IP摄像机发展与趋势的不同

视频监控发展概述
监控行业已经发展几十年了，从zui初的一些简单报警器发展到现在的网络视频监控，它已经渗透到我们生活工作的各个方面！在这个行业中，视频监控始终是监控行业发展的主旋律，各种技术的进步和提高都围绕视频监控进行展开。受到技术发展条件的限制，视频监控

经历了以下几个发展阶段：

模拟监控
自从有了图像传感器技术，模拟监控技术就随之发展起来。经过几十年的发展，模拟监控已经非常成熟，各种配套设备非常完善，接口标准也非常统一，价格低廉，因此在现阶段仍然是应用zui广泛的。
模拟监控的特点是结构简单，构建模拟监控系统常见的设备有视频采集部分（各种摄像头）、视频线、监视器、磁带录像机。
从构建模拟监控的设备来看，它的劣势也是非常明显的。首先，因为通过视频线进行模拟图像信号传输，容易受到各种干扰，因此图像损失会比较大，对布线的要求比较高；图像的保存需要借用已经非常落后的磁带录像机，保存不方便，占用空间，图像检索也非常不方便；这样组建起来的系统仅仅完成视频的监看，而如果要听声音、采集告警、控制前端设备等，还需要构建配套系统，非常繁琐，系统的灵活性程度很低。这些情况直到大容量硬盘、真正的数字图像压缩算法、快速的CPU处理器、网络等技术获得快速发展时（上世纪90年代中后期），模拟监控才得到逐步升级。

PC模式DVR
首*入数字化图像处理的技术是图像采集卡的出现，图像采集卡可插入普通PC的插槽里，把接入的模拟图像信号数字化后，应用MPEG4等压缩算法，把图像压缩后保存进入硬盘，从图像存储上取代了磁带机等设备。

同时利用PC对数字信号的处理技术，前端各种信号如告警输入、告警输出、云台控制等也可以通过PC处理和控制。这样，PC作为整个监控的核心，大大简化了模拟监控的系统构成，智能化程度大大增强。

嵌入式DVR
PC模式的DVR存在一个明显的问题是，PC软件系统相对比较复杂，维护成本高，在前几年，随着嵌入式处理器的发展，尤其是DSP速度的提高，各个厂家们组建把PC模式的DVR简化成直接基于嵌入式系统的DVR，这样，一台小型的DVR设备就可以完成以前PC模式DVR的所有功能。目前，数字视频监控行业，该设备已经逐渐成为主流。
 DVR，Digital Video Recorder（硬盘录像机），即数字视频录像机，相对于传统的模拟视频录像机，采用硬盘录像，故常常被称为硬盘录像机，也被称为DVR。它是一套进行图像存储处理的计算机系统，具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能。

DVS
DVS是随着网络快速发展和延伸而出现的设备。由于需要监控的范围越来越大，很多图像信号甚至需要在internet网进行传送，而DVR系统中，图像信号是引入到DVR设备上才进行数字化的，DVS的出现则解决了整个矛盾，它直接跟模拟摄像头放置在一起，直接把模拟信号数字化，并进行压缩后，通过网络传送到客户端，这样，客户通过网络就可以随时随地查看监控图像，并通过网络采集现场数据、控制云台、进行语音对讲。DVS分担了很多DVR的工作，使监控范围可以无限扩大，统一管理的监控点也达到了成千上万路。目前，电信的“眼”以及网通的“宽视界”就是通过DVS设备实现的全国范围内覆盖。
DVS（digital video server）网络视频服务器，又叫数字视频编码器，是一种压缩、处理音视频数据的专业网络传输设备，由音视频压缩编解码器芯片、输入输出通道、网络接口、音视频接口、RS485串行接口控制、协议接口控制、系统软件管理等构成，主要是提供视频压缩或解压功能，完成图象数据的采集或复原等,目前比较流行的基于MPEG-4或H.264的图像数据压缩通过Internet网络传输数据以及音频数据的处理。 

IP摄像机（IPCAM或网络摄像机）
IPCAM将是数字监控的真正*，它的功能相当于把DVS和摄像头的功能融合在一起，它具有显著的优点，如安装简单、监控范围大、性价比高、可以在IPCAM中集成各种智能功能。真正实现了全网数字化。
自1996 年，Axis（安讯士）发布了*款网络摄像机以来，随着各种技术的发展，IPCAM正经历翻天覆地的变化。

IP摄像机的结构
目前，IP摄像机种类众多，但不外乎由以下几个基本部件构成：

镜头
按焦距为固定焦距式、按光圈分是固定光圈、按焦距数字大小为标准镜头，zui常用的镜头是标准镜头，在实际的拍摄中，它的使用频率是较高的。标准镜头是一种成像质量上佳的镜头，它对于被摄体细节的表现非常有效。镜头规格一般分为1/3″、1/2″和2/3″等）。
f=u•D/U 　　（2） f=h•D/H    H=1.333•U　
　f：镜头焦距、U：景物实际高度、H：景物实际宽度、D：镜头至景物实测距离、u：图像宽度、h：图像高度
     以光圈大小（F值）而言，光圈愈大则其所代表的F值愈小，所需的照度愈低。
镜头焦距：3.6mm，4.5mm，6mm，8mm，12mm，镜头焦距越大，可视距离越远，但可视角度越小。
图象传感器
 图像传感器，是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，可分为CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）和CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件）两大类。
 CCD是应用在摄影摄像方面的技术元件，CMOS则应用于较低影像品质的产品中，它的优点是制造成本较CCD更低，功耗也低得多，这也是市场很多采用USB接口的产品无须外接电源且价格便宜的原因。尽管在技术上有较大的不同，但CCD和CMOS两者性能差距不是很大。目前CCD元件的尺寸多为1/3英寸或者1/4英寸，在相同的分辨率下，宜选择元件尺寸较大的为好。

