网络摄像机面面观
随着21世纪信息时代到来，网络、微电子、光电、通讯等高新技术行业快速发展，并带动全球信息产业全面发展。安防行业作为一个保证社会发展稳定的行业则首当其冲，在近几年迅速发展起来，原来的模拟监控产品逐步过渡到数字化网络化监控产品，而网络摄像机也在这种情况下迅速发展起来。
网络摄像机发展历程
IP网络摄像机诞生于上世纪90年代中期。由于那个时期全球网络以窄带为主，大型宽带网络为主的商业应用很少，而网络带宽低，限制了视频传输的质量；编码方式落后导致对带宽需求很大，而摄像机集成编码功能的芯片也不是很多，加上本身造价昂贵，因此市场对此需求很低。
直到20世纪末期，随着宽带技术和其它相关科技的日新月异，网络开始以人类想像不到的速度发展起来，从ISDN到DSL及专网的建设使网络视频成为新兴的行业，在这个大的环境下，快速的网络普及及编码技术的推新使网络摄像机逐步被市场的有识之士所认可，于是更多的厂商大胆地投入到这一新兴领域。当时在国内还没有网络摄像机的制造商，但在国内市场已经出现台湾、日本、韩国品牌的网络摄像机。
由于早期的网络摄像机采用M-JPEG的非实时压缩方式，但无论从图像效果，还是配套条件看，市场的需求未成气候。步入21世纪初期后，MPEG-4的压缩算法应用于网络监控领域，开始了正式的网络视频产品市场应用宣传与推广，市场逐渐开始接受并适应了网络视频编码器与模拟摄像机配套应用的方式。之后几年，网络视频技术已普遍被广大客户认可，并逐步开始大规模应用，这为网络摄像机的发展奠定了良好的技术基础和应用环境。直到2004年后，在网络视频技术日渐成熟和网络视频服务器产品竞争日趋激烈的阶段，各主要厂商开始将网络视频技术转向网络摄像机，并逐步推出了各种型号的产品。截至2008年底，在全世界从几个厂商快速发展到成百上千的网络摄像机的生产厂商，编码技术也已经趋向于H.264编码方式。由此可见，用网络摄像机可取代传统模拟CCTV监控产品，网络摄像机已给监控市场带来全新的冲击。
网络摄像机与传统摄像机的异同点
众所周知，传统的模拟黑白摄像机主要由镜头、图像传感器、定时驱动及同步信号产生、视频信号处埋及电源等五大部分组成。如果是彩色，则要增加滤色片与色彩处理部分，而网络摄像机则要在上述的基础上增加视频和声音编码压缩模块以及网络连接控制模块及接口等。
由于DSP芯片性能的提高和完善，而被用于摄像机中进行数字信号处理。因此，在模拟摄像机中，CCD传感器所产生的模拟信号首先将被A/D（模拟/数字）转换器转换为数字信号，这样视频图像就可以通过其内置的DSP芯片进行处理和完善；经过DSP处理后的数字图像信号接着又被重新转化为模拟信号，用于在同轴电缆上进行传输；最后，当该模拟信号到达后端的DVR时，又被DVR重新数字化然后存储到硬盘上。可以看出，在这一过程中，图像信号要经过三次转化，而每一次转化都会造成图像质量不同程度的下降。
但在网络摄像机中，图像经过数字化之后将一直保持数字化的状态，无需进行多次数/模或模/数转化，从而避免了图像质量下降的现象发生。当摄像机把图像进行编码压缩后，
通过网络利用TCP/IP协议进行传输；通过网络摄像机或镜头、云台和其它外部设备进行操作控制（参见图1）。
下面，首先要介绍以下几种适用于网络摄像机中的图像压缩编码标准。
M-JPEG
M-JPEG技术即运动静止图像压缩技术，它把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，这种压缩技术方式单独完整地压缩每一帧，在编辑过程中可随机存储每一帧，可进行精确到帧的编辑。但M-JPEG只对帧内的空间冗余进行压缩，不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高。
MPEG-4
所谓MPEG-4标准就是指由ISO的活动图像专家组制定的一系列关于音视频信号以及多媒体信号的压缩与解压缩技术的标准。MPEG-4压缩倍数为450倍（静态图像可达800倍），专为移动通信设备（例如移动电话）在英特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。MPEG-4和MPEG以往的版本相比，最大的不同之处在于MPEG-4使用「图层」（layer）方式，能够智能化选择影像的不同之处，在压缩下个别编辑画面，使图文件容量大幅缩减，而加速音/视频的传输。
