數字攝像機

寬頻信息網路除了提供高速的網路接入外還能取代銅軸電纜圖像傳輸線路，將實時圖像監控納入寬頻信息網路應用範圍，這就使得信息網路代替傳統閉路電視成為必然 .基於PC的多媒體監控系統功能較強，但主要進行小範圍監控。當傳輸距離遠或者需要上網時，基於PC的多媒體監控穩定性不夠好、功耗高、需要有人值守、軟體的開放性不好。這些問題為基於網路和嵌入式技術的網路視頻監控提供了舞台。

IP攝像機將圖像轉換為基於TCP/IP網路標準的數據包，使攝像機所攝的畫面通過RJ-45乙太網介面或WIFI WLAN無線介面直接傳送到網路上，通過網路即可遠端監視畫面。

IP攝像機採用了最先進的攝像技術和網路技術，具有強大的功能。內置的系統軟體能實現真正的即插即用，使用戶免去了複雜的網路配置；內置的大容量內存存儲警報觸發前的圖像；內置的I/O埠和通訊口便於擴充外部周邊設備如：門禁系統，紅外線感應裝置，全方位雲台等。提供軟體包(SDK)便於用戶自行快速開發應用軟體。

IP攝像機一般由鏡頭、圖像感測器、聲音感測器、A/D轉換器、圖像、聲音、控制器網路伺服器、外部報警、控制介面等部分組成。

鏡頭

鏡頭作為網路攝像機的前端部件，有固定光圈、自動光圈、自動變焦、自動變倍等種類，與模擬攝像機相同。

圖像感測器

圖像感測器有CMOS和CCD兩種模式。CMOS既互補性金屬氧化物半導體，CMOS主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，通過CMOS上帶負電和帶正電的晶體管來實現基本的功能的。這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶元記錄和解讀成影像。CMOS針對CCD最主要的優勢就是非常省電。不像由二級管組成的CCD和CMOS電路幾乎沒有靜態電量消耗。這就使得CMOS的耗電量只有普通CCD的1/3左右，CMOS重要問題是在處理快速變換的影像時，由於電流變換過於頻繁而過熱。暗電流抑制的好就問題不大，如果抑制的不好就十分容易出現雜點。

CCD圖像感測器由在單晶硅基片上呈二維排列的光電二級管及其傳輸電路構成。光電二極體把光轉化成電荷，再經轉化電路傳送和輸出。

通常，傳送優良圖像質量的設備都採用CCD圖像感測器，而注重功耗和成本的產品則選擇CMOS圖像感測器。但新的技術正在克服每種器體固有的弱點，同時保留了適合於特定用途的某些特性。這一部分與模擬攝像機相同。聲音感測器即拾聲器或叫麥克風，與傳統的話筒原理一樣。

A/D轉換器

A/D轉換器的功能是將圖像和聲音等模擬信號轉換成數字信號。

基於CMOS模式的圖像感測器模塊有直接數字信號輸出的介面，無須A/D轉換器；而基於CCD模式的圖像感測器模塊如有直接數字輸出的介面，亦無須A/D轉換器，但由於此模塊主要針對模擬攝像機設計，只有模擬輸出介面，故需要進行A/D轉換。

經A/D轉換后的圖像、聲音數字信號，按一定的格式或標準進行編碼壓縮。編碼壓縮的目的是為了便於實現音/視信號與多媒體信號的數字化；便於在計算機系統、網路以及萬維網上不失真地傳輸上述信號。

圖像編碼壓縮技術有兩種：一種是硬體編碼壓縮，即將編碼壓縮演演算法固化在晶元上；另一種是基於DSP的軟體編碼壓縮，即軟體運行在DSP上進行圖像的編碼壓縮。同樣，聲音的壓縮亦可採用硬體編碼壓縮和軟體壓縮，其編碼標準有MP3等格式。

控制器

控制器是網路攝像機的心臟，它肩負著網路攝像機的管理和控制工作。如果是硬體壓縮編碼，控制器是一個獨立部件；如果是軟體編碼壓縮，控制器是運行編碼壓縮軟體的DSP，即二者合而為一。

