IPC核心技术以及亮点功能

IPC核心技术谈及IPC的核心技术，还是需要从其软硬件构成谈起。在硬件上，IPC主要是由光学器件、感光成像器件、IC芯片、电路板等构成；从软件上看，主要是包括视频编码压缩算法、视频分析算法及应用软件程序。不同的公司采用不同的成像器件、芯片、开发不同的压缩算法，最终生产的IPC设备在性能表现上会有很大的差别。（一）光学成像技术光学成像系统无论是在模拟摄像机还是在IPC系统中都是一个重要的环节，视频图像的质量与光学成像系统密切相关。通常光学成像技术包括镜头技术及感光器件技术，一直以来，镜头技术以德国及日本的技术比较领先。感光器件目前有CCD及CMOS两种，CCD感光器件目前占据对的市场份额。CCD的主要优点是高解析、低噪音、高敏感、可大批量稳定生产等，日本公司的CCD技术占全球主导地位。CMOS急速自从20世纪80年代发明以来，初期主要用于低端、低品质市场，但随着CMOS技术的逐步成熟和完善，在高分辨率摄像头中，CMOS开始迅猛发展起来，CMOS技术目前是欧美公司的天下。这两种传感器各有长短，甚至好多公司的IPC产品线分别以CCD和CMOS传感器架构支撑，两条腿并行。（二）视频编码算法视频编码算法不仅仅是DVS、DVR的核心技术，对于IPC—样是核心技术。无论何种编码方式，其关键是“在有限的码流下实现高质量的图像，并具有良好地网络适应性”。视频编码算法从早期的MJPEG,MPEG-4,发展到目前的H.264。H.264因为具有良好地图形质量、编码效率及网络适应能力，是目前及未来一段时间编码算法的主流。早期的IPC主要采用MJPEG算法，MJPEG编码方式比较简单，对芯片的处理能力要求不高。采用帧内压缩方式，帧内间没有关系；图像质量好，适合于影像编辑。但是由于不采用帧间预测技术，使得码流过高从而网络负荷较重，存储空间需求也比较大。由于MJPEG编码方式下对每帧图像独立压缩编码，因此，在部分地区可用来做法律证据。MPEG-4编码方式在IPC应用中比较多，可以实现较低码流下良好地图像质量，但是其编解码复杂性相对于MJPEG而言较高，对芯片的处理能力要求较高。另外网络延迟，图像抖动等问题仍需要加强改善。H.264是目前最咼效的编码技术，同等图像质量下H.264编码产生的码流是MPEG-4的—半左右，并且内建针对流媒体和无线网络的优化工具，相比MPEG-4其编码复杂度更高，编解码时间更长，需要编码芯片具有很强的运算处理能力，总体成本较高°H.264在同样图像质量下码流最小。（三）编码压缩芯片在IPC设备中，核心的任务是视频的编码压缩，而视频的编码压缩工作，具体实施角色就是编码芯片，编码芯片具有高效的运算处理能力。目前视频编码算法的发展趋势是效率越来越高，同时算法越来越复杂，这对编码芯片的处理能力提出了更高的要求。早期的IPC编码压缩工作由ASIC芯片或DSP芯片实现，目前有SOC单片系统占主导的趋势。得益于近几年网络视频监控市场的不断扩大，芯片厂商开始重视视频监控行业应用，从而不断地、有针对性地开发出高性能、低价格、专用于安防视频应用的多媒体芯片，使得芯片处理能力不断增强，进而可以运行复杂的视频编码算法（如H.264）。目前，多数IPC厂商均采用国际主流厂商的IC来完成IPC的开发研制，而有部分厂商采用自己研制的IC芯片，此方式对IPC厂商的综合实力是个考验，但可以灵活自主地决定开发周期。（四）视频分析技术视频内容分析技术（VideoContentAnalysisVCA）可以使系统对视频内容进行自动分析提取，将大量无用的视频信息进行过滤，而对于可疑的视频内容，可以自动触发事件从而改变分辨率、帧率，并发送报警视频给相应的客户端，这样大大节省了网络资源及存储资源。早期的视频分析技术多数基于后端服务器方式，该方式对后端服务器资源的占用比较高，不便于进行大规模、分布式的部署。目前，许多IPC厂商已经直接把视频分析功能置入IPC内，利用IPC的芯片运行视频分析算法，从而实现分布式的智能化监控。部署在IPC的视频分析功能，将极大地减少大型系统总的存储成本和网络带宽的费用开销，同时也改变了传统的安全人员“死盯监视墙”的状态。目前主要的视频分析功能模块包括：1）入侵探测2）流量统计3）车辆逆行4）丢包检测5）人脸识别对于智能IPC,不同的厂商有不同的理解，有的IPC中集成了基本的移动探测功能，具有初级的智能功能，有的IPC集成了诸如人脸识别、入侵探测、丢包探测等高级功能，属于真正的智能型IPC。具有视频分析功能的IPC可以自动侦测并触发事件，可以自行决定是否改变帧率及分辨率等编码参数，并按照约定发送报警信息及视频给监控中心。IPC集成视频分析技术的功能可以利用编码芯片多余的处理能力来运行视频分析算法，也可以增加额外的芯片来独立运行视频分析算法。从目前来看，高效视频编码需要大量的运算资源，而复杂的视频分析算法也需要大量的资源，因此，增加额外的处理芯片是个不错的选择。