H.264
H.264是ITU-T的VCEG和ISO/IEC的MPEG的联合视频组开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第十部分。在相同的重建图像质量下，H.264能够比H.263节约50%左右的码率，比目前根据MPEG-4实现的视频格式在性能方面提高33%左右。
由此可见，H.264在图像压缩方面最节省带宽，详细分析参见图2。
网络摄像机优势
高清晰的图像质量
近年来，高分辨率电脑显示器和数字摄像机不断出现，最终用户也开始要求将图像分辨率提高到百万像素的级别，视频监视应用的最终用户同样也开始提出类似的要求。现阶段，模拟黑白监控摄像机高解的是752×582，能达到的电视线一般最多为564TVL，而现在一般的网络摄像机都能到4CIF，即704×576的分辨率，换算成像素也就40多万。但是随着百万像素高清的概念，主流厂商陆续推出100万像素、200万像素甚至300万像素的效果（如图3所示）。
集成存储卡和音频
网络摄像机不仅拥有模拟摄像机图像采集功能，相比模拟摄像机加编码器和平台的方式，它的优势本身已经是一个前端处理系统，如VOIP、报警、232/485串行设备的接入等等，除此以外，还可以将移动侦测、视频丢失、存储异常等报警信号通过网络发送给后端。网络摄像机可内嵌存储系统，采用的是SD或其他的存储卡，存储卡可作为网络故障时图像的暂存设备，等网络恢复正常，再将视频进行上传，可有效地保证视频数据的连续性和完整性。存储卡的另外一个用处是将重要的报警图像进行本地摄像机存储，同时上传后端，这样不会因为网络的不可靠传输导致视频数据的缺失。另外，可以集成双向音频功能，即内置MIC和扬声器的输出。比如在停车场监控中，如保安在监控中心发出警告指令使违法人员远离车辆；再如在医院应用，重点病房安装监控保证医生和护士24小时了解病人的状况。那么，病人
在病房通过摄像机的MIC和扬声器可以实时和医生进行沟通。现在的应用以单工和半双工为主（详见图4）。
支持PoE功能
PoE（Power Over Ethernet）以太网供电这项创新的技术，是用一条通过以太网电缆同时传输以太网信号和直流电源，它将电源和数据集成在同一有线系统当中，在确保现有结构化布线安全的同时，保证了现有网络的正常运作。PoE网络摄像机具有以下优点：
1、PoE功能连接
·施工上安装简单，只需要布置一根双绞线，不需要敷设电源线，可以省去昂贵的电源线，省去敷设电源线的工作量。布置点位相对比较自由，不用考虑电源取电的难题，只要网络线可以到达的地方都可以安装，减少安装过程中考虑的因素（如图5）；
·PoE供电时不用单独敷设220V的电源，减少信号的干扰导致图像不清晰、衰减大的因素； ·采用集中供电方式，只需要对交换机进行集中供电，供电的范围比较集中，容易管理，成本较低；
·通过PoE供电，前端没有强电，系统的安全性好，不会因为电源问题发生事故，尤其在安全性要求高的场所，优势更加明显。PoE网络摄像机增加网络防雷模块就可以保证前端设备在雷雨天气的安全，网络线不超过100米，不容易形成感应电势击坏摄像机的电子元器件。
2、支持无线功能
网络摄像机不仅具备PoE功能可节省布线的成本和难度，有些厂家已经在摄像机内部增加无线网卡模块或提供无线网卡的插槽，支持无线功能的摄像机可以接入无线AP实现采集前端视频信息到后端的目的。现在支持无线传输的技术有很多，WIFI、MESH、WIMAX等等，现在点对点传输距离可达到几十公里以上（如图6），可以满足一些监控的需求，但是要想使无线监控今后成为主流，还需一段时间，取决于无线网络的发展。
3、安全通信
模拟摄像机使用同轴电缆传输视频信息，其中没有任何加密和认证机制。在这种情况下，只要能够知道视频电缆的位置，任何人都可以通过搭线的手段来观看其中传输的视频画面。更糟的是，心怀不轨的人还可以来个移花接木，将某个重要的视频监视信号切换到其它的信号源，使用户的视频监控系统彻底失效（如同电影中经常会出现的场景一样）。但是对于网络视频系统来讲，网络摄像机可以对采集到的视频信号首先进行加密，然后再通过网络进行传输，从而可以确保视频信息无法被非数字证书对连接请求进行认证，确保只有特定的网络摄像机才能够接入系统，从而有效避免了欺诈行为授权人员获取或者篡改。系统可以通过使用高安全性的，如网络摄像机还可以在视频数据中加入“水印”信息，“水印”信息可包括图像
