浅析高清IPC技术及创新应用发展趋势

文/李华民

近几年，“平安城市”、“智慧城市”、“宽带中国”的建设，大大推进了高清网络摄像机的发展。根据IHS调查数据，2014-2019年，中国高清网络摄像机的年复合增长率将达到56.3%。预计未来几年，高速增长的市场需求将继续牵引产业链上下游厂家的高度关注，产品技术及创新应用将持续高速发展。

视频编解码技术发展

高清视频编解码技术是高清网络摄像机的核心关键技术，可以说没有高清视频编解码技术的发展，就没有高清网络摄像机今天的规模化应用。近几年H.264高清编解码标准替代了几年前普遍采用的MPEG4标准，成为业内普遍采用的视频编解码标准。

受国家政策牵引及平安城市建设需求发展，国内SVAC编码技术将在国内的平安城市建设中进行推广，但推广过程还是需要产业链上下游密切配合和同心协力。SVAC编码标准本身也需要在保持其优势和特点的前提下与时俱进发展。

尽管面临专利费用等问题，H.265编码一经推出，即受到TI、安霸、海思等视频监控行业上游芯片厂家的青睐，预计2014年底到2015年初，适用于安防视频监控的H.265编码芯片将推出样片。当然，H.265标准的批量应用过程中还需要克服芯片功耗、专利费用等问题； 2003年H.264标准得到正式批准到推广应用经过了几年的时间，H.265标准从正式批准到推广应用的时间预计将比H.264标准的推广的时间更快；随着技术进步和市场发展，经过几年时间，最终H.265有可能如当年H.264全面替代MPEG4一样全面替换现在作为主流的H.264标准。

高清图像传感器技术发展

高清图像传感器作为整个摄像机的核心部件，其性能和品质决定了整个摄像机系统的基础性能。目前视频监控用的高清图像传感器以100万像素和200万像素CMOS为主，行业内一些厂家已推出300万像素、500万像素、800万像素的产品。

高清图像传感器发展迅速，具有以下发展趋势：

高分辨率：200万像素的比例将进一步提高，300万像素、500万像素、800万像素乃至千万像素的产品在一些特殊应用场所已开始采用。

超低照度：随着CMOS图像传感器高敏感度、暗电流控制等技术的进一步发展，CMOS图像传感器的感光能力进一步提升。大靶面高灵敏度CMOS传感器的陆续推出和应用将实现星光级低照度产品的应用和推广。

高速度：最高的输出帧率从原有的30fps 、60fps发展至120fps甚至更高，一方面能够实现更高的帧率输出，例如60fps输出的高清摄像机；另一方面，能以高帧率输出能力为基础利用多次曝光技术及多帧融合技术实现更好的宽动态性能。

CMOS取代CCD：未来两年随着CMOS技术的发展，在高清200万视频监控应用方面，CMOS图像传感器以其性能、功耗、成本等优势，已基本取代CCD产品。随着CMOS传感器GlobalShutter技术的应用和其性能的进一步提升，在CCD占据主导地位的卡口应用方面，CCD也有可能被CMOS取代。CCD的应用领域将进一步缩小。

高清一体化机芯技术发展

高清一体化机芯作为高清球机和一体化机的核心部件，前几年一直被索尼和日立等日系厂家所垄断，近年来，国内有部分厂家投入力量进行了高清国产机芯的开发，但其中多数厂家产品的图像质量特别是低照度下的视频效果和聚焦速度和索尼和日立的高清机芯相比仍有差距。更重要的，大部分国内厂家的高清一体化机芯在开发过程和出厂测试环节的极限测试不够，导致工程应用中返修率较高。国内领先厂家需要重视机芯的可靠性并持续改进，相信这些问题一定能得到优化和解决。

机芯的光学变倍从18倍向20倍乃至30倍发展，能够看的更远，支持30倍光学变倍的产品应用增多。但超过30倍光学变倍的镜头由于技术及品质控制有一定困难，且成本较高，从应用环境而言，与30倍以下产品相比优势不明显，未来几年内支持30倍以上光学变倍的高清一体化机芯的应用意义不大。

大倍数条件下，轻微的摄像机抖动都会带来视频图像的较大抖动。现在有厂家开始采用电子防抖技术，但电子防抖会以牺牲图像的分辨率为代价，而光学防抖的成本又较高，采用电子防抖及电子陀螺配合云台控制的机电混合防抖技术能在效果和成本间实现较好的平衡。

红外补光技术发展

目前传统的LED点阵和矩阵式红外灯并存，未来将大量应用寿命更长、发光效率更高的矩阵式红外补光。红外补光技术向小型化和高功率密度方向发展。对于长距离监控应用，目前行业有应用激光红外灯作为补光源，从补光效果和功率密度等技术方面评估，激光红外补光都是一种较好的方式。但其应用需要考虑环境影响，笔者了解到欧洲等国家对于激光红外产品应用都有着严格的限制，建议业内客户和厂家不要单纯的一味追求监控距离，而忽视了其对人眼可能的伤害。笔者建议对其应用出台相应的应用标准，在确实需要激光红外应用的场所采用，并采用一定的警示标志。