網路伺服器

網路伺服器提供網路攝像機的網路功能，它採用了RTP/RTCP、UDP、HTTP、TCP/IP等相關網路協議，允許用戶從自己的PC機使用標準的瀏覽器根據網路攝像機的IP地址對網路攝像機進行訪問，觀看實時圖像，及控制攝像機的鏡頭和雲台。

報警介面

網路攝像機為工程應用提供了實用的外部介面，如控制雲台的485介面，用於報警信號輸入輸出的I/O口。如紅外探頭發現有目標出現，發報警信號給網路攝像機，網路攝像機自動調整鏡頭方向並實時錄像；另一方面，當網路攝像機偵測到有移動目標出現時，亦可向外發出報警信號。

網路攝像機的基本原理是：圖像信號經過鏡頭輸入及聲音信號經過麥克風輸入后，由圖像感測器的聲音感測器轉化為電信號，A/D轉換器將模擬電信號轉換為數字電信號，再經過編碼器按一定的編碼標準進行編碼壓縮，再控制器的控制下，由網路伺服器按一定的網路協議送上區域網或INTERNET，控制器還可以接收報警信號及向外發送報警信號，且按要求發出控制信號。

編碼標準

網路攝像機的圖像壓縮編碼標準主要有MPEG4、H.263、H.264、M-JPEG等。

所謂MPEG標準就是指由ISO的活動圖像專家組制定的一系列關於音視頻信號以及多媒體信號的壓縮與解壓縮技術的標準。到目前為止，已經制定完成並批准執行的有：1991年批准的MPEG1、MP3;1994年批准的MPEG2;1999年批准的MPEG4和MP4。正在制定的標準有：MPEG7和MEPG21.

H.263

H.263是ITU-T提出的作為H.324終端使用的視頻編解碼建議，H.263經過不斷地完善和多次的升級已經日臻成熟，如今已經大部分代替了H.261，而且H.263由於能在低帶寬上傳輸高質量的視頻流而日益受到歡迎。

H.263是基於運動補償的DPCM的混合編碼，在運動補償的DPCM混合編碼，在運動搜索的基礎上進行運動補償，然後運用DCT變換和“之”字形掃描編碼，從而得到輸出碼流。H.263在H.261建議的基礎上，將運動矢量的搜索增加為半象素點搜索；同時又增加了無限制運動矢量、基於語法的算術編碼、高級預測技術和PB幀編碼等四個高級選項；從而達到了進一步降低碼速率和提高編碼質量的目的。

H.264

H.264是ITU-T的VCEG和ISO/IEC的MPEG的聯合視頻組開發的一個新的數字視頻編碼標準，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG4的第十部分。

在相同的重建圖像質量下，H.264能夠比H.263節約50%左右的碼率，比根據MPEG4實現的視頻格式在性能方面提高33%左右。

M-JPEG

M-JPEG技術即運動靜止圖像壓縮技術，它把運動的視頻序列作為連續的靜止圖像來處理，這種壓縮技術方式單獨完整地壓縮每一幀，在編輯過程中可隨機存儲每一幀，可進行精確到幀地編輯。但M-JPEG只對幀內地空間冗餘進行壓縮，不對幀間的時間冗餘進行壓縮，故壓縮效率不高。

應用優勢

IP攝像機不僅可基於計算機區域網用於區域監控，如住宅小區監控、辦公樓、銀行、商場等傳統地監控；而且也能通過INTERNET用於新型地跨區域遠程監控及網上展示，遠程兒童及老人看護、無人值守通信機房監控、旅遊景點網上演播、產品網上展覽等。

特點：

把圖像進行M-JPEG編碼壓縮，通過網路利用TCP/IP協議進行傳輸；通過網路攝像機或鏡頭、雲台和其它外部設備進行操作控制；

內置一個10M/100M乙太網RJ45介面，可通過網路實現遠程介面；一個并行I/O口，可以連接外部感測器進行自動報警，也可以對外部設備進行控制或進行聯動報警功能；一個RS45串口，可以對鏡頭、雲台進行控制，或連接其他外部設備；

內嵌WEB SERVER，網路攝像機內部提供了一個WEB SERVER,允許用戶從PC機使用標準地瀏覽器進行各種介面、操作；具有單獨地安全機制，可以對操作本攝像機地用戶進行分級別的許可權驗證；

