从MOBOTIX看IP摄像机智能集成的发展

从 MOBOTIX看高像素 IP摄像机智能化与集成化发展 摘要 本文分析了当前 CCTV系统的不足和 IP摄像机的世界发展情况 特别介绍了代表其发展方向的 MOBOTIX网络高清摄 像机在智能化 集成化上的特点以及纵横比较 关键词 IP摄像机 智能化 集成化 百万像素 事件 视频监控从过去的纯模拟技术 到现在模拟与数字混合为主的技术 发展速度极其惊人 随着科技快速发展和信息化 智能化 多样化应用需要的产生 无庸置疑 视频监控走向完全数字化 即 IP化 将是不远的事情 人们纷纷预测到 2011年左右 IP化监 控系统将占半壁江山 并将快速昀终完全取代模拟系统 近几年 国内外 CCTV厂家纷纷推出 IP摄像机 从市场情况和 2007年 11月的深圳安全博览会来看 欧美企业似乎比模拟市 场占主导地位的日 韩企业走得快些 瑞典的 AXIS 美国的 ARECONT IQINVISION 德国的 MOBOTIX 加拿大的 LUMENERA等欧美品牌显然要比日本的 SONY PANASONIC SANYO 韩国的 SAMSUNG LG在市场上来得闪亮与耀眼 国 内的 CCTV企业如大华 海康 明景 宏天志 恒亿等都在开发自己的 IP摄像机 但基本上还是把模拟信号转变为数字信号而已 尽管也已达 200 300万像素 与欧美品牌在智能化 集成化相比 还有不少差距 自 2007年底以来 我们邀请了欧美上述多家国内外企业 进行 IP摄像机产品交流与行业对比探讨 同时认真 细致地研究 了 MOBOTIX公司产品 包括功能验证 性能测试 也实地参观 考察了位于德国的这家图像软件开发上市公司 可以看得出 MOBOTIX代表了今后高像素 IP摄像机在智能化 集成化的一个发展方向 传统视频监控的观念误区 误区一 实时监看 疲劳且无效 我们都熟知哈佛 Harvard 的试验 人在看电视时 50 的人会专注于两个篮球队之间球的转移 而不会注意到大猩猩 球 队的吉祥物 走到视野区域并从视野区中走出的情况 相似地 在一个军事研究中 试验表明在 12分钟连续观察 2个或更多的顺序 排放的监视器后 观察者将错过对 45 的场景的观察 在大约 22分钟后 会错过 95 的场景 现有的监控系统大多建有电视显示墙 领导的政绩观也是重要因素 要保安人员盯住监视器以发现警情 实际呢 显示墙成 了 花瓶 仅给上级参观用 据说 平安城市工程中 派出所往往让系统集成商雇人来看监视画面 警察自己宁愿上街巡查也不愿 意坐在电视墙前 误区二 实时录像 无益又浪费 由于实时监看不符合人的心理与生理特征 为了不漏掉没有发现的警情 只好把所有的视频全录下来 以便事后调阅 公安部 要求记录时间不少于 30天 于是 硬盘录像机代替了人的疲劳 硬盘从开始工作到完全磨损至死都是一直不停地转 有事无事都在 录 其勤恳 一生 所记录的内容 90 却是垃圾 无用的视频 我们做过统计 16路 CIF录像 30天 MPEG4格式 至少要用 1 5TB的硬盘 误区三 监而不控 事后诸葛亮 既然实时观看人疲劳 录像机又只会闷头录 真正发生情况时却得不到及时的报警 只有等到发生后再来调阅取证 往往错过 了昀佳案情处置时机 损失已经无法挽回 如 博物馆的珍品第二天早上上班时发现被盗 然后向警察报案 警察来了再调阅昨晚 的监控录像 分析嫌疑人 此时嫌疑人可能飞到地球的另一端了 2007年底 在南美巴西圣保罗博物馆 2007年 12月 21日价 值 1亿美元的毕加索画作被盗与瑞士博物馆 2008年 2月 11日价值 9000万美元的塞尚 德加 梵高 莫奈名画被盗案就是一个 明证 如果案件发生且被侦测到时 监控系统能自动报警切采取行动如打开灯光 封锁出入口 情况肯定不是怎么糟糕 MOBOTIX给人的清新 MOBOTIX IP摄像机的设计是完全基于克服传统系统以上三个误区而进行的 可以说是一种全新的监控理念 现在我们不妨来 打量一下它耳目一新的方方面面 MOBOTIX摄像机 M12型外观 1 高清的图像 独立的日 夜 远 近镜头传统的 CCTV其像素大约在 40万 最大也就是 D1的分辨率 所以大家自然对其数码变焦 多少倍数也就不屑一顾了 没有实际应用意义 MOBOTIX摄像机采用 1 2英寸的 CMOS 可以达到 320万像素 