摘要、时间、地点、日期、用户信息、报警信息等等，从而在安全事件发生之后可以确保系统保存了有效的证据。
4、前端智能化
智能监控系统中的许多技术适合在前端实现，如车牌识别、人脸检测、行为分析、目标跟踪等。智能分析技术的日益成熟使得智能技术逐步产品化，同时也逐步走入实用阶段。当前的视频监控系统中，有太多的视频数据被录制和存储下来，但是这些数据中大多都是一些无关紧要的画面，重要事件的信息往往被淹没在海量的录像资料当中，从而给事件的分析和处理工作带来很大的难度，同时也浪费了宝贵的存储资源。而具有智能的网络摄像机可以解决这样的困境：基于计算能力上的局限，集中式的视频监控系统无法实现对大量视频信息的实时分析工作。而网络摄像机拥有专用的、高度集成化的硬件设备，其自身可实现高级视频分析算法，这一特性大大降低了对后端设备的性能要求，从而使用户可以构建出超大规模的智能视频系统。一些高级智能视频分析算法（如车牌号码识别、人数统计等等）也可以集成到网络摄像机当中。通过使用网络摄像机，可以做到将系统的智能集成到视频监控的前端设备当中，能够使用户获得一个比传统的DVR或其他集中式的系统更加有效和功能强大的视频监控解决方案。所以网络摄像机将是一个承载智能技术的理想平台。
制约网络摄像机发展的因素
作为网络视频监控系统中的核心设备，网络摄像机的应用和普及代表了网络视频监控发展的程度和阶段。毋庸质疑，网络摄像机正在逐步适应当前和未来的多样化需求，必将成为视频监控领域的主流产品。但是网络摄像机对于大多数用户来讲，对其的性能、稳定性及融合性，还理解得不够清晰和透彻，缺乏深入、系统的分析和研究。因此在决策的时候，往往会有更多的顾虑和疑惑，以致不敢尝试，这也在很大程度上影响了网络摄像机及网络监控系统的普及和大范围应用。
结合商家实际推进网络摄像机产品过程中所遇到的诸多反馈信息，基本上可以将网络摄像机规模化推广的影响因素归纳为应用习惯、核心技术、网络传输、采购成本、应用价值、资源整合等六个方面。
应用习惯
首先，用户从观念上已经形成了一种惯性，认为当前市场中流通量大、应用的范围广、生存时间长的视频监控产品才是最佳选择，因此，目前还占市场主导地位的DVR+模拟摄像机就成了大部分用户或工程商的首选。虽然在众多招标过程中，也会吸收一些网络摄像机产品在其中，但往往以DVR+模拟摄像机的组合方案胜出为结果。这对于网络摄像机这一新生代产品的看法，就会在无形之中被带进一个误区，用户会认为新的技术、新的产品就一定是不成熟的、易出现问题的，强加了诸如性能不稳定、系统安装调试复杂、受外界环境影响大、操作不易掌握等等缺点。
可见转变观念是制约网络视频监控发展的根本因素，只有转变这种看待新事物的观念，才能让网络摄像机更快更全面地被了解和认可，并发挥其应有的优势。当然，也有一些行业用户，如网络普及率较高，IT应用领先的教育、医疗行业客户来讲，从系统设计、部署，到应用，基于网络摄像机的网络监控系统方案都被得到欣然选用，并且也从意愿上能够为此投入资金和其它成本，这是一个非常好的开端，势必会为网络摄像机的普及产生重要的影响。
核心技术
国内网络视频监控产品虽说是百家争鸣，但是绝大多数安防厂商没有自己的核心技术，尤其是视音频开发、监控管理软件开发及图像处理技术，还处于“拿来主义”和“攒机”的一个低的技术层次。这样一个还没有统一规范和真正贴近国内市场需求的技术氛围，就给安防工程商和集成商增加了相当多的不必要的麻烦，往往针对一个网络视频监控系统的解决方案，要寻找各种监控器材的厂商，东拼西凑，还要整合设计方案，不但浪费了时间和精力，还增加了技术和产品的采购成本，从而无法真正实现与国际品牌厂商的对抗与竞争，更不用提一站式的解决方案和服务体系了。此外，就网络摄像机最核心的视频压缩技术本身来讲，其发展也在不断更新中，并未达到一个成熟阶段。
目前，网络摄像机中被广泛采用的图像压缩技术有M-JPEG/MPEG-4/H.264三种方式， H.264可以获得最高的压缩比，对摄像机本身的处理平台要求也最高。为了获得较高的分辨率并且实现全实时传输，主流厂家均采用H.264的压缩算法，以实现低带宽下的应用，但实际效果总不能让用户满意，并且由于技术和芯片的投入和升级，也同步增加了网络摄像机的成本。
网络传输
