要使網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能化，其zui重要的產(chǎn)品形態(tài)就是使網(wǎng)絡攝像機智能化。這樣，所監(jiān)控的視頻圖像，經(jīng)過前端智能網(wǎng)絡攝像機的分析識別后，可只將有異常的圖像傳輸?shù)胶蠖巳ビ涗浥c顯示，因而可大大減輕網(wǎng)絡的負擔。但如何使高清網(wǎng)絡攝像機（1280×1024）的富余CPU資源，嵌入哪些智能視頻分析與識別的軟件算法到網(wǎng)絡攝像機中，是目前國內(nèi)外安防學者研究的重點之一。
*，拾取所監(jiān)控的光電圖像要靠攝像機，而模擬攝像機只能傳輸單向的視頻信號，其性能受制于DVR和操作員的水平。但網(wǎng)絡攝像機能夠傳輸全雙工的數(shù)字化信息，并能夠與系統(tǒng)內(nèi)的其它設備有效集成，使它們能夠在一個分布式、可擴展的環(huán)境下達到更高的性能水平。網(wǎng)絡攝像機可以與多個應用系統(tǒng)并行通信，以實現(xiàn)各種不同的功能，例如偵測畫面中的運動情況，或發(fā)送不同格式的視頻流等。帶有IP地址的攝像機更加方便組網(wǎng)，因為它不需要進行額外的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，也不需要在攝像機端安裝發(fā)送設備，所以攝像機的尺寸將會越來越小，而這也更便于隱蔽，是安防監(jiān)控系統(tǒng)所需要的。
網(wǎng)絡攝像機將傳統(tǒng)攝像機和電腦的功能整合到了一起，它不僅將視頻信號數(shù)字化并壓縮，還擁有一個網(wǎng)絡接口。其視頻通過IP網(wǎng)絡傳輸，并記錄在裝有視頻管理軟件的標準PC上。用網(wǎng)絡攝像機組成的網(wǎng)絡視頻系統(tǒng)是一個真正的網(wǎng)絡視頻系統(tǒng)，同樣也是一個*數(shù)字化的系統(tǒng)，因為沒有使用任何的模擬設備。所監(jiān)控場景的視頻信號，從網(wǎng)絡攝像機持續(xù)不斷地通過IP網(wǎng)絡進行傳輸，無論瀏覽者所處何處，攝像機都能給瀏覽者提供穩(wěn)定的圖像質(zhì)量。因此，網(wǎng)絡攝像機zui適于應用在平安城市的網(wǎng)絡安防監(jiān)控系統(tǒng)中，而要建設成智能網(wǎng)絡安防監(jiān)控系統(tǒng)，*的應使網(wǎng)絡攝像機智能化。這樣，所監(jiān)控的視頻圖像，經(jīng)過前端智能網(wǎng)絡攝像機的分析識別后，可只將有異常的圖像傳輸?shù)胶蠖巳ビ涗浥c顯示，因而可大大減輕網(wǎng)絡的負擔。但如將智能軟件算法全部加入前端網(wǎng)絡攝像機中，由于其本身的CPU資源有限，往往需要提高前端設備的配置或者使用的視頻分析儀器共同作用，這樣會使設備的體積與成本大大增加，因而也不是用戶所需要的。
由此，如何充分利用網(wǎng)絡攝像機的富余CPU資源，嵌入哪些智能視頻分析與識別的軟件算法到網(wǎng)絡攝像機中，是國內(nèi)外安防學者研究的重點之一。本文介紹一種新的單路高清IP網(wǎng)絡攝像機的功能模塊方案、并在此基礎上嵌入智能功能組成智能網(wǎng)絡攝像機，文中還介紹了其組成方案、設計原則與要點等。
高清IP網(wǎng)絡攝像機的功能模塊解決方案與普通的攝像機相比，網(wǎng)絡攝像機的內(nèi)部主要是增加數(shù)字化處理與數(shù)字視頻壓縮以及網(wǎng)絡接入功能，即將數(shù)字化的視頻信號轉(zhuǎn)換成符合網(wǎng)絡傳輸協(xié)議（如TCP/IP協(xié)議）的數(shù)據(jù)流，以便送到網(wǎng)上傳輸。因此，一臺網(wǎng)絡攝像機可以被看作是一臺攝像機和一臺電腦的結(jié)合體。它能夠捕獲影像并直接通過IP網(wǎng)絡進行傳輸，從而使*用戶能夠通過標準的基于IP的網(wǎng)絡基礎構(gòu)架，在本地或者遠程地點實現(xiàn)觀看、存儲和管理視頻數(shù)據(jù)，或者監(jiān)聽該攝像機內(nèi)置麥克風采集的現(xiàn)場聲音。