透雾技术发展

随着国内雾霭天气的增多，视频监控效果容易受雾霭影响。平安城市及人防等高点监控项目对透雾摄像机的需求增加。

目前业内一般采用数字透雾技术和光学透雾技术。数字透雾技术即利用一些图像增强处理算法，对雾气下的图像信息进行数字增强处理。光学透雾技术即利用大口径的透雾镜头对穿过雾气的红外波段光线实现成像。

随着摄像机前端处理芯片的处理能力提升，数字透雾处理将从后端软件处理向前端摄像机转移。大口径透雾镜头的红外透过率更高，配合红外光感度更好的传感器将实现更好的光学透雾效果，大口径透雾镜头的成本很高，将随着技术的进步进一步提升品质，降低成本。

同时实现光学透雾技术与数字透雾技术的结合，取得更好的透雾效果。

基于摄像机基本光成像的原理，透雾摄像机在遇到雾和霭是有区别的：雾一般为水分子团，颗粒较小，红外光透过率较高，而霭一般为固体颗粒，颗粒较大，红外光透过率较低。笔者曾经用同一台透雾摄像机在空气污染较低的城市雾天环境下，看清20KM外的建筑物和车辆，而在另一个污染较严重的城市，3KM外都不能看清。因此要实现在大气污染较严重的城市和地区看的更清，看的更远，不能仅寄希望于透雾技术的发展，说句题外话，还是要寄希望于城市的环境污染控制力度的提升。

网络传输技术发展

随着光传输技术发展，目前平安城市前端点位的传输基本上均采用光纤传输，而目前市场上绝大多数产品仅支持有线网口，一般通过外接ONU或者光纤收发器实现电光转换后，实现光纤网络接入。随着技术的发展，目前已有烽火众智等厂家全系列网络摄像机均支持光口，无需外接光纤收发器或ONU等设备即可直接接入光网络，实现真正意义的全光网络传输，集成度更高、抗干扰更强。

目前国内4G网络已开始商用，利用4G网络进行高清视频的传输成为可能。估计未来2年内将开始运用于移动视频监控和临时部署的点位监控，但4G网络的推广和成熟需要一个过程，目前资费也较高，笔者认为平安城市大量应用4G进行固定点的高清视频监控传输的可能性不大。

智能化应用技术发展

智能化应用技术现状：目前只有车牌识别、移动侦测、视频遮挡报警等前端应用真正实用化，而其他很多前端智能视频分析技术受准确性影响及行业需求因素，离真正成熟并实用尚有一段距离。

智能视频分析应用的准确率需要进一步提高，只有识别率提高、误报率进一步降低，更多的智能分析应用才能够真正实用化。智能分析技术将从单机的智能分析技术向系统级智能应用技术发展，如结合智能跟踪处理技术，实现枪球联动、多机联动，实现系统级的智能化应用。

环境适应性及可靠性技术发展

高清网络摄像机需满足24小时长时间稳定工作，特别是平安城市等室外产品，可靠性要求更高。目前市场上产品的可靠性水平现状与不断发展的市场需求还有差距。产品的环境适应能力及可靠性将进一步提升，具体而言：

防雷特性将进一步提升：防雷级别从目前市场主流的3KV、4KV向6KV、8KV发展。

电压适应范围将进一步提升：电压波动范围从15%，向25%甚至50%提升。温度适应性将进一步提升：从主流产品的-10℃～60℃向-40℃～70℃发展。防水防尘等级将从IP65向IP66乃至IP67方向发展。

产品的可靠性做的不好的厂家可能一时赚钱，但相信在行业内是走不远的。只有真正通过可靠性工程建设，将产品可靠性放在重中之重的厂家，才有可能真正成为业内一流的厂家。

绿色节能技术发展

网络摄像机产品需要24小时连续工作，虽然单个网络摄像机的功耗一般并不高，但随着行业应用规模的扩大，总耗电量仍然较大。目前业内已开始研究采用更低功耗的芯片，降低产品功耗；通过采用数字电源等最新的电源技术提升网络摄像机电源转换的效率；在一些行业应用中，绿色节能产品可智能判别事件，只在关注事件发生后，开启所有功能模块，而在无事件发生情况下，自动降低码率、帧率，关闭不需要的功能模块，实现尽可能降低功耗。

结合行业应用微创新持续进步

笔者认为，未来几年行业内不会出现颠覆性的技术和应用，同质化竞争将持续存在。网络摄像机厂家应追求“大同”而“小异”：“大同”即应结合行业发展趋势，关注产品细节，持续提升产品品质，走品质化发展道路；“小异”即应着眼于深入研究客户需求，持续进行微创新，开发满足客户需求的功能和特性。使产品始终保持差异化特性。

总而言之，“大同”的品质化和“小异”的差异化是网络摄像机行业健康发展的两大法宝。