1.1.1.1IPC亮点功能（一）IPC3G功能无线传输具有重要的意义，无线网络传输技术带给IPC远距离传输解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。在有线施工困难场所、摄像机位置不固定场所等，无线网络IPC将会带来很大的便利性。对于建筑之间的IPC联网，可以节省大量网络布线施工成本。一些厂家已经在摄像机内部设置无线网卡模块或预留无线网卡的插槽。目前的无线技术主要有WIFI、3GPP、WIMAX等，其中WIFI适合短距离传输而WIMAX适合长距离传输，3GPP是一套开放的音视频数据传输 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，已实现在3G手机上浏览视频，目前该标准广泛为各个手机厂商所支持。3G网络的带宽优势将为无线视频监控提供强有力的支持，这必将大大促进视频监控向远程、无线、民用领域扩展延伸。很简单的例子是在平安城市建设中，3G无线监控摄像机的安装仅仅需要架设一个摄像机，配置通信卡就可以了，而传统模拟摄像机接入需要考虑光纤敷设、地面开挖等多个环节复杂、高成本的工作。3G网络摄像机、视频编码器等设备，将采集并编码压缩的视频信号通过3G网络进行传输，不再受地理位置、现场环境、线路资源等因素限制；从监控后端来说，手机/PDA终端可以通过3G网络对监控视频进行监看和管理，随时随地及时掌握现场情况，而不必局限在监控中心或分控制室。3G视频监控系统如图所示。3G视频监控系统示意图3G技术在国内属于起步阶段，各个领域的应用还在探索、试验阶段。在视频监控领域应用3G技术还有一定的技术问题需要克服。首先，3G网络有自身的网络特性，因此，对于IPC与DVS,需要在视频编码算法、网络适应性等方面做适应性调整，而不能完全爱用原来的传输模式；其次，对于中央平台软件、操作终端，需要做相应的调整和改进，以实现在手机/PDA终端上的视频操作；第三，3G的覆盖范围、性能表现、普及程度、成本等方面均需要进一步改善。不过，相信3G视频产品会很快地成熟并得到广泛应用。（二）PoE技术PoE（PoweroverEthernet）,指的是通过以太网为网络设备提供电力的技术。PoE技术遵循IEEE802.3af标准，在不降低网络数据通讯性能的基础上对网络设备进行供电，是IT行业的一个成熟标准。将PoE技术引入到IPC系统应用中，可以解决IPC单独供电的施工及线缆敷设成本，并便于管理。此外，还可以与UPS系统配合使用，提高系统电源的稳定性和可靠性。IEEE802.3af标准规定的受电设备的功率在12.95W以下，基本可以满足各普通固定IPC的供电需求，而对于PTZ式IPC或快球式IPC，由于功率稍高，因此可能仍然需要另外单独供电。现在，大多数厂商提供的网络交换机都支持PoE功能。如果已经装了相应的普通交换机设备，需通过给交换机增加中跨（Midspan）以实现PoE的功能支持，其中，中跨的主要作用是给网线加载电源。IPC的POE供电原理如图所示。IP摄像机的PoE供电原理（三）本地缓存功能与DVS类似,PC—个弱点是其对网络的依赖性过强，实时的视频浏览与存储要求网络不允许有一刻中断，否则带来的后果是部分视频数据的丢失，这在一些重要场合时无法接受的，因此，需要IPC具有临时本地视频数据存储能力。通过在IPC内部采用闪存或DRAM作为缓存器，或在外部采用CF、SD卡作为缓存器,可以实现IPC的本地临时存储（OnBoardStorage）功能。缓存可以作为网络故障时视频图像的缓冲设备，在网络恢复正常后，再将视频进行补充上传，这样可有效地保证视频数据的连续性和完整性。（四）DDNS支持目前多数ISP都为我们提供动态IP（如ADSL拨号上网），而很多DVS和IPC在远程访问时需要一个固定的IP，但固定IP的费用很难让客户接受。所以DDNS提出了一种全新的解决方案，它可以捕获用户每次编号的IP,然后将其与域名相对应，这样客户就可以通过域名来进行远程监控了。DDNS（DynamicDomainNameServer）是动态域名服务器的缩写，DDNS是将用户的动态IP地址映射到一个固定的域名解析服务上，就是说DDNS捕获用户每次变化的IPC地址，然后将其与域名相对于，这样其他上网用户就可以通过域名来进行交流了。如果网络摄像机支持DDNS，用户即可使用动态IP及虚拟域名（如Camer#.www.sas123.cn）功能来设定此台摄像机的动态IP，不管IP地址如何变化，该IPC的域名是唯一的，系统中能够以域名来识别IPC的身份。伍）IPC安全通信在闭路电视监控系统中，系统采用点对点连接，系统中没有任何加密或认证机制，如果想截获或者破坏视频信号，仅仅需要物流连接到这个闭路系统中，采用搭线的方式或切换视频源的方式对视频信号进行截获或破坏。对于网络视频监控系统，数据包直接在开放的网络环境中传输，因此，视频数据及控制数据在中途遭到截取是个风险，但是，由于其采用数字化网络架构，因此可以实现多种安全保护机制。IPC的数据安全保护通常有3种方式——IP过滤方式、用户名及密码方式、数据加密方式。