高清智能IP网络摄像机的解决方案

　　4、高清智能IP网络摄像机的解决方案

　　通过前述的采用单片高性能的Stratix系列FPGA器件的单路高清IP网络摄像机的功能模块方案，加上嵌入的智能软件算法模块即可组成高清智能网络摄像机。

　　(1)设计原则及要点

　　实现智能网络摄像机方案的设计原则及要点是：

　　①模块化设计

　　这里所说的模块化设计，主要是使智能化功能模块化。本人认为，上节所述的可嵌入智能网络摄像机中的几个智能化功能，除最基本的功能每个摄像机都需要而组成一个模块外，其余可单独组成。这样，比较灵活方便，可以根据实际监控地点的需要而选取不同的模块装入，从而可减少资金投入，工程商也愿意接受。因此，进行模块化设计不仅可以给生产厂家带来方便，也非常适合实际中的需要。

　　②可靠性设计

　　任何产品均需进行可靠性设计，即要求系统所设计的结构合理、产品经久耐用、系统运行稳定可靠。这样，必须进行EMC设计，要可抗EMI、防雷电及各种干扰等，以便能适应各种恶劣气候环境而不出现故障。

　　③人性化操作设计

　　所谓人性化操作设计，即非常适合于人的简单方便的操作使用。如尽量采用按键式或触摸式操作，要有明确的指示灯和喇叭提示。如果在它安装得比较高与隐蔽的情况下，还可使用遥控器，并将日常操作集中在遥控器上。

　　④实用化设计

　　所谓实用化设计，即系统非常实用，操作使用简单方便、环节少、易学。能自动地方便地进行功能设置，以及与防盗、防火、门禁等系统集成一个平台联动，其自动化程度高，使系统能在实际可能发生受侵害的情况下及时预/报警。此外，还要求有自检功能，并将自检结果定时上报给管理中心，接受管理中心监控，以便出现故障立即维护。

　　⑤经济性设计

　　在考虑系统经济性时，除考虑降低系统的研发成本、生产成本外，还要顾及系统的使用成本，即已包括使用期间的维护费、备件费等。

　　为获得较高的性价比，设计时不应盲目追求复杂高级的方案。在满足性能指标的前提下，尽可能采用简单的方案，因为方案简单，意味着结构简单、可靠性高、成本低。

　　在上述因素综合考虑后，再选择确定适当的方案。

　　(2)组成与原理

　　根据上述设计原则，一台高清智能网络摄像机的解决方案，其组成与工作原理框图如图2所示。由图看出，一台高清智能网络摄像机，由高清摄像镜头、高清CMOS成像器件、A/D与预处理部分、智能软件算法模块、编码压缩模块部分与网络接口模块等六部分组成。

图2 智能网络摄像机的组成及工作原理框图

　　其工作原理是，高清摄像镜头收集所监控场景的光学图像，并将它们聚焦成像到百万像素以上的CMOS成像器件的感光面上(因CCD速度跟不上而未选用)，其转换输出的视频电信号经A/D变换与去除噪声、图像增强等预处理后，再送入嵌入智能软件算法的模块中。智能软件算法是高清智能网络摄像机最重要的部分，其算法的优劣、异常信号分析识别的准确与否是该摄像机能否实用的关键。由于CMOS成像器件采用百万或几百万像素的高分辨率，因而提取目标信息的特征准确而便于识别。当高清智能网络摄像机开始进入监控状态时，会把所监控场景的识别异常的视频信号经编码压缩通过网络接口送到网络中传输，这样就可大大节省网络带宽的资源。

　　由于通过视频压缩后传输，会失去一部分真实信息并产生一些噪音信号，若这时用智能软件对压缩后的视频进行分析与识别处理，相对会有更多的漏报警和误报警。而本方案的高清智能网络摄像机是对没有压缩的原始高清图像进行目标提取，就显然没有上述问题。并且，它只有在出现异常需预/报警的情况下，才需要把相关的视频发送到后端进行监视和记录，而一般情况下只需要通过网络传送很少的目标数据信息，这些目标数据信息的流量还不到视频流量的1/50，从而减少了对网络带宽的要求和消耗，减少了用户在网络方面的投资，而同时对网络条件不是很好的用户也带来了使用智能视频网络监控系统的可能。

　　因此，实现高清智能网络摄像机方案的重点是，选择好所需要的智能化功能，并选择设计好的智能软件算法，然后将其嵌入到DSP或与FPGA中，以形成智能软件模块部分。

　　5、结束语

　　由上可知，利用高清网络摄像机的优势而形成的高清智能网络摄像机，是嵌入有智能化功能的网络摄像机。显然，这种前端监控设备的智能化，能有效地节省带宽资源，是网络智能视频监控系统的一种较好的组成方式。这样，在有高清智能网络摄像机的智能视频监控系统的后端，就只需集中对前端摄像机发送过来的目标数据信息进行管理，而不需要对视频信号进行处理与识别，所以后端系统不需要昂贵的设备也能完成高效的智能视频分析。由于后端只有前端发送来的预/报警事件的关联画面显示，使监控中心工作人员能够很轻松地完成整个系统的监视。而这种关联录像的功能，也使录像搜索和回放变得简单迅速，从而又节省了宝贵的时间。因此，上述高清智能网络摄像机的解决方案，是一种非常实用而有效的方案。

　　值得说明的是，虽然高清智能网络摄像机的解决方案比较好，但不能将所有的智能分析与识别功能都通过前端网络摄像机来实现。因为它本身的CPU资源有限，要嵌入较复杂的智能软件算法，往往需要提高前端设备配置，或者使用专用的视频分析仪器共同作用，才能实现在前端进行视频分析与识别的功能，所以对一个大型的完整的高清智能网络视频监控系统还需要合理配置。要想知道如何配置，可参阅本人在安防杂志(CPS与AS等)上的其他有关智能视频监控系统的系列文章，并欢迎咨询与讨论。