網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一般由鏡頭、圖像傳感器、聲音傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、圖像、聲音、控制器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、外部報(bào)警、控制接口等部分組成。
1、鏡頭
鏡頭作為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的前端部件,有固定光圈、自動(dòng)光圈、自動(dòng)變焦、自動(dòng)變倍等種類(lèi),與模擬攝像機(jī)相同。
2、圖像傳感器、聲音傳感器
圖像傳感器有CMOS和CCD兩種模式。CMOS既互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體,CMOS主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體,通過(guò)CMOS上帶負(fù)電和帶正電的晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)基本的功能的。這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。CMOS針對(duì)CCDzui主要的優(yōu)勢(shì)就是非常省電。不像由二級(jí)管組成的CCD和CMOS電路幾乎沒(méi)有靜態(tài)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(wèn)題是在處理快速變換的影像時(shí),由于電流變換過(guò)于頻繁而過(guò)熱。暗電流抑制的好就問(wèn)題不大,如果抑制的不好就十分容易出現(xiàn)雜點(diǎn)。
CCD圖像傳感器由在單晶硅基片上呈二維排列的光電二級(jí)管及其傳輸電路構(gòu)成。光電二極管把光轉(zhuǎn)化成電荷,再經(jīng)轉(zhuǎn)化電路傳送和輸出。
通常,傳送優(yōu)良圖像質(zhì)量的設(shè)備都采用CCD圖像傳感器,而注重功耗和成本的產(chǎn)品則選擇CMOS圖像傳感器。但新的技術(shù)正在克服每種器體固有的弱點(diǎn),同時(shí)保留了適合于特定用途的某些特性。這一部分與模擬攝像機(jī)相同。聲音傳感器即拾聲器或叫麥克風(fēng),與傳統(tǒng)的話筒原理一樣。
3、A/D轉(zhuǎn)換器
A/D轉(zhuǎn)換器的功能是將圖像和聲音等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
基于CMOS模式的圖像傳感器模塊有直接數(shù)字信號(hào)輸出的接口,無(wú)須A/D轉(zhuǎn)換器;而基于CCD模式的圖像傳感器模塊如有直接數(shù)字輸出的接口,亦無(wú)須A/D轉(zhuǎn)換器,但由于此模塊主要針對(duì)模擬攝像機(jī)設(shè)計(jì),只有模擬輸出接口,故需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
4、圖像、聲音編碼器
經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的圖像、聲音數(shù)字信號(hào),按一定的格式或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼壓縮。編碼壓縮的目的是為了便于實(shí)現(xiàn)音/視信號(hào)與多媒體信號(hào)的數(shù)字化;便于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)以及萬(wàn)維網(wǎng)上不失真地傳輸上述信號(hào)。
圖像編碼壓縮技術(shù)有兩種:一種是硬件編碼壓縮,即將編碼壓縮算法固化在芯片上;另一種是基于DSP的軟件編碼壓縮,即軟件運(yùn)行在DSP上進(jìn)行圖像的編碼壓縮。同樣,聲音的壓縮亦可采用硬件編碼壓縮和軟件壓縮,其編碼標(biāo)準(zhǔn)有MP3等格式。
5、控制器
控制器是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的心臟,它肩負(fù)著網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的管理和控制工作。如果是硬件壓縮編碼,控制器是一個(gè)獨(dú)立部件;如果是軟件編碼壓縮,控制器是運(yùn)行編碼壓縮軟件的DSP,即二者合而為一。
6、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)功能,它采用了RTP/RTCP、UDP、HTTP、TCP/IP等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,允許用戶從自己的PC機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的IP地址對(duì)
機(jī)器人
網(wǎng)絡(luò)型機(jī)器人圖冊(cè)
網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行訪問(wèn),觀看實(shí)時(shí)圖像,及控制攝像機(jī)的鏡頭和云臺(tái)。
7、外部報(bào)警、控制接口
網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)為工程應(yīng)用提供了實(shí)用的外部接口,如控制云臺(tái)的485接口,用于報(bào)警信號(hào)輸入輸出的I/O口。如紅外探頭發(fā)現(xiàn)有目標(biāo)出現(xiàn),發(fā)報(bào)警信號(hào)給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)自動(dòng)調(diào)整鏡頭方向并實(shí)時(shí)錄像;另一方面,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)偵測(cè)到有移動(dòng)目標(biāo)出現(xiàn)時(shí),亦可向外發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的基本原理是:圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)鏡頭輸入及聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)麥克風(fēng)輸入后,由圖像傳感器的聲音傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào),A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào),再經(jīng)過(guò)編碼器按一定的編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼壓縮,再控制器的控制下,由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器按一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議送上局域網(wǎng)或INTERNET,控制器還可以接收?qǐng)?bào)警信號(hào)及向外發(fā)送報(bào)警信號(hào),且按要求發(fā)出控制信號(hào)。
8、圖像的編碼標(biāo)準(zhǔn)
網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有MPEG4、H.263、H.264、M-JPEG等。
MPEG4
所謂MPEG標(biāo)準(zhǔn)就是指由ISO的活動(dòng)圖像專(zhuān)家組制定的一系列關(guān)于音視頻信號(hào)以及多媒體信號(hào)的壓縮與解壓縮技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止,已經(jīng)制定完成并批準(zhǔn)執(zhí)行的有:1991年批準(zhǔn)的MPEG1、MP3;1994年批準(zhǔn)的MPEG2;1999年批準(zhǔn)的MPEG4和MP4。正在制定的標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)過(guò)不斷地完善和多次的升級(jí)已經(jīng)日臻成熟,如今已經(jīng)大部分代替了H.261,而且H.263由于能在低帶寬上傳輸高質(zhì)量的視頻流而日益受到歡迎。
H.263是基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腄PCM的混合編碼,在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腄PCM混合編碼,在運(yùn)動(dòng)搜索的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償,然后運(yùn)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(chǔ)上,將運(yùn)動(dòng)矢量的搜索增加為半象素點(diǎn)搜索;同時(shí)又增加了無(wú)限制運(yùn)動(dòng)矢量、基于語(yǔ)法的算術(shù)編碼、預(yù)測(cè)技術(shù)和PB幀編碼等四個(gè)選項(xiàng);從而達(dá)到了進(jìn)一步降低碼速率和提高編碼質(zhì)量的目的。
H.264
H.264是ITU-T的VCEG和ISO/IEC的MPEG的聯(lián)合視頻組開(kāi)發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),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(zhì)量下,H.264能夠比H.263節(jié)約50%左右的碼率,比目前根據(jù)MPEG4實(shí)現(xiàn)的視頻格式在性能方面提高33%左右。
M-JPEG
M-JPEG技術(shù)即運(yùn)動(dòng)靜止圖像壓縮技術(shù),它把運(yùn)動(dòng)的視頻序列作為連續(xù)的靜止圖像來(lái)處理,這種壓縮技術(shù)方式單獨(dú)完整地壓縮每一幀,在編輯過(guò)程中可隨機(jī)存儲(chǔ)每一幀,可進(jìn)行到幀地編輯。但M-JPEG只對(duì)幀內(nèi)地空間冗余進(jìn)行壓縮,不對(duì)幀間的時(shí)間冗余進(jìn)行壓縮,故壓縮效率不高。