安防领域技术发展趋势课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,安防领域技术发展趋势,1,2,3,摄像机产品技术趋势,安防行业总体发展趋势,4,高清存储的现状、趋势与挑战,5,报警技术趋势,6,门禁（身份识别）的发展趋势,7,GIS,与安防系统融合技术趋势,安防监控平台技术趋势,市场产品同质化，竞争向更加深入的专业化发展,产品技术的专业化,+,应用行业领域解决方案（垂直领域、个性化）,联网需求日渐强烈，注重联网和系统集成能力,突破以往信息孤岛式的多点联网体系，还要求自身的安防系统和其它管理系统（与公安报警系统、企业内部的办公管理系统等）联网，需要统一的安防管理平台。,安防行业总体发展趋势,数字化、网络化、智能化,安防系统,=,视频监控系统,+,报警系统,+,门禁系统,摄像机产品技术趋势,高清摄像机,高像素摄像机,高帧率摄像机,球型网络摄像机,摄像机产品技术趋势,1,高清摄像机,高清摄像机（,IP,高清，非压缩的高清如,HD-SDI,等）已逐渐成为主流前端类型。通常以分辨率（像素数）的不同来划分规格：,如,200,万像素（,1920*1080,）、,300,万像素（,2048*1536,），乃至,500,万，甚至,800,万、,1000,万的超高像素摄像机。,实际应用中，可根据不同使用环境，产品特性有许多不同的功能选项：,适用于明暗反差较大场景的宽动态；,适用于较暗环境的低照度；,适用于主动报警的智能视频分析；,感兴趣区域、透雾、,3D,降噪等等。,摄像机产品技术趋势,1,高清摄像机,1.1,高清摄像机的基本指标与功能,摄像机传感器,CMOS,或,CCD,CCD,主要应用于模拟，,1080P,以上高清几乎均采用,CMOS,：,CCD,：满足高清应用，制造成本高于,CMOS,的成本，灵敏度高、响应速度低；,CMOS,：早先,CMOS,受制于,低照度,已逐步解决，其数据处理能力有明显优势。,视频压缩算法,最大限度地满足压缩比的前提下，保留最完好的画面信息；,提供较好的画质前提下，具有,更低的码流,（占用更低的,网络带宽,和更少的,存储空间,）；,目前主流应用的压缩算法为,H.264,，其依次定义为,Baseline,、,Main,、,Extended,和,High Profile,四个级别，级别越高，相同画质下的码率越小，但其算法难度就越大。,现阶段，,H.264 High Profile 600,万像素平均码流,8-9M,，峰值,12M,，延迟,400,s,以内。,摄像机产品技术趋势,1,高清摄像机,1.1,高清摄像机的基本指标与功能,宽动态和底照度,在室外复杂环境（,光照偏暗、逆光、或场景明暗反差大,），保证图像效果且同时看清楚亮处和暗处，需要摄像机有良好的底照度性能和宽动态效果，以保证图质不受或少受环境影响。,三码流技术,高清的高码流与有限的带宽资源产生矛盾，提出双码流,/,三码流技术：,第,1,路：,高清视频供,录像存储,；,第,2,路：,供,远程监控,；,第,3,路：,用于,移动监控,，可以是更低分辨率的视频，以满足手机和移动设备的监控所需。,一般，分辨率、码流率和帧率均可以由用户自主设定，能满足不同的网络环境需求，多码流已是高清网络摄像机必备功能。,摄像机产品技术趋势,1,高清摄像机,1.1,高清摄像机的基本指标与功能,智能视频分析,对自身工作,状态检测,报警，如遮挡、网线断、地址冲突、存储器满或错等类的视频报警；,对视频,图像异常,内容或对定义的某规则进行智能分析检测，如徘徊、越线、行进方向、目标长度、人数统计等；,高清,+,智能,：确保智能分析的准确性，减少外置智能分析设备的成本和网络压力，变被动监控为,主动防范,。,小结,高清系统面临的问题：高码流的带宽压力，存储压力，实际工程成本过高、平台容量和管理、设备兼容与接入等。