全天候摄像机:安防界的全能卫士

2014-11-21 19:29:46来源: 安防知识网 关键字:安防

    摘要监控技术在近年来得到广泛的应用和发展,普通监控摄像机在日常生活中随处可见。市场对监控摄像机各项参数的性能提出了更高的要求,作为能适应各种气象环境且能提供全方位监控的“安全卫士”,全天候摄像机的需求也越来越大。

  传统意义上,全天候摄像机是指能够提供24小时不间断视频监控,并能在各种恶劣气候环境下保持良好运行的摄像机,过去主要在银行、交通等重要场所进行重点监控。随着平安城市、平安校园等一系列大型项目的推动以及摄像机监控技术的快速发展,再加上成本的降低等因素,促进了全天候摄像机在各类监控项目中的应用与普及。同时,面对当前新出现的各种监控难题,除了具备以往提供持续稳定的视频监控外,全天候摄像机还将承担更多监控任务。

  目前,普通监控摄像机由于受成本、功能等方面的因素影响,往往不能直接用来进行各种环境的全天候监控,而全天候摄像机在性能和做工上都会有更高要求。全天候,最初是航空业表示所有复杂气象在内的各种天气的总称,后来其意义延伸到其他领域。全天候摄像机,从字面上理解最基本要求是要能适应各种气候条件的摄像机。所以,相对于普通摄像机,全天候摄像机运行的环境可能复杂多变,也可能极端恶劣。为了应对来自不同环境的挑战,本文分别从几个不同的方面来讨论全天候摄像机监控技术。

  稳定运行是最基本要求

  全天候摄像机面临的首要挑战是来自物理层面。大自然的严寒酷暑、打雷下雨都会考验全天候摄像机的性能。大多数普通摄像机都在正常的环境中运行,而全天候摄像机在设计和开发环节上必须做更为全面的考虑,采取相应的防护措施。首先,作为在室外应用的设备,需要具备防水、防尘、防雷等基本功能,才能有效保护设备内部的精密元器件;其次,为了保障摄像机内部的各种电子元件工作在合适温度环境中,散热也是一个需要重点关注的方面,温度过高会导致半导体元器件参数发生变化和缩短使用寿命;最后,根据现场实际应用需求,全天候摄像机也会增加一些特殊功能,比如针对雨雪天,在球机上面用雨刷来降低雨雪的影响。防暴摄像机的结构设计和材料选用要保障比普通摄像机更为坚固,能够防暴力、防破坏,或者耐打击。在极端寒冷条件下为了摄像机正常运行而采取加热控温措施等。这些都是为了保障全天候摄像机首先能在各种气候环境下稳定运行,真正实现在不同环境的全天候监控。

  低照度成像效果成为关键竞争力

  在全天候摄像机能够保证提供稳定的视频源后,全天候摄像机另外一个重要作用是提供24小时不间断的视频监控,不遗漏每一个监控细节。在白天室外正常天气情况下,摄像机一般都能提供不错的视频监控。当夜晚来临,视频监控将受环境光照变弱的影响,而夜晚却是视频监控最为关键的时间段。众所周知,监控的一个重要作用就是威慑和打击犯罪分子。据统计,绝大多数犯罪活动都发生在晚上,特别是人少环境暗的地方。随着摄像机技术的快速发展,各厂商的摄像机在白天正常的光照条件下一般都有较好的图像效果,相互之间差异较小,因而夜间图像效果如何已成为体现摄像机厂商竞争力的标志。

  夜晚由于自然光变弱,要想看清物体进行有效监控,就要采取相应措施,对摄像机而言,最根本的方法就是要提高摄像机Sensor的进光量。目前一种较为流行的方法是为摄像机夜间监控提供辅助光源,从而能有效照亮监控场景。而工程应用中较为常见的辅助光源主要有白光灯和红外灯。白光灯主要的应用之一就是作为车牌识别的补光灯,可以保障夜间彩**监控。但是白光灯一般需要将光源与摄像机分开安装,且白光灯的频率需要与摄像机快门保持同步,不然会造成视频闪烁。另外白光灯由于功率较大、光线较强**人眼等因素,因而也制约了白光灯的推广应用。相对而言,红外灯对环境影响也较小,已得到了广泛的应用。夜间红外灯开启时只需要将摄像机的红外滤光片切换为全透滤光片,吸收在彩色模式下不能获取的红外波段光谱,这样就增加了摄像机Sensor的进光量。同时由于红外光进入Sensor的原因,监控图像也将由彩色变为黑白。红外灯的引入可能会造成监控图像中间区域过曝的现象,即“手电筒效应”,这时需要对红外灯的强度进行控制,相应的智能红外调光技术(Smart IR)也发展起来了,使红外灯下图像亮度分布更加均匀。目前红外补光技术普遍存在的一个缺点是只能提供黑白图像监控,令人欣慰的是,红外灯下的彩色图像监控研究也已经有许多关键技术突破,相信在不久的将来在红外补光开启下也能得到彩色 视频监控。