在访问网络摄像机时，一般可以提供多级用户管理机制和IP过滤机制，不同级别的用户（IP地址）有不同的访问权限，这种机制满足了分布式网络监控系统的安全高效管理要求。而数据加密方式通常有以下几种。（六）SSL/TLSSSL（SecureSocketsLayer）采用加密源端（服务器）及客户端数据的方式以保证传输数据的机密性和完整性，当客户端向源端发出申请时，一个公共的Key发送到客户端，用来进行数据加密，客户端加密的数据能够并且仅仅能够被源端（服务器）解密OSSL能够实现数据的加密、防篡改、防伪造等°TLS基于SSL机制并具有更好的安全保证。SSL 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 提供的服务主要有：1）加密数据以防止数据中途被窃取。2）维护数据的完整性，确保数据在传输过程中不被改变。3）认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器。1・HTTPSHTTPS的全称是HypertextTransferProtocoloverSecureSocketLayer，是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版，即HTTP下加入SSL层。HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容请参看上面介绍过的SSL。2・IPSecVPNVPN的英文全称是"VirtualPrivateNetwork；翻译过来就是"虚拟专用网络"。顾名思义，对虚拟专用网络我们可以理解成时虚拟出来的企业内部专线。它可以通过特殊的加密的通讯协议在连接在Internet上的位于不同地方的两个或多个企业内部网之间建立一条专有的通讯线路，就好比是假设了一条专线一样，但是它并不需要真正去铺设光缆之类的物理线路。—句话，VPN的核心就是在利用公共网络建立虚拟专用网虚拟专用网（VPN）被定义为通过一个公用网络（通常是因特网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。虚拟专用网是对企业内部网的扩展。虚拟专用网可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。安全传输如图所示。图IP摄像机安全传输原理（七）报警改变帧率技术通常采用网络录像机（NVR）对IPC传输过来的视频进行存储，实际上，IPC每时每刻都在产生大量的视频数据流，这对存储系统是个巨大的考验。实践证明，存储系统存储的大量数据，绝大多数是无用的垃圾数据，没有任何价值。在存储系统中,真正有意义的数据是IPC或DVS报警及事件触发前后的相关视频。既然如此，可以通过在平时状态下，采用较低的分辨率和帧率进行录像，而一旦发生时间或报警，系统自动切换成高分辨率和帧率进行录像，这样可以节省大量的存储资源，同时又可以保证重要的视频的高质量录像。（八）IPC多码流技术本书先前介绍过DVR、DVS的多码流技术，同样，IPC的“多码流”技术也意义重大。多码流技术指对于同一个视频源，IPC能够产生并传输多个不同帧率、分辨率或图像质量的码流，以满足不同的用户需求，实现本地存储、远程观看及移动终端用户观看等各种需求。需要注意的是这些码流可能采用不同的编码压缩方式，并且相互之间应该是安全独立的，由IPC直接生成而无需辅助手段。例如对于一个工业园区，在多个分控中心的电视墙上,可以进行实时高画质的视频浏览，而为了节省存储空间，可以采用高画质低帧率的存储方式,而对于保安人员手中的移动终端，可以选择更低码流进行实时视频的显示，这样既可同时满足不同用户的各种需求。（九）视频质量控制QoS对于IPC应用，一个重要的外因就是网络环境，其中的一个关键环节就是网络带宽。QoS（QualityofService）是802.1p网络标准的一部分，用来优化网络带宽应用。QoS能够确保视频传输带宽在稳定的水平上，有了QoS,带宽资源可以更加有效地应用，从而保证视频的传输质量。在没有QoS机制下，带宽可能被数据传输（如E-mail、FTP）全部消耗，从而导致视频传输的抖动；有了QoS机制，视频传输的需求被优先分配，从而实现平滑传输。所有交换机、路由器和网络视频产品必须支持QoS，这是网络视频应用中采用QoS机制的必要条件。（十）视频移动探测视频移动探测即VMD（VideoMotionDetection），也是一种视频分析功能，但是功能比较单一，只能程度不高。主要用来对视频场景或某个区域进行监测，以确定是否有变化并发出报警。稍微高级的VMD功能支持“多防区”、“方向性”防区、入侵目标过滤等扩展参数以实现更好的探测效果。VMD功能适合室内环境应用，室外环境误报较高。另外，可以利用VMD功能，进行视频录像的回放检索，以快速地对录像资源进行查索引，提高效率。相对于视频分析技术，VMD技术的算法简单，对芯片处理能力要求不高，在一些室内环境下具有良好地性能表现及性价比