网络摄像机的信号交互，必须依赖于网络，但目前国内还是非常缺乏一个良好的网络环境，这是一个非常客观和现实的问题。网络视频监控系统，顾名思义就是通用网络进行视频监控系统部署和应用实现。网络环境是基础，是网络视频监控系统的载体，一个好的网络环境，才能对网络视频的流畅性和实时性提供一个良好的保障。数字视频传输需要占用较大的网络带宽资源，在局域网、专网的环境中，基本可以达到百兆接入，千兆汇聚的程度，配合相应的网络传输质量保证措施，网络带宽是可以完全有保障的，网络视频监控系统也可以完全表现其特点;但是，网络监控需要满足更大范围、更多分支、更多领域的应用需求，这就要求网络视频需要在广域网环境中传输。而国内的网络现状却非常令人无法释怀，无论是专线、ADSL、CDMA、3G等，带宽都非常有限，并且实际和理论值相差很大，与先进国家相比，国内的所谓宽带，绝大多数还只能定义为窄带，数字视频传输将面临车多路窄的窘境，从而造成画面质量下降、画面中断、延迟过长等现象。因此，没有良好的网络资源，就会制约网络视频监控系统的效果，也就无法体现网络视频监控系统的优势。
建设成本
用户对于网络摄像机、网络视频监控系统的建设成本有很深的误解，认为网络摄像机价格偏高，并且与网络视频监控系统相比，DVR系统的建设成本要低很多。诚然，DVR设备正在遭遇普遍降价的形势，而且其编码和存储集于一身的特点，也在很多中小型、监控要求较低的项目中保持着绝对的成本优势。但是随着用户需求逐步向网络化、高清化、智能化、集中管理、系统整合的方向发展，DVR系统本质上已经显得力不从心。实际上，我们从另一个角度来分析，网络摄像机在功能上，已经兼备了模拟摄像机、DVR编码的功能，与模拟摄像机在价格上已经没有可比性。如果对网络视频监控系统的建设成本，包括硬件成本、实施成本进行分析、核算，在满足中高端应用需求的前提下，网络视频监控系统的建设成本通常是与DVR系统基本相当。但从现实角度来考虑，很多用户已经有DVR系统在用，如果要进行全
系统的网络改造，大量的监控设备就要被放弃掉，确实造成原有投资的巨大浪费，这是用户很难接受的，因此，网络摄像机的优势虽然明显，但是在实际的产品采购和系统建设时，还必须要尽可能的保护用户的原有投资。值得欣慰的是，国内如星网锐捷、科达、海康等知名厂商，已经推出了如混合式DVR、多系统管理平台等产品，可以在不更改原有系统结构和产品的前提下，实现网络化改造，最大限度地保证了用户的前期投入，满足了经济性、兼容性和先进性的综合需求。
应用价值
目前，市场中网络摄像机以百万像素为主流，很多国际国内厂商均已推出全线的网络摄像机产品，并且部分厂商已有基于300万、500万像素的网络摄像机。但是高清网络监控在国内，是不是也会相应地应用到各个行业和领域，还是一个现实的问题。比如高清视频的低照度处理、噪点处理，对摄像机内部ISP和SOC的处理性能要求都很高，对于比较复杂的监控环境夜间效果较差，而事实上夜间的安全级别应比白天更高，这对于银行ATM机以及其它监控级别高的领域还是一个瓶颈。而在道路监控中，百万像素网络摄像机对于高速行驶的车辆需要抓拍，以实时掌握人员面部特征和车辆细节，对于卡口的补光、闪光灯、曝光时间、码流模式转换的等方面，实际应用中也并不成熟。由此可见，网络摄像机产品在本质上确实还存在一些硬伤，还无法在一些需求量大、安全级别高的行业内普遍应用。并且，用户普遍更习惯于视频的全实时传输，而且实际监控过程中，尤其是金融、能源、生产企业等，也对实时监控的要求很高。再加上目前诸多无线视频传输的需求，网络摄像机还无法达到高清细腻的画质和流畅视频效果的综合要求，延迟问题严重，无法满足对实时性要求高的场所使用。因此，网络视频技术可以解决了监控行业要看得清楚的问题，但在实际应用中，还存在各种各样实际应用中亟待解决的技术问题。
资源整合
由于IP监控的趋势越来越被厂商、渠道、用户所接受，网络摄像机作为一个新的监控产品趋势，使更多的厂家参与进入IP市场。但是，网络摄像机复杂的技术也让产业链各厂家之间的合作关系更为紧密。镜头、传感器、压缩处理芯片，三者缺一不可，必须透过密切的合作，提高彼此兼容性，了解彼此特性与限制，才能得到较好的成像品质。而视频压缩部分，则依赖于芯片厂商与摄像机厂商的密切配合，软件程序的调整和不断的优化，在细节方面需要双方更为紧密的合作。芯片厂商面对摄像机厂家所提出的问题，是否有快速反应解决问题的能力，在网络摄像机，尤其是百万像素时代将显得更为突出。而且网络监控系统的开放性和融合性等特点，也产生了更多的统一管理和联动报警的需求，其核心就是管理平台与多个厂商的网络摄像机产品的兼容性整合，这就要求网络摄像机厂商与平台厂商进行强强联手，共同配合，完成网络视频监控项目整体建设。同时，我们也必须清醒地认识到视频监控系统也在进行着一场技术标准之争。