,摄像机产品技术趋势,1,高清摄像机,1.2,高清摄像机数字降噪技术,技术背景：,（,1,）,目前建设一个高清,IP,视频监控系统，约一半的成本花在构建承载网络以及采购足够的存储介质；,（,2,）,在保证画质和流畅性的前提下，是否能有效降低高清,IP,摄像机的码流，从而改善监控网络的负载同时降低存储成本？,720P,高清摄像机：需,4Mbps,左右码流；,1080P,高清摄像机：需,6-8Mbps,码流。,视频属于媒体流，即不间断的持续大数据量，因此，建设一个,全高清,IP,数字监控系统,，需考虑,2,个要素：监控网络的承载能力、存储容量大小,。,摄像机产品技术趋势,1,高清摄像机,1.2,高清摄像机数字降噪技术,IP,摄像机的结构,DSP,芯片,视频,视频信号处理,视频处理算法,编码芯片,压缩算法,视频码流,网络芯片,视频编码,摄像机产品技术趋势,1,高清摄像机,1.2,高清摄像机数字降噪技术,降噪技术,实现：由摄像机内部的,DSP,芯片实现。,原理：捕捉画面中噪点，用特定方法加以抑制甚至消除。,数字降噪技术（,DNR,）：噪点虽然杂乱且不规则，但其具备某些特征；,DSP,中特定的算法可以将噪点的特征进行分析提取，并加以识别与消除。,DNR,副作用：拍摄移动物体时，可能产生拖影。实际使用时，选择,DNR,降噪级别在于平衡噪点与拖影。,DNR,的作用：对运动画面的噪点往往也当作运动元素来处理，一旦开启,DNR,的降噪功能，就可实现画面中噪点的抑制，此时编码无疑可以降低传输带宽和存储资源消耗。,摄像机产品技术趋势,1,高清摄像机,1.2,高清摄像机数字降噪技术,智能降噪,的实现,实现：将传统的降噪技术和传统的移动侦测技术有机结合起来，使摄像机能自动判断画面的内容，有选择地启用或者停用降噪技术。,具体过程：,DSP,判断,画面运动,正常运动,取消噪点抑制算法，保证画面流畅不拖影，,DSP,输出不具有噪点的运动画面，编码芯片充分工作，用充裕的码流确保视频的流畅。,噪点,DSP,启用,噪点抑制算法，则编码芯片不会浪费过多资源对噪点编码，且输出码流较低的压缩视频。,摄像机产品技术趋势,2,高像素摄像机,在,1080P,高清网络摄像机的技术上发展起来的最新高清视频技术，其核心技术是传感器芯片的高像素，一般达到,500-1000,万以上,像素即可称为高像素网络摄像机，目前已有,500,万、,800,万、,1200,万像素产品。,目的：解决,1080P,摄像机清晰度依然不佳，低帧率（,25,帧）造成的抖动，以及呼吸效应等造成的清晰度降低的原因。,2.1,高像素摄像机产品特点及适用场景,采用,CMOS,芯片（集成度高、数据读取及光电转换快），清晰度提高、灵敏度降低；,具备智能分析功能，具有日夜转换、宽动态、可视画面更宽、低照度、色彩还原能力强、灵活的图像压缩技术等。,适用于智能交通、金融领域、重要机关出入口、机场、车站、军事单位等。,摄像机产品技术趋势,2,高像素摄像机,2.2,高像素摄像机应用存在的问题,在低照度和日夜转换性能上，需加以改善（相同尺寸的感光器件，像素越高，每个像素的进光量越小）；,采用高帧技术克服低帧率比造成的高速运动物体抖动问题；,高像素增加了芯片的处理速度和对内存及后台设备的软硬件技术要求,:,一般每台高像素摄像机的带宽,6-8Mbps,，如一个项目按,100,台基本配置全高像素网络摄像机，网络传输需以万维网和光纤为基本的最低配置，带来设备升级换代的困难；目前，管理平台也存在着高像素设备码流控制平稳性和图像稍有卡顿需要解决的问题。,摄像机产品技术趋势,3,高帧率摄像机,采用,H.264,编码格式，一般每秒在,50,帧以上,的摄像机。,技术基础,：,DSP,芯片的编码模块和,ISP,模块性能提升。,3.1,高帧率摄像机产品特点及适用场景,主要特点,：画面的连续性好，流畅性、平滑度高，清晰度高，画质细腻。,适用性,：可以捕捉人物或物体高速运动的画面，适用于医疗远程诊断及手术、铁路智能管理、高速公路监控系统、精密生产监督、高空监控、智能分析算法等。