2048X1536 双镜头的摄像机可以构成全景 180度的图 像 达 640万像素 几乎相当 16个模拟摄像机 大大减少了摄像机安装个数和工程造价 如此高像素的全景图像自然就省去了云 台 变焦 采用我们称之为 虚拟 PTZ 的方法 就可以查看图像的任何细节部分 相当于在一个详细的地图上我们用放大镜可以找 到所需的一切 村庄 道路 桥梁 不仅如此 MOBOTIX双镜头摄像机 不但可以配置为全景摄像 也可以配置成一个近焦 一个远焦镜头 实现深景效果 也 可以配置成一个彩色 白天用 一个黑白 晚上用 镜头 实现真正的日 夜转换 效果远比模拟摄像机一个镜头靠双滤光片切换 要强得多 至少没有了容易损坏的移动机械部件 包括光圈 大大减少了维护成本 2 大安防 概念的防盗报警一体集成 从上图可以发现 MOBOTIX具有 大安防 的概念 它集成了用于侦测警情的各种传感器 被动红外侦测 人员入侵 图像移 动侦测 声音侦测 如爆炸 打蕾 鸣笛 吵架 亮度变化检测 开灯 闪电 环境温度变化检测 如火灾 气象观测 开 关量检测 如门磁 按钮 等等 大大减少了安防系统工程的复杂性 没有了传统安防系统天罗地网的布线 同时 它也集成了 多个告警功能 自带喇叭 现场告警 LED灯指示 开关量输出 开灯 锁门等 外接大功率喇叭 还有许多软件报警功能 通知下一个摄像机联动 发图像给巡逻人 大画面弹出 拨打 IP电话 发 EMAIL等 因此 MOBOTIX不仅仅是个摄像机 而是一个完整的安防报警系统 包括了公共广播 3 一切以发生 事件 警情 为行动的指南 MOBOTIX强调 事件 EVENT 贯穿系统的整个运行 是智能化的基础信息 这里的事件就是我们通常所说的 警情 MOBOTIX给用户 20多种丰富事件应用 见下表 我们可以自由定义事件的许多属性 如大家熟悉的移动侦测 在传统模拟摄像机 里 只能简单地判断设定的区域图像前后帧是否发生了改变 没有定量的判断 但是在 MOBOTIX摄像机中 可以对设定的图象区 域 窗口 进行四维分析判断 图像变化的面积和前后帧像素亮度变化的范围 同时还有一个参考区域 可以大大防止错误报警 如阳光因天气变化不报警 而灯光变化可以报警 这就是一个非常智能的移动侦测 传统系统是无以伦比的 4 事件逻辑判断是其高度智能化的代表 事件的逻辑判断是 MOBOTIX智能的代表性特征 大家知道 世界著名的图象分析软件公司 Object Video是给用户提供第三方软件 智能分析的最大公司 其软件是针对用户个性需求而设计的 运行在图像存储的后端 价格自然昂贵 只有军方和特殊部门如美国 情报部门 CIA和调查部门 FBI才能用得起 基本上是针对非民用的 MOBOTIX在摄像机里设计的智能 大多是给寻常百姓应用的 如 判别物体的大小 车辆与行人的区别 事件计数 出入口人员统计 春天里一共打了多少雷 低于某温度的天数 事件的 逻辑判断 我们不妨来看看事件逻辑的应用 这里的事件逻辑是指以上罗列的 2个事件间存在的时间顺序 方向等关联关系 举例 说明 在某道路上 汽车从东向西开是合法的 否则是非法的 这可以用来监视单行道路或车辆违法变线 如下图所示 再举个 例子 货场出入口 要求要拍摄货车前后车牌 车底状况 司机面貌 四台摄像机需要联动工作 就需要相互的逻辑上的时间判断 保证货场的货物进出是有准确的取证的 5 分布式控制 存储 无中心概念 不管模拟 CCTV还是模 数结合的 CCTV系统 都有系统中心的概念 如存储中心 监视中心 管理 控制 中心等硬中心 还 有级别意义上的软中心 如派出所 分局 市局 省厅等 网络结构非常复杂 MOBOTIX的摄像机其本身就是一个装有 LINUX 系统的高级计算机 PC IP网络上 如同 INTERNET上的一台主机 完全没有主从的概念 在网络上和其他设备如存储服务器 管 理机 浏览器处于完全平等地位 只有使用权限的差别 没有地域 时间上的差别 所以 MOBOTIX的网络结构就是互联网结构 无中心的结果 就使得图像的存储可以分布式放到网络上任何的 PC或服务器上 大大减少集中存储带来的巨大风险 同时 无中心就以为用户可以在任何地方通过 PC PDA 3G手机等访问 查看摄像机的图象 如在家里或公司可以看见自己工厂的生产线 专卖店的人流 电站设备的运行 工厂的非法排污 