与模拟视频监控封闭的系统不同，数字视频监控系统产品与产品之间要达到系统的兼容已成为摆在实际工程中的严峻问题。技术标准的不同，会导致设备搜寻、实时视频、音频、元数据和控制信息等交互上的困难，因此，关于标准问题的讨论日益增多，标准的制订者，可以引导甚至控制整个产业的发展，这也是利润最丰厚的一环，为此，ONVIF、PSIA两大标准组织正相互角逐，鹿死谁手犹未可知。针对这种情况，如国外的ACTI、国内的星网锐捷
等监控厂商，增加研发投入，采取两种标准全部支持的策略，以满足现状，以打消用户的顾虑，消除影响系统正常运行的隐患。
网络摄像机发展趋势
1、百万像素网络摄像机产品类型增加
现阶段，百万像素网络摄像机以枪机和半球为主，但随着技术的成熟和用户需求的日益明确化，网络百万摄像机也将会衍生出网络高清球型摄像机。至于在偏远或不便于搭建网络环境下的网络监控系统，要想实现高清的效果，将通过无线网络高清摄像机，以解决终端接入问题。
2、算法的改进
网络摄像机的核心技术是其视频编码压缩技术。目前网络摄像机主要包括通用DSP芯片技术和ASIC芯片技术两大实现方案。由于国内用户对带宽和帧率要求比较敏感，要求在低带宽下依然满足25帧的传输速率，因此MPEG-4算法尤其H.264算法在国内大有市场。H.264算法的压缩比是MPEG-2的2-3倍，是MPEG-4的1.5-2倍。因此在H.264算法的优化上各厂家都有很大的提升空间来满足客户对带宽占用的需求。另外，百万像素摄像机应用H.264编码方式是今后发展的方向，但是现在的情况是各家算法不同，压缩的质量和效果也不同，更重要的是现在支持1920×1080P的分辨率摄像机已经问世，但是同时支持25ips的厂家几乎没有，现在能够做到720P@25ips已经不错了，因此这也是今后发展的潮流。
3、加入智能算法使之成为智能网络摄像机
因智能化是数字化网络化发展的必然趋势，这样才能做到事前预警，真正保安全。而网络摄像机将是一个承载智能技术的理想平台，尤其加入人与物异常等的智能算法软件，将是网络摄像机成为智能网络摄像机的重要发展方向。
4、配合3G技术
现在3G网络已经在中国逐渐发展开来，3G服务已经应用在家用的电脑上网以及3G视频通话，但是这种业务今后是否适合于监控领域还有待验证，现在部分国内厂商已经做出一些3G监控的构思，设想一下，集成3G功能的网络摄像机在传输带宽上比传统GSM网络有更大优势，这样无线远距离实时监控问题也就迎刃而解。
高清网络摄像机的技术趋势
高清网络摄像机发展现状
近年来，视频监控设备逐步从传统的标清向百万高清跨进，百万高清监控以成熟的技术和合理的价格正逐渐渗透整个视频监控市场，百万高清产品也逐渐被越来越多的用户所接受，目前也出现了不少成功应用的案例，像广州亚运、上海世博都已采用了高清解决方案，这充分表明了市场对高清图像是认可的，对高清摄像机整体的表现是接受的。
我们在日常生活中经常能从网络或电视上看到很多案件的录像回放画面，它们的清晰度不高，整体画面不是很清楚，特别是人脸等细节方面看得不够清楚，这给监控的实际作用打了很大的折扣。随着社会对整个城市治安监控和交通治安监控等各方面的重视，摄像机的安装数量也越来越多，如何有效地监视、管理也是目前面临的一个重大问题。相关的管理人员对系统联网、远程管理的要求也越来越多;很多关联系统希望能够调用摄像机的图像资源。
这些因素说明了模拟摄像机的局限性越来越大，而网络摄像机特别是高清网络摄像机的市场需求将越来越多。
从清晰度来说，模拟摄像机已经接近极限，在短时间内也没有提升的空间，而高清网络摄像机在清晰度方面可以说正处于快速提升的阶段。高清摄像机代表着监控摄像机的未来，高清监控在不久之后将会是整个视频监控行业的主导者。目前市场主流高清网络摄像机品牌有Arecont、MOBOTIX、AXIS、IQeye、BOSCH、Sony等国外品牌，国内品牌主要有大华、海康、黄河、天地伟业等。随着技术的快速发展和用户对高清晰图像的需求，高清网络摄像机将在国内市场上呈现出生机盎然的发展势头。
