說到高清監(jiān)控，高品質(zhì)圖像是高清的前提，也是視頻監(jiān)控發(fā)展的先決條件。如在擁擠的地鐵站里，能否看清一個人的面部特征，在高速公路上快速行駛的車輛牌照能否被辨別等，都需要清晰的影像。想要看得更清晰，必須依賴于前端攝像機所能提供的圖像質(zhì)量。標清攝像機缺點是畫面模糊、分辨率低，當出現(xiàn)突發(fā)性事件需要調(diào)看錄像回放時，事件發(fā)生現(xiàn)場的細節(jié)之處很難辨清，不能提供有效信息。相比之下，高清攝像機可帶來更高的像素、更寬的監(jiān)控范圍，更高的分辨率，快速提升了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的質(zhì)量。

　　當然，高清監(jiān)控是統(tǒng)一的整體，涉及監(jiān)控體系的多個環(huán)節(jié)，包括前端的視頻采集，中間的視頻傳輸，后端的高清存儲、顯示、分析、聯(lián)動等。由于篇幅限制，本文僅就前端部分進行探討如何保證高清信息的采集。

　　CMOS更適合高清時代

　　傳感器作為攝像機的核心部件，決定著圖像質(zhì)量。被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至傳感器芯片上，傳感器根據(jù)光的強弱進行處理，形成視頻信號輸出。CCD和CMOS是當前被普遍采用兩種圖像傳感器，兩者都利用感光二極管(photodiode)進行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)，而其主要差異是數(shù)字數(shù)據(jù)傳送的方式不同。以性能來區(qū)分，他們基本主要體現(xiàn)在靈敏度，噪點處理以及功耗等方面。在相同大小面積傳感器的對比中，CCD的分辨率一般也要比CMOS高出不少。因此，我們在市面常見的低照度標清攝像機基本都以CCD技術(shù)作為自己的傳感設(shè)備。標清時代，CCD無疑比CMOS更受青睞。

　　CCD制造工藝復雜，只掌握在少數(shù)廠家手中，導致其制造成本居高不下，CCD尺寸每增大一點，成本就呈幾何數(shù)增長，因此如果監(jiān)控要走高清化，CCD顯然發(fā)展前景有限。而CMOS最大特點在于其成本低、功耗低。在獲得相同像素數(shù)的情況下，價格更低，具有很高性價比可以不斷朝更高像素、更高分辨率發(fā)展，而高清監(jiān)控對成本是非常敏感的，也因此市面上大部分高清攝像機都采用CMOS。

　　要做到高清，還需要在寬動態(tài)、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數(shù)字降噪、色彩調(diào)整、光線補償?shù)榷喾矫婕夹g(shù)協(xié)作。只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現(xiàn)，并且彼此能夠相互協(xié)調(diào)情況下，才可以說是高清的真正實現(xiàn)。CMOS與其他圖像處理技術(shù)的結(jié)合要遠遠超過CCD，動態(tài)范圍更高，響應速度也更快，更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點。此外，隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS的靈敏度也得到極大改善，在效果上，如今一些CMOS傳感器與CCD已經(jīng)不相上下。

　　高清攝像機需要搭載高清鏡頭

　　安防的高清監(jiān)控不僅對攝像機、也對專業(yè)鏡頭提出了高清化的需求。高清鏡頭對于高清監(jiān)控具有重要意義。高清時代的攝像機清晰度可達到百萬級別，但若所搭配的鏡頭與其不匹配，那就無法完全呈現(xiàn)出攝像機的超高分辨率效果。

　　在相同的攝像機情況下，畫面最終的表現(xiàn)，鏡頭的分辨率起了決定性的作用。高清鏡頭優(yōu)于普通鏡頭主要體現(xiàn)在三個方面：清晰度、光譜透射能力和光譜矯正能力。高清鏡頭能增強畫面的對比度和亮度，獲得高清的圖像效果，對畫面的細節(jié)表現(xiàn)更豐富。

　　那么要如何選擇高清鏡頭呢？一般來說，在選擇鏡頭時要根據(jù)攝像機的最高分辨率來選擇相同或高于其像素的鏡頭產(chǎn)品。此外，還要根據(jù)項目特點具體分析。比如，在需要夜間拍攝的場所，為了讓日夜型攝像機具有更好的拍攝效果，必須依賴于高清鏡頭具有更大的口徑，如2/3英寸，以及更好的光圈值F，讓攝像機能夠獲取更多的光通量，協(xié)助攝像機在夜間獲得更好的拍攝效果。某些項目攝像機在使用過程中需要配合紅外補光燈，那么應該使用具備IR功能的鏡頭，這樣在夜晚也能得到更加明亮的畫面，同時也降低夜晚虛焦的問題。而對于較為苛刻的環(huán)境，例如配合激光燈，對遠距離目標監(jiān)控，就要保證非可見光波長在900um時依然能夠達到60%以上的透射率。

