要使網絡視頻監控系統智能化，其zui重要的產品形態就是使網絡攝像機智能化。這樣，所監控的視頻圖像，經過前端智能網絡攝像機的分析識別后，可只將有異常的圖像傳輸到后端去記錄與顯示，因而可大大減輕網絡的負擔。但如何使高清網絡攝像機（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絡攝像機中，是目前國內外安防學者研究的重點之一。
*，拾取所監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。但網絡攝像機能夠傳輸全雙工的數字化信息，并能夠與系統內的其它設備有效集成，使它們能夠在一個分布式、可擴展的環境下達到更高的性能水平。網絡攝像機可以與多個應用系統并行通信，以實現各種不同的功能，例如偵測畫面中的運動情況，或發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，因為它不需要進行額外的模/數轉換，也不需要在攝像機端安裝發送設備，所以攝像機的尺寸將會越來越小，而這也更便于隱蔽，是安防監控系統所需要的。
網絡攝像機將傳統攝像機和電腦的功能整合到了一起，它不僅將視頻信號數字化并壓縮，還擁有一個網絡接口。其視頻通過IP網絡傳輸，并記錄在裝有視頻管理軟件的標準PC上。用網絡攝像機組成的網絡視頻系統是一個真正的網絡視頻系統，同樣也是一個*數字化的系統，因為沒有使用任何的模擬設備。所監控場景的視頻信號，從網絡攝像機持續不斷地通過IP網絡進行傳輸，無論瀏覽者所處何處，攝像機都能給瀏覽者提供穩定的圖像質量。因此，網絡攝像機zui適于應用在平安城市的網絡安防監控系統中，而要建設成智能網絡安防監控系統，*的應使網絡攝像機智能化。這樣，所監控的視頻圖像，經過前端智能網絡攝像機的分析識別后，可只將有異常的圖像傳輸到后端去記錄與顯示，因而可大大減輕網絡的負擔。但如將智能軟件算法全部加入前端網絡攝像機中，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絡攝像機中，是國內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網絡攝像機的功能模塊解決方案與普通的攝像機相比，網絡攝像機的內部主要是增加數字化處理與數字視頻壓縮以及網絡接入功能，即將數字化的視頻信號轉換成符合網絡傳輸協議（如TCP/IP協議）的數據流，以便送到網上傳輸。因此，一臺網絡攝像機可以被看作是一臺攝像機和一臺電腦的結合體。它能夠捕獲影像并直接通過IP網絡進行傳輸，從而使*用戶能夠通過標準的基于IP的網絡基礎構架，在本地或者遠程地點實現觀看、存儲和管理視頻數據，或者監聽該攝像機內置麥克風采集的現場聲音。
由于網絡攝像機上還有通信（COM）接口，使網絡攝像機具有控制數據的捕獲及轉換功能。因為通過COM接口可與外接的解碼器相連接。因此，網絡上任一*用戶的PC機，就可通過網絡傳輸經由攝像機COM口，對其外接的解碼器發送指令，使攝像機云臺與鏡頭根據需要動作。同時，該COM接口也可以從前端接受數據，并傳輸到網絡上的任一臺PC機上。
網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網絡，通過應用軟件對該報警信號進行各種聯動響應設置（如發出聲、光報警與進行報警錄像等）。
由于每臺網絡攝像機都擁有自己獨立的IP地址，能夠直接連接到網絡，并內置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網絡接口的地點。除了視頻信息之外，網絡攝像機還能夠通過同一網絡連接去實現更多其它的功能，并傳輸其它一些有用信息，如視頻移動偵測、音頻、數字化輸入和輸出（可用于實現報警聯動，如觸發警報或激活現場照明等）、用于傳輸串行數據或進行PTZ設備驅動的串行端口等。網絡攝像機中的圖像緩存，還可以保存并發送報警發生前后的視頻圖像。
因此，IP網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網絡視頻(Video-OverIP)功能。目前，IP攝像機的輸入數據格式是：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。
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構化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。
實現智能網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絡攝像機。顯然，一臺智能網絡攝像機，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絡接口模塊等六部分組成。因此，智能網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，其轉換輸出的視頻電信號經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絡攝像機zui重要的部分，其算法的優劣、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。當智能網絡攝像機開始進入監控狀態時，會把所監控場景的圖像經編碼壓縮通過網絡傳輸到監控中心，然后就只將有識別異常的信號，才經編碼壓縮，通過網絡接口送到網絡中傳輸，這樣就可大大節省網絡帶寬的資源。
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，它只有在出現異常需預/報警的情況下，才需要把相關的視頻發送到后端進行監視和記錄，而一般情況下只需要通過網絡傳送很少的目標數據信息，這些目標數據信息的流量還不到視頻流量的1/50，從而減少了對網絡帶寬的要求和消耗，減少了用戶在網絡方面的投資，而同時對網絡條件不是很好的用戶也帶來了使用智能視頻網絡監控系統的可能。
因此，實現智能網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。
智能網絡攝像機方案的設計原則及要點
實現智能網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，上節所述的可嵌入智能網絡攝像機中的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，可以根據實際監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廠家帶來方便，也非常適合實際中的需要。
可靠性設計
任何產品均需進行可靠性設計，即要求系統所設計的結構合理、產品經久耐用、系統運行穩定可靠。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境而不出現故障。
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，即系統非常實用，操作使用簡單方便、環節少、易學。能自動地方便地進行功能設置，以及與防盜、防火、門禁等系統聯動，自動化程度高，使系統能在實際可能發生受侵害的情況下及時預/報警。此外，還要求有自檢功能，并將自檢結果定時上報給管理中心，接受管理中心監控，以便出現故障立即維護。
經濟性設計
在考慮系統經濟性時，除考慮降低系統的研發成本、生產成本外，還要顧及系統的使用成本，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，意味著結構簡單、可靠性高、成本低。
在上述因素綜合考慮后，再選擇確定適當的方案。