近年来，高清视频监控技术逐步进入人们的眼帘，成为未来安防监控领域技术发展的方向之一。越多来越多的厂商开始推出高清化的产品。其中，作为高清视频监控的“排头兵”——高清网络摄像机，更是受到广大厂商的青睐，五花八门的产品层出不穷，各式各样的技术名词更是让广大用户眼花缭乱。如何把握好高清网络摄像机的脉搏，了解其未来的发展方向?本文将从技术发展角度出发，对高清网络摄像机未来的发展趋势进行简要的介绍和展望。
分辨率不断提高
高清的定义，最早来源于数字电视领域。高清电视，又叫“HDTV”，是由美国电影电视工程师协会确定的高清晰度电视标准格式。电视的清晰度，是以水平扫描线数作为计量的，它将高清划分为：720p格式(750条垂直扫描线，720条可见垂直扫描线，16∶9，分辨率为1280×720，逐行/60Hz，行频为45KHz);1080i格式(1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16∶9，分辨率为1920×1080，隔行/60Hz，行频为33.75KHz); 1080p格式(1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16∶9，分辨率为1920×1080，逐行扫式)。 监控行业借鉴了广电行业的相关标准。上海市于2010年9月颁布了国内第一个针对安防监控用数字摄像机的地方性技术规范，规范中将数字摄像机按清晰度由低到高分为A、B、C三级。其中，B级要求分辨率≥1280×720，C级要求分辨率≥1920×1080。可见，720p和1080p已经成为业界高清网络摄像机的一种标准。
然而，有的厂商对于高清网络摄像机还有着其它的命名方式，比如百万像素高清网络摄像机，200万像素高清网络摄像机等等，这可以理解为“非标准”命名，它和“标准”有一定关联，但不能简单对应。比如，720p的像素为92.16万，1080p的像素为207.36万，可以分别叫做百万像素和200万像素，但常见的130万像素其实际分辨率为1280×1024，虽然也具有较高清晰度，但并不符合广电行业标准。
就分辨率而言，高清网络摄像机的发展可以说是一日千里，除了目前接触较多的百万像素、130万像素、200万像素外，300万像素、500万像素、800万像素的产品已经在市场上出现，甚至千万及千万以上像素的产品也开始在监控行业中露出端倪。可以说，人们在追求看得更清楚的路上将永不止步。
COMS逐渐取代CCD
感光器件是摄像机最为核心的部件，目前普遍采用的主要有CCD(Charge Coupled Device，感光耦合元件)和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补性氧化金属半导体)两种。两者都是利用光敏二极管(photodiode)进行光电转换，将图像转换为数字信号，而其主要差异是数字信号传送的方式不同。CCD在数据传送时不会失真，因为各个
像素的数据是逐点传输到输出端再进行放大处理;而CMOS传感器是每个像素都有放大器，其放大效果保持均衡很困难，因而最后整合会产生噪声。也正由于其数据传输方式不同，CCD与CMOS传感器在效能与应用上也有诸多差异。通常认为CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器，而CMOS传感器则具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点。
针对CMOS传感器性能的不足之处，业界正在通过不断的技术革新加以改善，其中最主要的技术突破点在于低照度条件下的成像性能提升和降低图像中的噪声信号。
以提升低照度性能而言，业界提出了微透镜(Micro Lens)阵列技术，让更多的光能导入到CMOS传感器的每个像素(光电二极管)上，从而增加感应的亮度，不过微透镜技术已属微机电系统(MEMS)的层次，而非原有的单纯半导体电路层次，所以挑战难度的增加自是不难想像。
对于降低图像中的噪声信号，一种做法是对原有半导体制程进行改进，在CMOS电路的硅表面上掺入杂质，以此形成一个针扎层(Pinning Layer)，此结构可将光吸收到硅晶片的内部，进而降低(光电二极管)表面的噪声，此种作法也称为针扎光电二极管(Pinned