　　視頻處理器作用不容忽視

　　要實現(xiàn)清晰的圖像質(zhì)量，除了前端鏡頭、傳感器部分對光線的處理，影像處理部分也是攝像機中不可忽視的一環(huán)。直接從傳感器中得到的圖像往往效果差強人意，不論色彩還是細節(jié)都與實際圖像有很大差距，難以作為事后證據(jù)。經(jīng)過圖像處理，包括面部檢測、噪聲過濾、去壞點、膚色矯正、自動白平衡、自動曝光以及邊緣加強等等操作后，可以使圖像變的更加細膩，更加貼近真實世界中的圖像。因此采用什么樣的處理器會直接影響監(jiān)控的效果。

　　當前很多高清攝像機直接采用CMOS廠商提供的ISP或者一體化CMOS(內(nèi)置ISP圖像處理器)，這些ISP圖像處理器可以應付一般的場景，但是對于需要寬動態(tài)的場景，處理效果差。而監(jiān)控系統(tǒng)和消費電子或者廣電應用模式不同，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，被監(jiān)控對象無法配合攝像機的角度，所以在背光、逆光等情況下，普通的ISP圖像處理器則無法提供有效的寬動態(tài)圖像，從而造成可視圖像質(zhì)量下降。

　　在高清時代，處理器不僅承載了圖像處理與分析、編解碼壓縮等大量工作，還會嵌入大量的智能分析算法，對海量高清數(shù)據(jù)進行分析，負擔起更重要的作用。例如，泰科集成安防旗下的安達泰攝像機系列采用的TMS320DM368 視頻處理器就具有強大完善的功能，除支持更高的視頻分辨率之外，客戶還可獲得超過 40% 的ARM 性能提升，為高清視頻處理與高級用戶體驗提供高級應用編程接口(API)。DM368還支持多格式高清視頻，包括VC1、MPEG2、MPEG4、MJPEG以及H.264等，最高支持每秒30幀編碼的1080p標準。

　　此外，該器件不但支持多格式解碼、多速率多流以及高清多通道功能，而且還可提供音頻、語音以及其它高清視頻編解碼器，可實現(xiàn)更高的靈活性與更低的設(shè)計復雜性。由于DM368實現(xiàn)了引腳對引腳以及軟件兼容，因此可使用TITMS320DM365達芬奇視頻處理器支持從D1、720p乃至高達30幀每秒的1080p的全系列產(chǎn)品，從而使客戶能夠構(gòu)建可擴展的產(chǎn)品線，支持各種編解碼器。ISP軟件實施可提供視頻穩(wěn)定、面部檢測、噪聲過濾、自動白平衡、自動曝光以及邊緣增強等功能。

　　影像壓縮很關(guān)鍵

　　鑒于目前存儲設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀，在大容量硬盤還是很貴的情況下，原始圖像必須要壓縮，以便降低存儲和寬帶成本。盡管壓縮率越高，圖像就越模糊，但如果每小時錄像容量達到幾個G，客戶難以接受。在芯片相同的條件下，算法起到關(guān)鍵作用。為了達到一個均衡點，好的廠家都采用H.264算法。H.264可以在更低的帶寬下實現(xiàn)720p、1080p的廣播級高清視頻分辨率。在相同圖像質(zhì)量水平下，一個115秒的視頻流在不同視頻標準下的比特率對比。在沒有運動補償?shù)那闆r下，H.264編碼器的效率至少比MPEG-4編碼器高3倍，比M-JPEG編碼器高6倍。

　　在保持相同圖像質(zhì)量的情況下，與采用傳統(tǒng)的壓縮技術(shù)相比，支持H.264壓縮標準的視頻監(jiān)控系統(tǒng)至少可以將存儲成本和帶寬占用量減少50%。隨著系統(tǒng)規(guī)模日益擴大，以及對高分辨率圖像和高幀速的需求日益提高，這種高效的壓縮技術(shù)將很可能以最快速度帶動百萬像素攝像機應用于那些需要高分辨率和高幀速的監(jiān)控場所，例如機場、零售商店、銀行和娛樂場所等。

　　高清攝像機系列支持H.264格式，在不影響圖像質(zhì)量的前提下對大文件進行大比例壓縮，獲得更高的幀速及圖像分辨率，從而可以輸出更高質(zhì)量的圖像。泰科高清攝像機還提供智能圖像剪裁技術(shù)，在傳感器上能夠避開一些不重要的畫面，大幅的圖像可以在水平及垂直方向上進行剪裁。允許只傳輸和存儲需要的數(shù)據(jù)，廢棄的數(shù)據(jù)可以減少大量存儲空間及帶寬的使用，為實現(xiàn)整體高清監(jiān)控提供強有力支持。

　　可以說，能否在視頻監(jiān)控激烈競爭中取勝，在于能否緊跟高清趨勢。高清前端的選擇是第一步，前端的好壞直接影響到監(jiān)控效果。從實際使用效果來看，擁有同樣后端的監(jiān)控方案，拼的就是前端采集信息的高清度。優(yōu)質(zhì)影像為實時監(jiān)控、畫面調(diào)用、細節(jié)瀏覽、智能分析等提供了堅實基礎(chǔ)，大大提升系統(tǒng)的應用價值。