视频压缩单元
MJPEG（Motion JPEG）压缩技术，主要是基于静态视频压缩发展起来的技术，它的主要特点是基本不考虑视频流中不同帧之间的变化，只单独对某一帧进行压缩。 　　MJPEG压缩技术可以获取清晰度很高的视频图像，可以动态调整帧率、分辨率。但由于没有考虑到帧间变化，造成大量冗余信息被重复存储，因此单帧视频的占用空间较大，目前流行的MJPEG技术的也只能做到3K字节/帧，通常要8~20K！
强大的H.264视频压缩引擎使产品获得*的压缩比、高质量的图像质量和良好的网络传输性能。高性能的DSP处理器能灵活的配置视频编/解码器：动态设置分辨率、帧率、码率、图像质量等；可以双码流输出，达到本地存储和网络传输分别处理的功能。
*处理器单元
存储单元
网络单元
数据接口单元（RS232/RS485/告警输入输出）
嵌入式操作系统

为了把IP摄像机应用到各种场合，各个厂家绞尽脑汁，把以上部件进行整合，并附加上一些外围设备，开发出不同的IP摄像机，如：
网络枪机（一种普通外观的网络摄像机）
网络快球（把云台、解码器等整合在一起）
日夜机型（增加红外灯照明，适用夜间使用）
防水型（增加一些防水接口等部件，用于室外恶劣环境）
家用型（外观小巧，功能简单适用）
智能型（增加智能识别软件，可用于一些特定场合的目标识别，如人脸、车牌等）

视频压缩算法
IP摄像机主要实现数字图象的采集、压缩、发送，其中，压缩是zui核心的部分。由于从图象传感器获得的数字图象数据量巨大，目前的网络环境根本无法传送，因此必须经过压缩才能进行传送。目前，主流的压缩格式有以下几种：
M-JPEG：采用帧内压缩模式，压缩后的图象质量，但压缩后的码流也zui大，由于采用帧内压缩，便于*取证时采用。
MPEG4：压缩率大大提高，码流变小，便于网络传输，图象信息有所损失。对压缩芯片要求较高。
H.264：比MPEG4压缩率更大，码流更小，更有利于网络传送，在相同码流的情况下，图象质量更好。但算法复杂度大大提高，对压缩芯片要求更高。

图象分辨率
指构成图象的点阵数量，如横向为640点阵，纵向为480点阵，则图象分辨率为640×480，也就是我们通常说的VGA格式图象。在监控行业，经常应用到的一些格式为：
D1   （1280×720）；
VGA  （640×480）；
QVGA  （320×240）；
VGA（160×120）

从图象传感器传出的zui大图象信号如果是VGA格式的，那么640*480=307200，我们就说该图象传感器支持30万像素。

在图象信号处理过程中，如果图象分辨率越高，则要求的运算量越大，目前主流的IPCAMzui大支持到实时D1。即要求一秒钟实现25帧D1图象的压缩处理。

视频质量的评价标准
图象分辨率：图象分辨率越高，展现的图象细节也就越多，图象质量看上去越好，但对图象压缩芯片的要求越高；
色彩还原性：能否把环境的真实色彩展现出来，由于镜头或压缩算法等原因，可能导致图象偏色，严重偏色时，可能把绿色变成红色，红色变成绿色等现象；
图象变形：如果配的镜头不匹配，可能会导致图象变形，当然，有时候为了看到更大的画面，配上广角镜头，图象看来就有一点球面的感觉；
 

视频速度：也就是一秒钟可以看到多少帧的图象，如果有15帧以上，视频几乎就是连续的了，如果达到25帧，则就是实时视频了。
视频时延：由于IPCAM是远距离监控，把现场采集的图象经过压缩处理传送到远端再看到之间的时间，要做时延。如果我们要对现场设备进行控制，要求时延尽可能小，当需要抓拍一张图时，如果时延很大，那个场景早就过去了。

影响视频质量的因素很多，如镜头、传感器质量、压缩算法、压缩芯片、网络速度、硬件布板、客户端电脑配置、客户端软件等等。很多因素是相辅相成的，片面提高某一部分的质量，也并不一定能提高zui终用户看到的图象质量。在产品设计阶段，通常会考虑传感器、压缩算法、压缩芯片、硬件布板这几个因素。产品出厂后，客户可以自己选配镜头，并组建相应的网络，从而确保整体图象效果更佳。

芯片
B系列采用华邦，H系列采用海思的。
华为海思——高性能、高集成度、低功耗的应用处理芯片Hi3611 内嵌ARM 处理器和媒体硬件加速模块，集成完整的电源管理单元和灵活的音频处理单元，提供完整硬件安*方案，有着业界的低功耗设计。Hi3611 具有优良的性能和功耗比，集成度高，特别适用于要求低功耗、高性能、高开放性的消费电子领域。华为海思K3是采用低成本又聚集多种功能的智能手机解决方案，高性能、高集成度、低功耗的应用处理芯片Hi3611，内嵌ARM处理器和媒体硬件加速模块，集成完整电源管理单元和灵活的音频处理单元，提供完整硬件安*方案，有着业界的低功耗设计。其zui大特点即方案的完整度，提供的参考设计是能够通过微软LTK测试的完整样机，规格上包含了EDGE Modem、WiFi、GPS（支持A -GPS）、Bluetooth、FM以及CMMB，同时在Windows 6.1.5基础上，还提供FM和CMMB等商用品质的应用软件。为确保客户的快速导入，海思甚至提供了全套的生产测试方案。