Photodiode)。目前此种作法确实改善了噪声问题，使图像品质提升，不过现阶段此种制程也会增加晶片的制造成本。
随着技术的发展，CMOS传感器的性能正在得到快速提升。此外，尽管相同尺寸的CCD传感器分辨率优于CMOS传感器，但如果不考虑尺寸限制，CMOS传感器在成品率上的优势可以有效克服大尺寸感光原件制造的困难，这样CMOS传感器在更高分辨率下将更有优势。另外，CMOS传感器响应速度比CCD快，因此更适合高清监控的大数据量特点。
从市场方面来看，CCD的传统生产厂商SONY已经开始把重心移向了CMOS传感器，不但研发出了ClearVid CMOS技术，推出了Exmor系列的高清CMOS产品，在其生产的高清网络摄像机中更是几乎清一色地采用了CMOS传感器，这也许可以看作是CMOS传感器的一个阶段性胜利。
ISP(Image Signal Processing)被编码芯片集成
要实现良好的图像质量，除了前端镜头、传感器部分对光线的处理，影像处理部分也是高清网络摄像机中不可忽视的一环。通常情况下，传感器部分设置有内嵌的图像处理芯片处理一些较简单的功能，而较复杂的自动曝光、自动白平衡以及自动对焦等功能则必须通过后端ISP处理，以获得良好的影像效果。
传统的ISP是通过专门的ASIC或者DSP加以实现，随着技术的发展，后端的编码芯片已经越来越多的将ISP的功能加以集成。
以TI的DM36×平台为例，其中视频处理子系统(VPSS)中包含了CCD或CMOS传感器的控制器，直接接收原始视频信号，然后由集成的ISP进行预处理，其中有H3A处理(即自动曝光AE、自动白平衡AWB、自动聚焦AF)、镜头畸形校正模式(LDC)处理、硬件人脸检测引擎、影像协处理器(IMCOP)、影像处理加速器(IPIPE)，以及增强型屏幕叠加显示(OSD)等等。 通过集成ISP，不但可大幅降低系统成本，更能大大增强视频的稳定性，优化影像在光学方面的性能。这对于提升高清网络摄像机的成像品质具有及其重要的作用。
智能分析功能更加实用
智能化是监控系统发展的必然趋势，其本质在于从模拟或数字视频流中自动跟踪并识别对象，分析运动并提取有用视频信息。对网络视频监控而言，前端摄像机的智能化具有极其重要的实用价值。例如异常报警录像，就是将所监控的视频图像，经过前端智能网络摄像机的分析识别后，只将有异常的图像传输到后端去记录与显示，因而可大大减轻网络的负担，有效地节省带宽资源。另一方面，在有智能网络摄像机的智能视频监控系统后端，就只需集中对前端摄像机发送过来的目标数据信息进行管理，而不需要对视频信号进行处理与识别，所以后端系统不需要昂贵的设备也能完成高效的智能视频分析。由于后端只有前端发送来的预/报警事件的关联画面显示，使监控中心工作人员能够很轻松地完成整个系统的监视，而这种关联录像的功能，也使录像搜索和回放变得简单迅速，从而节省了宝贵的时间。
近两年，视频监控行业内对很多智能分析方案进行推广，但效果并不好，往往只是厂商推销产品的噱头。其原因，一方面在于智能分析算法本身技术不够完善，没有实质意义上的突破;另一方面则在于传统“标清”摄像机的分辨率有限，无法为智能分析算法提供足够清晰的图像。随着高清网络摄像机的广泛应用，这一局面将得到改观。
目前在高清网络摄像机中已经实现或者正在实现的智能分析功能有：视频遮挡与视频丢失侦测、视频变换侦测、视频模糊侦测、视频移动侦测、出入口人数统计、人群运动及拥堵识别、物品遗留识别、入侵识别等等。这些功能看上去比过去的智能分析功能要“逊色”得多，但却更为实用。
标准化
与模拟视频监控封闭的系统不同，网络视频监控系统产品与产品之间要达到系统的兼容已成为摆在实际工程中的严峻问题，由此，关于标准问题的讨论日益增多，关于安防产品互通标准的组织也层出不迭，其中ONVIF、PSIA两大标准组织在安防企业的影响越来越大。 ONVIF，全称Open Network Video Interface Forum，即开放性网络视频接口论坛，由Axis、Bosch和Sony三家企业联合推出，是全球影响力最大的网络视频监控行业标准组织，其目的是以公开、开放的原则共同制定开放性网络视频监控行业标准。2008年11月，该组织正式发布了ONVIF第一版规范——ONVIF核心规范1.0。这一标准将为网络视频设备之间的信息交换定义通用协议(诸如装置搜寻、实时视频、音频、元数据和控制信息)。