老虎在森林里的出没等情况 由于 MOBOIX的用户端软件是 IE和免费的 MXCC 任何用户几乎不用化钱 就享有 1500路进 30路出的超级数字矩阵功能 这是其他 IP摄像机系统无法比拟的 6 智能暴光 由于 MOBOTIX摄像机没有电子机械光圈 ALC 图像的明暗暴光程度完全由软件来自动控制 一般情况下是不需要用户另 外来设置暴光时间的 尽管其昀快暴光时间为 1 8000秒 如果使用环境比较特殊 如室内外存在极大的亮度反差 道路上有强烈的 灯光照射而想看清车牌 这时你可利用它丰富的智能暴光设置 就可达到非常满意的拍摄效果 比如 你可以设置 2个暴光小窗口 车辆的大灯一旦进入这 2个窗口 图像上的灯光会自动降到足够让你看清车牌的程度 2008年 3月 我们在广深高速公路上可以清晰地拍摄到时速 110公里的车辆车牌 无论是白天还是晚上 在模拟系统中 在 宽动态与强光抑制功能设计上 对于那些自称有 DSP开发能力的公司 不管采用双 AGC技术还是多次暴光技术或直方统计技术 都是一个头疼的问题 不是色彩产生偏差就是效果有限 都不尽人意 这方面 MOBOTIX确实是个技术上的重大突破 7 智能录像 比模拟系统节省 90 的磁盘空间 由于 MOBOTIX的一切行动是基于 有事 即事件或叫警情发生 录像也是一种行动 当然不例外 你可以事先设置好要录 像的图像区域 如车牌 当有事件发生 如有车进入 时才进行拍照或实时录像 对于事件前后的情景可以少录甚至不录 大大 地节省了磁盘存储空间 也降低了网络数据传输的负担 还有一个特色 MOBOTIX机内自带 128MB的缓存 如果网络发生故障或阻塞 录像的内容可以暂时保存在缓存内 一旦网络 恢复正常 MOBOTIX可以把 欠账 补发出去 8 真正的全天候气象生存能力 中国是个地域辽阔的国家 东西南北气候差异极大 夏天南方的道路温度可以达到 60度 冬天漠河的昀低气温可以达到零下 40多度 南方的梅雨季节或夏天的雨后 空气的相对湿度达 90 以上 这就要求户外的摄象机有足够的生存能力 对于模拟摄像机 要么不工作 要么就是增加加热器 电热丝 散热器 如球机内的风扇 但这些装置往往是容易损坏的 维护成本居高不下 MOBOTIX的摄像机可以在低温 30度以下 高温 60度时工作 基本上满足了中国绝大部分区域的气候要求 这点 他们在南 极科考站的气象观测使用就是明证 为了验证这一点 我们 2008年 1月 30 31日 春节前夕 亲自把 MOBOTIX摄像机放到零 下 34度的漠河市雪地上进行实地测试 工作 4小时 一切完全正常 对于高温实地应用 我们也准备在今年夏日进行测试 但由 于只有昀多 3W的功耗 不需要加散热器如风扇是肯定的 IP65级的防尘防水设计 足可以满足除了水下摄像的一切使用环境 9 与模拟 数 模结合系统的性价对比 用户事件 UC 软件界面按键 时间事件 事件 PE 周期事件定时 BT摄像机硬按键 TT 时间任务事件 移动侦测 口 2 VM窗口 1 VM窗RD 随意事件 硬件传感 器件 PI 被动红外检测 录像事RB 录像开始事件 化 MI 麦克风 声音变件 RE 录像开始事件 IL 照度变化 RT录像结束 TP温度变化RH 录像历史 信号事件SI 开关信号输入 增强事EC 事件过滤 统计 输入 Six辅助开关信号件 EL 事件逻辑 RC IP 输入 其他自定义事件 CI 串口输入 结 论是 超高分辨率 高度集成 高智能的分布式安防系统 也是运营级的安防平台 代表了安防行业的发展方向 设备名称传统安防系统 Mobotix安防系统备注 前端 设备 摄像机 40万像素 CCD 320万像素 CMOS 1 Mobotix以高集成 全数 字化 构建完整的安防体系 2 传统安防系统要构建完 整的安防体系 需要添加大 量额外设备 结构复杂 编码器要不需要 麦克风无系统自带 被动红外无系统自带 扬声器无系统自带 室外护罩 线缆 保护 加热另外购买 不需要 系统本身符 合 IP65标准 功耗只 有 3W 无需加热 报警输入无系统自带 报警输出无系统自带 温度传感器无系统自带 光照传感器无系统自带 综合 布线 网线 同轴线需要只要网线1 Mobotix釆用 Poe供电 无需额外的电源线 信号线 一根网线搞定 简单省事 电源线需要不需要 各类信号控制线需