CMOS传感器，分别支持1280x720、1600x1200高清编码，可实现高达5倍D1效果显示，码率在2M-8Mbps之间可调。在后端上，国内首推的DS-9000系列混合型DVR最多可接入8路高清网络摄像机，录像与解码分辨率支持1280x720，显示分辨率支持1280x1024。。支持8个SATA盘位，内置的存储容量可配置，如配备8个1TB的硬盘、配置3Mbps码率，那么每个通道的平均保存周期约为780小时。

展望

"让我们看得更清楚"是高清监控的目标。不同的行业、不同的场合对图像清晰度的要求不同，如在车水马龙的闹市区如何看清一个人的面部特征、看清楚车辆的牌照是很重要的；在高楼大厦的大厅内，拥挤喧闹的出入口、停车库的出入口、高速公路、体育场馆等场合，高清监控则能大大提升系统的应用价值。