1、WAPA百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機技術(shù)特性,深圳波?？萍脊煞萦邢薰窘鉀Q方案中心2012-08-06,百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機誕生背景,發(fā)展歷程：,誕生背景：,用戶對安防視頻監(jiān)控的新理解：從看得見，到看得清。感光器技術(shù)：CMOS相比CCD，高像素，高集成度，低功耗、低成本芯片技術(shù)與編解碼標準：用于安防視頻領(lǐng)域的編解碼芯片性能水平的提升，以及視頻壓縮編碼標準MEPE-1、MPEG-4到H.264壓縮編碼。數(shù)字化的要求：信號處理、傳輸、存儲

2、、顯示、視頻分析、系統(tǒng)之間的聯(lián)動與集成等，都對安防監(jiān)控的數(shù)字化提出新要求網(wǎng)絡(luò)化的要求：突破監(jiān)控系統(tǒng)原有的信息孤島，大聯(lián)網(wǎng)、大平臺、數(shù)據(jù)共享等。,什么是高清網(wǎng)絡(luò)攝像機,基本概念,百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機是整個IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端采集及處理設(shè)備，主要完成原始視頻圖像的采集和壓縮，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至后端的存儲和管理設(shè)備。百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機將傳統(tǒng)的攝像機圖像采集技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)視頻編碼技術(shù)相結(jié)合。采用高分辨率圖像傳感器，具備百萬分辨率（12

3、80×720以上）的畫面捕捉功能，還能通過處理器，將圖像進行壓縮和網(wǎng)絡(luò)編碼，轉(zhuǎn)化為MPEG-4或者H.264等常見的數(shù)字信號用于網(wǎng)絡(luò)傳輸。與計算機一樣，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機也有自己的IP地址，可以直接連接網(wǎng)絡(luò)，部署在網(wǎng)絡(luò)的任意位置。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問攝像機，實現(xiàn)視頻預(yù)覽、錄像存儲、管理控制、圖像分析等功能應(yīng)用。,IPC,,,,高清網(wǎng)絡(luò)攝像機,平臺/NVR,視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),,百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機基本工作原理,基本原理和流程,DSP

4、③,CMOS傳感器,ISP②,NET,,,,光,視頻碼流,,,①,光線通過鏡頭到達感光器，在感光器上發(fā)生強、弱電荷的累積過程進而形成電流，并完成電信號到數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換，輸出至主處理器的ISP（圖像處理模塊）；ISP處理模塊將輸入的數(shù)字信號進行圖像預(yù)處理，如去噪、白平衡、gamma變換、圖像銳化等；主處理器進一步將ISP處理過的圖像信號進行圖像壓縮和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編碼（如MPEG-4/H.264編碼）；視頻數(shù)據(jù)由攝像機的網(wǎng)絡(luò)服

5、務(wù)模塊按照特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送。,④,鏡頭,,WAPA百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的五大特性,攝像機特性概述（一）----低照度,（在0.1 Lux@F=1.4測試環(huán)境 下，130萬像素攝像機和300萬像素攝像機的圖像效果對比）,在高清視頻監(jiān)控的應(yīng)用中，高清晰度、高像素數(shù)的視頻圖像所帶來的高碼流對網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲容量提出了高挑戰(zhàn)，同樣的一項重要的性能指標也需要我們重視，即低照度下的效果。在感光器面積一定的情況下，高分辨率的感光器單位面積更小，低

6、照度下總體成像效果會大打折扣。,,,高像素,低像素,1/3’cmos,1/3’cmos,注：上圖例中兩臺不同清晰度的攝像機感光器的單位像素點分布示意圖，有此圖可以看出高像素點的感光器其單位面積受光能力更差,單個像素面積小進光量少低照度差,單個像素面積大進光量多低照度好,攝像機特性概述（一）----低照度,在清晰度已定的前提下，感光器的低照度性能就直接影響攝像機在此環(huán)境下的成像效果。WAPA長期與全球感光器生產(chǎn)巨頭Aptina建

7、立了深層次的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，作為其亞太地區(qū)2011年度最佳合作伙伴，Aptina的超低照度CMOS感光器一直是WAPA高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的首選。技術(shù)應(yīng)用：夜間道路、出入口、廠礦、走廊等等光照環(huán)境差得監(jiān)控區(qū)域。,其他品牌高清網(wǎng)絡(luò)攝像機,WAPA高清網(wǎng)絡(luò)攝像機,其他品牌高清網(wǎng)絡(luò)攝像機,WAPA高清網(wǎng)絡(luò)攝像機,攝像機特性概述（二）---------3A技術(shù),自動曝光、自動聚焦、自動白平衡都是通過攝像機的軟件算法實現(xiàn)的，很大程度上將直接關(guān)聯(lián)著

8、攝像機的圖像效果。3A技術(shù)也成為衡量一個廠家攝像機研發(fā)實力的標桿。WAPA于2009年就已通過全自主研發(fā)并掌握了數(shù)字攝像機中最核心的3A算法。,攝像機特性概述（二）---------3A技術(shù)之自動曝光,自動曝光：攝像機能夠根據(jù)當前的光源條件自動設(shè)置攝像機感光靈敏度和曝光值；,攝像機在剛進入該光照環(huán)境下曝光過度,自動曝光算法實現(xiàn)后，逐漸調(diào)整在當前環(huán)境下的曝光度,攝像機特性概述（二）---------3A技術(shù)之自動白平衡,自動白平衡：