由于網(wǎng)絡攝像機上還有通信（COM）接口，使網(wǎng)絡攝像機具有控制數(shù)據(jù)的捕獲及轉(zhuǎn)換功能。因為通過COM接口可與外接的解碼器相連接。因此，網(wǎng)絡上任一*用戶的PC機，就可通過網(wǎng)絡傳輸經(jīng)由攝像機COM口，對其外接的解碼器發(fā)送指令，使攝像機云臺與鏡頭根據(jù)需要動作。同時，該COM接口也可以從前端接受數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)骄W(wǎng)絡上的任一臺PC機上。
網(wǎng)絡攝像機上還有報警（ALARMI/O）接口。這種報警信號接入端子可以接收由各類報警傳感器傳來的開關量信號，并對其進行編碼，而后送入TCP/IP網(wǎng)絡，通過應用軟件對該報警信號進行各種聯(lián)動響應設置（如發(fā)出聲、光報警與進行報警錄像等）。
由于每臺網(wǎng)絡攝像機都擁有自己獨立的IP地址，能夠直接連接到網(wǎng)絡，并內(nèi)置Web服務器、FTP服務器、FTP客戶端、客戶端、報警管理、可編程能力以及其它眾多的功能。網(wǎng)絡攝像機無需與PC機連接，也可以獨立運行，并可安置在任何一個具備IP網(wǎng)絡接口的地點。除了視頻信息之外，網(wǎng)絡攝像機還能夠通過同一網(wǎng)絡連接去實現(xiàn)更多其它的功能，并傳輸其它一些有用信息，如視頻移動偵測、音頻、數(shù)字化輸入和輸出（可用于實現(xiàn)報警聯(lián)動，如觸發(fā)警報或激活現(xiàn)場照明等）、用于傳輸串行數(shù)據(jù)或進行PTZ設備驅(qū)動的串行端口等。網(wǎng)絡攝像機中的圖像緩存，還可以保存并發(fā)送報警發(fā)生前后的視頻圖像。
因此，IP網(wǎng)絡攝像機可將獲取的視頻源在本地進行預處理、壓縮，然后通過IP網(wǎng)絡進行遠端傳送與存儲。其重要組成部分包含視頻預處理、視頻壓縮以及IP網(wǎng)絡視頻(Video-OverIP)功能。目前，IP攝像機的輸入數(shù)據(jù)格式是：1路D1/25幀/s＋1路CIF/25幀/s，這樣通常可用1片CycloneⅡEP2C35和1片低成本處理器來實現(xiàn)。
由于目前IP攝像機的分辨率正在由標清D1逐步進化到高清(1280×1024)，并且必須進行本地實時壓縮，因而只能采用硬壓縮方式。如果采用多片DSP處理器，則將使系統(tǒng)成本、集成度和功耗增加，而讓用戶無法接受；如果采用單片低成本的FPGA器件，則性能又無法滿足設計要求，但若采用單片高性能的Stratix系列FPGA器件，則可達到要求。因為這種器件是具有相對應的結(jié)構(gòu)化ASICHardCopy系列器件，它還可進一步將成本降低到1/10，并降低50%的功耗。因此，采用這種FPGA器件的單路高清IP攝像機的功能模塊如圖1所示。
實現(xiàn)智能網(wǎng)絡攝像機方案的組成與原理
通過前述的采用單片高性能的Stratix系列FPGA器件的單路高清IP網(wǎng)絡攝像機的功能模塊方案，加上嵌入的智能軟件算法模塊即可組成智能網(wǎng)絡攝像機。顯然，一臺智能網(wǎng)絡攝像機，即由攝像鏡頭、CCD或CMOS成像器件、A/D與預處理部分、智能軟件算法模塊、編碼壓縮模塊部分與網(wǎng)絡接口模塊等六部分組成。因此，智能網(wǎng)絡攝像機的解決方案，其組成與工作原理框圖如圖2所示。