,3.2,高帧率摄像机技术难点及发展,传感器,：高速成像能力，具备更高的传输带宽，同时解决本身更高的发热量问题。目前，主流厂商的传感器已经可传输最大,60fps,的图像。,总线传输,：,高分辨率、高帧率带来数据量的爆炸式膨胀，要求生产厂商必须对产品总线传输设计，提出成熟的解决方案，以实现高帧率下数据传输。,摄像机产品技术趋势,3,高帧率摄像机,3.2,高帧率摄像机技术难点及发展,视频处理器,：高帧率设备产生的高数据量要求设备有一个强大的内核，能及时完成图像数据处理，目前,Ti,公司,DaVinci,技术包含,DSP+ARM,双核架构的,SoC,芯片，搭载,A8,、,A9,处理芯片。,编码压缩算法、存储、网络带宽：,存储、网络带宽,1080P50fps,的设备要求码率在,6-8Mbps,左右，与,1080P25fps,先比，其存储空间和网络带宽翻倍。,算法提升,新一代,H.265,技术即将步入监控领域，在保留,H.264,原有某些技术基础上，主要用于改善码流大小、编码质量、图像延迟和算法复杂度之间的关系，达到优化设置；该技术将为高帧率技术降低应用成本奠定基础。,整机散热,目前主流厂商的高清监控摄像机采用全金属外壳，内部多采用纯铜导热管等散热，可将热量更迅速地散发出去。,摄像机产品技术趋势,4,球型网络摄像机,概述：,几年前，在视频监控网络化的过程中，模拟球机逐渐转化为标清网络球机。然而，由于传统模拟球机厂家和一些小规模球机厂家在网络方面研发能力有限，开发网络球机的厂家不多，另外成本优势也不明显，所以标清网络球机在市场上推广和使用不太多。,现状,：出现了,130,万和,200,万像素高清球机，产品形态上包括了网络高清球机和数字高清球机。,数字高清球机,：非压缩的数字视频信号，数据传输接口为,SDI,接口，其组网和配套设备成本较高，使用不太广泛。,网络高清球机：,发展快且市场需求量大，由于用户关注夜晚的图像质量，带红外的网络高清球使用量非常大，远远超过非红外高清球。,摄像机产品技术趋势,4,球型网络摄像机,发展方向：,网络高速球尚处于发展阶段，还有较大的发展空间。其发展方向为高清、红外、低照度、低码流。,清晰度,：枪机和半球已经有,500,万甚至,800,万像素，但高速球还只有,最多,300,万像素,；,瓶颈,机芯镜头,，还不能达到很高像素，需要突破。,红外补光,：从开始,多颗小功率红外灯,，后来发展了一段时间,阵列式红外灯,，到现在大多数采用,大功率补光灯,；大功率补光灯包括有激光红外灯、白光灯、大功率点阵式红外灯。,低照度,：还有挖掘空间，如改善镜头透光率、优化,ISP,和,3D,降噪等，也可以选择更好的传感器（靶面越大，低照度效果越好，但需要机芯镜头配合，以匹配大靶面低照度传感器）。,低码流,：,H.265,标准与,H.264,标准相比，其码流可以减少一半左右，这是后续高清球编码发展的方向。,概述：,随着高清技术的普及，国家大联网任务的提出，高清视频监控大规模应用已成为必然趋势。要实现大规模高清监控，必须从视频源的采集、视频信号的编解码、视频信号的传输、视频实时监控与记录、录像文件的回放等环节全面支持高清。这就给高清监控系统的存储带来了一系列的现实挑战。,高清存储的现状、趋势与挑战,1,高清存储的现状,1.1,视频监控存储系统主要的实现方式,DVR,技术简单，易于实现；分布式存储结构，可分散存储带宽压力；存储设备的硬盘采用顺序写入的方式，非工作盘处于休眠状态，能耗低且硬盘寿命长；同时其设备故障点分散，单一设备故障不会影响整个系统的问题等优势。,然而，随着网络技术的发展，对存储空间的共享等要求越来越高，,DVR,无法实现存储空间的共享、灵活性差且利用率低，面临着可能的淘汰。,NVR,与产品前端是模拟摄像机的,DVR,不同，,NVR,具有更多样性，它可接入视频服务器（视频编码器），网络摄像机及更高的高清摄像机；相较于,DVR,，,NVR,部署灵活；布线便捷、成本低；安装设置上即插即用；灵活可靠存储；安全加密；使用简单，操