有中心的集中式管理與控制的監控網以及無中心的分散式監控網；內置實時操作系統，支持軟體下載和配置設置，方便升級和操作管理。

IP攝像機(攝像伺服器、視頻伺服器、網路視頻轉換器等)已經進入實際工程中。

要消除理解上的誤區，必須認清IP攝像機的特點可以加快實際應用的普及。

在選擇數字化網路化多媒體監控產品的時候，由於主觀和客觀的因素產生了種種的疑慮，前幾年很難得到廣泛的推廣和應用。步入二十一世紀，隨著信息革命的發展和推動，隨著寬頻網路的普及，人們的意識發生了相應的轉變，但仍存在許多理解上的誤區，阻礙了監控向數字化、網路化發展的步代。

1，價格太貴

在選擇監控產品時，一提到IP攝像機，人們就會以為IP攝像機要一兩萬元一台，與花幾百到幾千塊錢就能買到的普通攝像機相比太貴。

首先，國外生產的IP攝像機確實需要一兩萬元一台，但是一批國內廠家（如網正等）生產的產品其價格已經減低到幾千左右，這已經大大降低了產品價格。

其次，一台IP攝像機等於計算機+視頻捕捉卡+CCD普通攝像機+網卡+操作系統+軟體，即在監控端，只需要一台IP攝像機就可以將視頻送上網路。因此拿普通攝像機和網路攝像機比價格是不合適的。

2，技術複雜

在選擇監控產品的同時，一提到IP攝像機，人們還會以為網路太複雜，技術要求太高。其實這是一種怕的心理在作怪，網路正在走入家庭，幾歲的小學生都把網路玩得轉，網路對工程商和使用者來說幾乎是透明的，或者說幾乎不需要管他。

網路基本上都基於TCP/IP。雖然網路本身的協議多，網路設備（包括IP攝像機）本身技術複雜，但是由於統一的網路協議，各生產廠家的產品都做到了只要知道開機/關機，布防/撤防等基本操作就可以了，其它全部交由網路產品來完成，真正的全自動傻瓜型操作，根本就不需要干預太多。

3，圖象質量差

網路攝像機基於網路，模擬本地圖象，監控系統基於視頻電纜（少數採用光纖），雖然都是監控，這是兩種完全不同的系統結構。

作為網路攝像機的生產廠家，我們強調網路攝像機不是萬能，因為網路本身不是萬能。在傳輸距離不太遠、監控點不多、又沒有遠程傳輸需要的情況下，我們依然推薦用戶採用模擬圖象監控系統。

相對於傳統的閉路電視監控系統：無須同軸電纜、無須龐大的視頻分配器；軟體實現NxN多對多（即多個觀察員可同時看多個鏡頭畫面）；安裝所需設備少，工程成本大幅降低（整個安裝過程就是架設攝像機和在PC機上安裝系統管理軟體），大幅減少線材；充分利用網路資源，走寬頻網路圖象傳輸非常廉價，增強了監控範圍的靈活性，可直接實現遠端監控，利用網路更新軟體。這些是傳統的閉路電視監控系統無法比擬的。

相對於當前的數字監控系統：對PC機的要求大為減少，一般普通配置即可；無需軟體維護；無須機房，可以安裝在過道和環境差的地點；可以避免了死機現象和重新啟動時造成無法監控的缺陷。這些是基於PC的數字監控系統無法比擬的。

基於IP攝像機的監控系統和傳統監控系統成本比較需要考慮許多因素。主要因素有監控點數、監控副控數、監控範圍、錄像要求、報警要求等。

在比較基於IP攝像機的監控系統和傳統監控系統成本時，還有一個重要的出發點就是：計不計算網路布線和電腦的成本？計算進入成本的理由很簡單；不計算進入成本的理由是網路布線和電腦是已有投資，不做監控也需要。

如果不計算網路布線和電腦成本，即使在一個大樓內，當監控點數到達50個，監控副控到10個時，兩種方案的投資相近（35萬）。

總結：

基於IP攝像機的監控系統具有如下優點：

先進性

此系統利用現有的綜合布線網路傳輸圖象，並進行實時監控。系統所需的前端設備少，連線簡潔；後端僅需一套軟體系統即可。

可靠性

此系統的主要設備網路攝像機採用了嵌入式實時操作系統，所需設備簡單，而圖象的傳輸是通過綜合布線網路實現的，系統的可靠性是相當高的。

性能價格比

此系統所需設備極其簡單，系統的控制全由後端的軟體系統實現，省去了傳統模擬監控系統中的大量設備，如昂貴的矩陣、畫面分割器、切換器、視頻轉網路的主機等。由於圖象的傳輸通過綜合布線網路，省去了大量的視頻同軸電纜，降低了費用。