由圖2可知，攝像鏡頭收集所監(jiān)控場景的光學圖像，并將它們聚焦成像到CCD或CMOS成像器件的感光面上，其轉(zhuǎn)換輸出的視頻電信號經(jīng)A/D變換與去除噪聲、圖像增強等預處理后，再送入嵌入智能軟件算法的模塊中。智能軟件算法是智能網(wǎng)絡攝像機zui重要的部分，其算法的優(yōu)劣、異常信號分析識別的準確與否是該攝像機能否實用的關鍵。當智能網(wǎng)絡攝像機開始進入監(jiān)控狀態(tài)時，會把所監(jiān)控場景的圖像經(jīng)編碼壓縮通過網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，然后就只將有識別異常的信號，才經(jīng)編碼壓縮，通過網(wǎng)絡接口送到網(wǎng)絡中傳輸，這樣就可大大節(jié)省網(wǎng)絡帶寬的資源。
由于通過視頻壓縮后傳輸，會失去一部分真實信息并產(chǎn)生一些噪音信號，這時用智能軟件對壓縮后的視頻進行分析與識別處理，相對會有更多的漏報警和誤報警。而本方案的智能網(wǎng)絡攝像機是對沒有壓縮的原始圖像進行目標提取，就顯然沒有上述問題。并且，它只有在出現(xiàn)異常需預/報警的情況下，才需要把相關的視頻發(fā)送到后端進行監(jiān)視和記錄，而一般情況下只需要通過網(wǎng)絡傳送很少的目標數(shù)據(jù)信息，這些目標數(shù)據(jù)信息的流量還不到視頻流量的1/50，從而減少了對網(wǎng)絡帶寬的要求和消耗，減少了用戶在網(wǎng)絡方面的投資，而同時對網(wǎng)絡條件不是很好的用戶也帶來了使用智能視頻網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的可能。
因此，實現(xiàn)智能網(wǎng)絡攝像機方案的重點是，選擇與設計好的智能軟件算法，然后將其嵌入DSP或與FPGA中，以形成智能軟件模塊部分。
智能網(wǎng)絡攝像機方案的設計原則及要點
實現(xiàn)智能網(wǎng)絡攝像機方案的設計原則及要點主要有以下幾點。
模塊化設計
這里所說的模塊化設計，主要是使智能化功能模塊化。個人認為，上節(jié)所述的可嵌入智能網(wǎng)絡攝像機中的8個智能化功能，除前3個zui基本的功能每個攝像機都需要而組成一個模塊外，其余可單獨組成。這樣比較靈活方便，可以根據(jù)實際監(jiān)控地點的需要而選取不同的模塊裝入，從而可減少資金投入，工程商也愿意接受。因此，進行模塊化設計不僅可以給生產(chǎn)廠家?guī)矸奖悖卜浅＿m合實際中的需要。
可靠性設計
任何產(chǎn)品均需進行可靠性設計，即要求系統(tǒng)所設計的結(jié)構(gòu)合理、產(chǎn)品經(jīng)久耐用、系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。這樣，必須進行EMC設計，要可抗EMI、防雷電及各種干擾等，以便能適應各種惡劣氣候環(huán)境而不出現(xiàn)故障。
人性化操作設計
所謂人性化操作設計，即非常適合于人的簡單方便的操作使用。如盡量采用
按鍵式操作，要有明確的指示燈和喇叭提示，在它安裝得隱蔽與高的情況下，還可使用遙控器，將日常操作集中在遙控器上。
實用化設計
所謂實用化設計，即系統(tǒng)非常實用，操作使用簡單方便、環(huán)節(jié)少、易學。能自動地方便地進行功能設置，以及與防盜、防火、門禁等系統(tǒng)聯(lián)動，自動化程度高，使系統(tǒng)能在實際可能發(fā)生受侵害的情況下及時預/報警。此外，還要求有自檢功能，并將自檢結(jié)果定時上報給管理中心，接受管理中心監(jiān)控，以便出現(xiàn)故障立即維護。
經(jīng)濟性設計
在考慮系統(tǒng)經(jīng)濟性時，除考慮降低系統(tǒng)的研發(fā)成本、生產(chǎn)成本外，還要顧及系統(tǒng)的使用成本，即已包括使用期間的維護費、備件費等。
為獲得較高的性價比，設計時不應盲目追求復雜的方案。在滿足性能指標的前提下，盡可能采用簡單的方案，因為方案簡單，意味著結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低。
在上述因素綜合考慮后，再選擇確定適當?shù)姆桨浮?/div>
