高清监控清晰度之我见

　　·ISP图像处理器性能差异：当前很多高清摄像机厂商直接采用CMOS厂商提供的ISP或者一体化CMOS(内置ISP图像处理器)，这些ISP图像处理器可以应付一般的场景，但是对于需要宽动态的场景，处理效果差，而监控系统和消费电子或者广电应用模式不同，在视频监控系统中，被监控对象无法配合摄像机的角度，所以在背光、逆光等情况下，普通的ISP图像处理器则无法提供有效的宽动态图像，从而造成可视图像质量下降;

　　·视频编码压缩算法差异：当前的网络摄像机主要有两大类，一类是直接购买外协厂家的设计，直接生产，另外一种是自己设计系统并优化视频编码算法。所以为了降低码流，各个厂家会对H.264

　　MP编码算法进行优化，也可称为简化，与广电行业的全动感电影画面相比，安防监控只有30%的典型运动画面。但是过度的优化会导致在运动画面增大时，DSP处理性能不够，直接导致画面质量下降;

　　·VMS视频管理软件约束：标准配置的VMS视频服务器可以处理32路1Mbps标清视频码流，如果是6Mbps高清码流，那么每台视频服务器仅能够处理5路，这必然导致VMS服务器硬件成本的提高。当然对网络也造成很大的压力，因为没有了网络，就没有录像。所以，为了降低网络和服务器压力，高清录像码流降低到4Mbps甚至2Mbps，这也导致了日后查询到的录像画面质量下降;　·

　　虽然硬盘容量每年都在翻倍，但是对于高清监控来说，视频录像数据是海量的，虽然95%的视频数据可能永远没有机会被检索，但是安全的需要，有些行业需要保证2年的数据储存。到目前为止，还没有比较成熟的技术能够大幅压缩视频数据，从而降低存储空间。所以为了降低存储空间成本，降低录像码流就不可避免，那么录像回放质量就可想而知。

　　图像清晰度保持之道

　　针对以上提到的六种导致图像质量下降的核心问题，笔者认为如300万像素镜头的成本问题，高压缩比编码算法的技术瓶颈问题，都是无法能够直接立刻解决的。但是笔者认为，技术上无法解决的问题，其实是可以转化为架构上的问题，下边笔者将逐一论述如何破解高清监控的图像质量下降的一些难题。

　　智能视频分析技术

　　视频存储时间长是安防行业的特点。根据监控行业的视频画面特点，30%的画面为重要画面(人/车运动)，其他70%基本上都是次要画面(晃动的树、花草、动物)。

　　而在30%的重要画面中，可能只有20%的运动画面是我们所关注的，其他80%的人/车运动并不影响我们的安全。所以，如果利用智能视频分析将重要画面识别出来，那么我们就可以节省94%的高码流空间，考虑到智能视频分析算法识别性能，对于这94%的次要画面，我们可以采用低帧速率+高码流来进行录像(视场景不同而定，对于实时性画面要求高的应用，可考虑低码流+高帧速率)。表1简要说明了采用智能视频分析前后的存储空间差别。

　　从表1可以看出，每天的硬盘空间节省了40GB，是传统高清存储空间需求的37%。假设一块2TB

　　SATA硬盘800元，硬盘录像1年，那么节省的硬盘成本是6000元，如果以IPSAN存储系统考虑的话，那节省的成本将近10万元。

　　当前市场上有很多产品都宣称自己是智能的，其实，当前市场大部分产品都是高级移动侦测(Advanced

　　VMD)。高级移动侦测可以景深标定，可以做很好的前/背景分离来做目标探测，通过像素大小也可以做基本的目标分类，从而在干净的环境下获得不错的识别性能和误报抑制能力，但是高级移动侦测和智能视频分析技术的一个最大区别就是智能视频分析是采用目标分类技术和自动标定技术。在这里，高清智能视频分析的应用具有如下三个特点：

　　自动标定：摄像机在经过一段时间运行后，因为大风、支架安装力度等原因，可能会发生角度偏移，没有自动标定功能的AVMD高级移动侦测技术将造成景深标定错误，从而造成根据像素大小对目标进行分类的算法失败，出现大量误报。真正的智能视频分析系统具有自动标定能力，无论摄像机如何发生倾斜，都可以自动学习环境景深，从而为目标识别创造良好的基础像素数据。

　　目标分类：智能视频分析技术的第二个特点就是先进的目标分类能力，通过内置20多万种目标模式，利用强大的人工智能神经学习算法，可以大大抑制自然界引起的误报，如雨、雪、大风、小动物、飞鸟、光影变化、树枝晃动等。而高级移动侦测技术仅简单地根据像素大小来判定目标，不考虑目标的外表纹理、颜色、形体几何组合、步伐等人体/车辆模式，必将导致很高的误报率。如夏天飞虫、昆虫在摄像机前面飞动，露水、雨水滴滑过镜头表面，这些异常事件都会导致系统依据像素大小来做目标分类的错误，从而出现大量误报，浪费录像空间。

　　1080P高清分辨率智能视频分析：当前市场主流的高级移动侦测技术都是采用CIF格式来做目标探测，CIF格式必然导致探测区域小，从而导致大量的漏报和降低录像系统的可用性。真正的高清智能视频分析能够在1080P分辨率画面上进行目标探测和目标分类，从而保证广阔的识别区域，不发生漏报，保证未来查询录像时，能够获得所有的运动目标的高清录像。

　　降低网络传输压力

　　网络和VMS视频服务器之所以压力大，是因为所有的高码流高清视频必须传输到控制中心才能保存，这对于传统安防工程商来讲是一个挑战。过多的视频流需要划分VLAN网段，而VLAN网段需要中心路由，所以3层交换机、核心交换机、边缘交换机等等大量的设计和安装配置工作是必不可少的。网络人才来自IT系统和电信、网络通信行业，人工成本高，人才流动性大，对工程商也造成了很大的公司运营负担。

　　而VMS视频管理服务器、转发服务器、IPSAN存储系统，更是传统的IT人士比较熟悉的。对于小型工程商来讲，需要招聘高素质专业人才或培养专业人才，这对于传统模拟监控工程商来讲，也是很大的开支。

　　除此之外，大量的VMS视频服务器、IPSAN存储系统需要良好的供电、空调、防静电和接地系统，这需要专业的机房工程，这也是一笔隐形的成本，对于很多用户来讲，大屏是面子工程，但是对幕后工作的机房工程往往不够重视，一旦遭到雷击或者断电，系统有可能面临瘫痪的风险。

　　笔者认为，如果将NVR录像转移到每台摄像机上，那么我们将不需要如此复杂的网络和后台服务器、存储系统以及机房工程。即便网络中断，虽然控制中心无法看到实时画面，但是监控系统的最基本功能录像还在每台摄像机上继续运转，完全可以待网络恢复后浏览录像或直接到现场摄像机以太网直连下载录像，供警方查证。