  另一方面,各大Sensor厂商也在研发大靶面Sensor来提高进光量,保证夜间也有较好的彩色监控效果,为夜间提供更多监控细节。在晚上,随着环境光照变弱,采集的视频也变暗、噪声增大,会给监控图像带来码流变大,图像细节消失等问题,降噪技术也是夜间监控效果的关键技术之一。经过新一代3D降噪技术处理后的图像噪点明显减少,图像更加通透,从而显示出比较纯净细腻的画面,降噪同时也能减少视频数据量,从而降低对网络带宽和存储的压力。

    多功能和智能化成为趋势

  除了前文介绍全天候摄像机的两个方面外,在各种特殊环境下,全天候摄像还需要更强大的功能。在光照明暗相差较大的场景中,如果需要同时看清图像中亮的部分和暗的部分的细节信息就需要采取宽动态技术,这对于入口、逆光、阴影等场景都会有效果提升。夜间对车辆监控,车灯会影响对车牌的监控,如果没有任何补光措施,采用强光抑制技术能够有效抑制车灯强度和光晕大小,在强光下也能看清车牌。

  室外摄像头还会因为焦距偏移或者聚焦松动导致视频图像的模糊,全天候摄像机还需要能对模糊的视频信号进行准确的分析。室外安装的摄像头会因为大风吹过或者车辆经过而造成摄像头的轻微抖动,为了保持监控视频的稳定性,视频防抖技术能有效减轻抖动带来的影响。

  最近几年,每到秋冬季,雾霾就会笼罩在全国大部分地区,雾霾严重影响普通摄像机的监控质量。在高速公路、森林防火、离海面较近的港口码头等远距离监控中往往容易受到雾气干扰,使24小时不间断监控面临新的挑战。全天候摄像机一个新的应用是透雾功能,尤其是在我国北方地区有较强的需求。

  随着摄像机的普及,视频数据爆炸式的增长。低带宽、低存储也是全天候摄像机发展的方向,能够在线路与存储容量不变的情况下提供更高质量的监控视频。

  此外,智能化也将成为全天候摄像机的一个趋势,交通路口车辆测速、公共场所人流统计、人脸检测与识别、火灾报警和环保监控都有很大应用市场。摄像机的增加导致视频数据也急剧增长,过去靠人眼观看录像已经不能满足需求,智能化监控能够实现对大量复杂的视频数据进行分析和处理,从而能够节约人力成本和减轻负担。同时智能摄像机实时监控中能做出分析与报警,能够在未来成为监控人员的重要辅助手段,从而大幅提升监控效率,有效预防各种犯罪活动和突发灾害。

  全面布局,重点突破

  为了应对监控技术的新发展近几年来,随着摄像机技术和工程项目实战经验的日益积累,IPC在结构设计、编解码、低照度、智能化等全天候监控关键技术方面都有了重大的发展,H.265高清网络摄像机也逐渐推向监控市场,下面我们就来对比H.265超低照度全天候摄像机与普通摄像机的差别。

  下图为H.265超低照度全天候摄像机(左图)与普通摄像机(右图)在低照度(0.1Lux)下的监控图像效果对比。可以看出在相同的低照度环境下,普通摄像机基本上看不清画面细节,而H.265超低照度摄像机依然保持较好的图像清晰度与色彩还原度。

src="http://2.eewimg.cn/news/uploadfile/afdz/uploadfile/201411/20141121073304997.jpg"

左图

src="http://2.eewimg.cn/news/uploadfile/afdz/uploadfile/201411/20141121073305505.jpg"

右图

  此外,采用最先进H.265编码技术的超低照度摄像机,编码效率大幅提升。在室外监控环境下,传输1080P动态视频所需码流仅1.5Mbps,而传统的H.264技术则需要4Mbps甚至更高带宽,从而有效节省了传输带宽,进而降低了数据存储空间。在不改变原存储设备的同时用户可以免费获得3倍以上的视频录像存储量,这对于旧的监控系统高清化升级节省了线路和存储改造更新环节,节省了大量时间和成本,具有极大经济价值。

  经测试,在室外存在运动物体场景中,H.265摄像机的码流约为1261Kbps,而采用H.264编码摄像机的码流约为3580Kbps,可以看出H.264编码摄像机所占带宽足足是H.265摄像机的3倍之多。

  在室内静态场景中,H.265摄像机的码流大小仅为160Kbps!而相同场景的H.264摄像机的码流高达1415 Kbps,即采用H.265的高效编码能有效节省更多带宽。

  结语

  全天候监控摄像机由于其强大功能和适应能力,在未来的视频监控中将发挥更为重要的作用。目前,全天候监控的各项技术正在逐渐走向成熟,再加上市场需求的推动,全天候监控摄像机将是各大安防厂商竞争的主要战场。掌握全天候监控的各项核心技术,从而抢占这一快速发展领域的市场份额,对各大安防厂商来说既是机遇也是挑战。

关键字:安防

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2014/1121/article_7847.html
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