安全性

系統設置了不同等級的使用者許可權，僅有最高級許可權的用戶才可對整個系統進行設置或更改。沒有許可權的用戶是接收不到圖象的。圖象數據的存儲是專有的格式。

使用維護性

系統的安裝極其簡單，軟體系統的安裝及使用也非常易懂。在維護性方面，系統的接線十分簡潔，而主要設備的可靠性很高，維護性能好，而且可實現遠程維護。

擴展延伸性

當需要增加監控點，監控主機時，只需要通過現有網路增加一台攝像機或PC機即可，而不需要對現有布線系統做什麼改動。

區域性監控：利用網路傳送實時圖象，如辦公室、大樓等跨區遠端監控：連鎖事業、大型工廠機房、遠端老人兒童看護、公共建物、無人危險環境監控、各金融機構分行監控、交通監管、錯誤警報辨識…等。

IP攝像機概述：

近幾年來，數字IP監控攝像機發展迅速，如陝西省安裝8萬多台監控攝像機，對犯罪分子有強大的威懾力；應用於停車場等交通管制方面，能大大減輕交警的工作量。

監控攝像機的誕生 IP與模擬之爭

1996年，世界上第一台數字攝像機在瑞典安訊士公司誕生。很少有人料到，這項發明即將與銳不可當的Internet一道改變世界。如今，從學校周邊、商場、飯店、交通航運、小區安保乃至單位辦公場所，視頻監控無處不在。在這些安靜的攝像機背後，不僅有安保部門警惕的眼睛，更有著一場IP系統與模擬系統的決戰。

陝西省安裝8萬台監控攝像機

陝西省在全省範圍內安裝的8萬餘台監控攝像機，為社會治安防控體系的完善打下堅實基礎，成為警方防控破案的好幫手。今後，陝西省以城市報警與監控系統建設為重點的技防監控將逐步向居民社區、主次幹道、公交車輛等全方位延伸。

記者從陝西省公安局長會議暨公安“三項建設”推進大會上獲悉，據不完全統計，陝西省安裝的監控攝像機8萬餘台，其中公安機關安裝社會面治安監控視頻攝像機近萬台，這些攝像機已成陝西警方防控破案的好幫手。

監控攝像機除了在公安偵查取證方面，還能應用於如日常的交通管制等等方面，如違規停車、超速等，下面介紹的IP監控攝像要在停車場的應用。

在交警管理系統的應用

“純數字IP監控攝像機”不像目前市區內裝的絕大部分模擬數字攝像機，需要工作人員24小時盯著電腦屏幕，手動抓拍車輛違法照片。在違法條件設置好后，它自己就能夠辨別違法行為。

打個比方，如果交警將在萬達周邊違規停車的時間設置為5分鐘，如果一輛車違規停車超過5分鐘，“純數字IP攝像機”就會自動鎖定這輛車，發出“嗶嗶嗶”的報警聲，通知附近的交警前去處理；或者當它“看到”一輛車逆向行駛，在交警趕去前，它會一直盯住這輛違法車輛，記錄該車行駛路線。一個攝像頭看不見了，就通知旁邊的攝像頭，“兄弟我看不見了，你接上吧”，直到該車被攔下或是駛出6台攝像頭的監控範圍。

YUCOO郵科攝像機學院預計，今後隨著網路化的普及市場佔有率會迅速增長。以網路攝像機為主的網路視頻監控系統已經從傳統的安防應用向大眾消費領域延伸，滲透到教育、政府、娛樂場所、醫院、酒店、運動場館、城市治安等多個領域：網路攝像機用戶群從專業集團用戶擴展到普通公眾用戶；應用的方向從傳統的安防應用，迅速向大眾消費領域延伸，更多地面向社會公共信息服務，出現了行業視頻監管、旅遊景觀、電子商務等新的應用領域。