9、攝像機能夠根據(jù)光源條件自動調(diào)整攝像機圖像顏色的保真程度（顏色與人肉眼的一致性）；,自動白平衡關(guān)閉,自動白平衡打開,攝像機特性概述（二）---------3A技術(shù)之自動聚焦,自動聚焦算法：攝像機能夠根據(jù)既得的圖像調(diào)整攝像機焦距，（主要應(yīng)用與高速球、一體機）已此獲得最佳的圖像焦點。,,自動聚焦,,攝像機特性概述（三）---------寬動態(tài),當監(jiān)控畫面包含了強光源（日光、燈具等）照射形成的高亮度區(qū)域，又包含了陰影、逆光等陰暗區(qū)域時，攝像

10、機輸出的圖像畫面會出現(xiàn)亮區(qū)因曝光過度成為白色，而暗區(qū)因曝光不足成為黑色的狀況，從而嚴重影響圖像質(zhì)量。這都是因為攝像機的感光器明暗動態(tài)范圍過小造成的。,曝光過度,曝光不足,攝像機特性概述（三）---------寬動態(tài),WAPA的寬動態(tài)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機，能夠?qū)ΡO(jiān)控區(qū)域分別使用高速快門和低速快門進行兩次曝光，然后將生成的兩幅圖像組合疊加合成一副圖像，從而獲得暗處圖像細節(jié)的同時，亮處圖像又不至于出現(xiàn)過度飽和。技術(shù)應(yīng)用：光線對比度強、場景明暗范

11、圍大的監(jiān)控區(qū)域。如：交通、銀行、出入口等,,,攝像機特性概述（四）---------低延時,網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控的工作原理：將光信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，然后將數(shù)字原始視頻信號壓縮后，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給后端主機，最后解壓縮視頻顯示在屏幕上。由于至少存在壓縮、傳輸、解壓縮3個過程，所以網(wǎng)絡(luò)攝像機會有一定的延時。但是，不同廠家在做壓縮與解壓縮的技術(shù)水平不一樣，將導(dǎo)致同樣的網(wǎng)絡(luò)條件下出現(xiàn)延時不一樣。,,,,光圖像,圖像顯示,傳輸網(wǎng)絡(luò),IPC,,高清網(wǎng)絡(luò)攝像

12、機,平臺/NVR,,,t3=解碼時延,t2=交換時延,t1=編碼時延,T總延時,攝像機特性概述（四）---------低延時,在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，對視頻數(shù)據(jù)的端到端傳輸有著明確的定義：當視頻數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸時，端到端的信息延遲時間（包括發(fā)送端采集、編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸、接收端解碼、直至顯示）應(yīng)參考如下標準：,由此可見，在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)一定的情況下，攝像機自身的壓縮編碼性能，直接決定了整個系統(tǒng)的時延，而延時過大會直接影響系統(tǒng)的實時性，從而喪失了實

13、時監(jiān)控的意義。目前行業(yè)里各廠家設(shè)備所使用的壓縮與解壓縮的技術(shù)參差不齊。A&S《安防工程商》2010年8月刊對國內(nèi)外多個品牌百萬高清產(chǎn)品評測，評測組發(fā)現(xiàn)，在同樣場景、分辨率和網(wǎng)絡(luò)條件下，WAPA的高清攝像機延時只有0.11s。,丟包率上限：1/1000網(wǎng)絡(luò)延時上限：400ms延時抖動上限：50ms,攝像機特性概述（五）----外圍接口和功能性,WAPA的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機，除了具備基本的視頻采集和編碼功能外，其豐富的硬件接口和

14、與之對應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動以及應(yīng)用程序，使之在匹配多種外圍設(shè)備、兼容其他子系統(tǒng)方面，也同樣擁有出眾的性能。,外圍硬件接口,音頻信號,設(shè)備驅(qū)動,RS485信號,開關(guān)量信號,應(yīng)用層程序,操作系統(tǒng),注：WAPA的網(wǎng)絡(luò)攝像機，背板接口提供報警I/O，音頻I/0，RS485 I/O這三種接口，可以直連各類的第三方設(shè)備和系統(tǒng)。,攝像機特性概述（五）----外圍接口和功能性,WAPA攝像機應(yīng)用實例：,拾音器和揚聲器,模擬云臺,報警器,實現(xiàn)拾音和雙向語音對講

15、功能加載模擬云臺，網(wǎng)絡(luò)傳輸控制云臺協(xié)議和開關(guān)量報警器實現(xiàn)探測和聯(lián)動,所有上述應(yīng)用，均是由攝像機內(nèi)部完成協(xié)議/信號的轉(zhuǎn)換和編碼，所有的信號傳遞（包括音頻、視頻、開關(guān)量、485）都是通過IP網(wǎng)絡(luò)。,NVR,WAP攝像機,攝像機低照度下圖像效果的提升方法,攝像機低照度下效果,方法一：攝像機選配高通光性能的優(yōu)質(zhì)鏡頭，如F值在1.0～1.2之間。,方法二：調(diào)大鏡頭光圈，增加進光亮，但同時要注意不宜曝光過度。,方法三：選用搭載低照度感光器的攝像