PSIA：(Physical Security Interoperability Alliance)实体安防互通联盟，成立于2008年8月。该联盟的目标是为实体安防系统的硬件和软件平台创立一种标准化的接口。其致力于使基于IP网络的不同安防系统具有兼容性。PSIA内也不乏Cisco、GE、Honeywell与Panasonic等大品牌，后者成员在网络摄像机市场的占有率稍显逊色。
目前，从支持厂商数量与影响力来说，ONVIF联盟更胜一筹。根据IMS Research的调查显示，目前ONVIF组织的成员占据市场72%的份额，已在北美、欧洲和亚洲地区拥有众多会员企业。除了三家发起公司外，佳能、松下、三星、思科、西门子、TI、海康威视、浙江大华、GE、MARCH、IDIS、CNB、IndigoVision、American Dynamics、Anixter、Axxonsoft、Dallmeier、Deister、Genetec、HiTRON、Honeywell、ITRI、Itx、Milestone、NICE、
Optelecom-nkf、Pacom、Pelco、Pravis、ZTE等有影响力的企业都参与到这个标准组织中。截止2010年5月，ONVIF已经有超过150多家成员。
当然，不管是ONVIF还是PSIA，都是企业自发组织形成的标准，不过从其得到越来越多企业的响应来看，还是具有非常重要的意义。
未来几年内，网络视频监控系统建设成本将迅速降低，市场份额也将随之获得很大提升，面对日趋庞大的市场，整个视频监控产业链的分工将越来越细。日趋成熟的视频监控市场即将形成紧密的产业合作模式，这使得各厂商产品必须提供标准化接口，以满足整个监控产业的良性发展。从这个意义上说，标准化将成为高清网络摄像机走向市场的通行证。 传输技术的进一步提升
高清网络摄像机在提供给人们清晰的视觉体验的同时，也对网络带宽提出了更高的要求。以720P实时视频为例，采用标准H.264 Main Profile压缩算法的高清网络摄像机至少需要2Mbps才能获得“高清”的视觉效果，而1080P全实时视频则需4Mbsp以上。普通ADSL的上行带宽早已无法满足高清视频的需要。随着3G、Wi-Fi、专网等无线、有线宽带技术的成熟和应用，大流量数据的远程传送更加方便，这也扫除了高清网络摄像机在大范围应用中的传输障碍。
目前，在平安城市、金融联网监控等项目中通常采用自建光纤网络或局域网络实现1000M带宽网络。这种千兆带宽资源，在前端安装100路1080P全实时高清网络摄像机(即使按每路占用资源4Mbps计算)，占用总带宽资源不到50%;如果是采用720P传输，带宽还可以减少一半。这样，完全可以有效支持高清网络摄像机的实际应用。
无线传输方面，3G网络加速了手机上网的速度，使可视电话、手机游戏等应用如火如荼。但在安防视频监控行业，却还没有实质性的应用。究其原因，一是3G网络建设相对滞后;二是3G资费依然太高。面对高清视频监控对于带宽的要求，3G更是力有未逮。要想真正实现高清无线视频监控，还需要等到4G的推广。目前，TD-LTE的出现，为我们开启了4G时代高清视频监控的大门。
TD-LTE是TD-SCDMA向IMT-Advanced(4G标准)演进的方向和工作基础，既继承并发展了中国自主知识产权的TD-SCDMA技术，又得到了广泛的国际支持。按照3GPP的TR25.913定义，LTE峰值的速率要求很高，上行50Mbps，下行100Mbps。从频谱效率角度来看，无论是上行的还是下行的频谱效率，都是我国现行网络的3-4倍。LTE的技术发展吸引了不同的体制规范的参与，包括了UMTS(即3GSM)，还有CDMA2000阵营的参与，使LTE逐渐成为未来无线网络4G的一种可能。
结语
网络视频技术的日益完善并深入人心，网络建设基本完成，平安城市如火如荼开展，更加说明网络摄像机的潜在市场。2008年北京奥运会网络监控项目的成功实施，2010年上海世博会将会是一个全新数字化建设舞台，中国这个世界人口最多的国家将营造一个史无前例的监控市场，而网络摄像机作为第三代网络监控技术的新宠将走在风口浪尖。
随着监控技术的不断提高和发展，智能网络摄像机、高清网络摄像机作为监控技术发展的主要方向之一，结合光学成像技术、智能分析技术、网络传输技术等等带来新的变革，在不断满足市场竞争需求的同时，趋向于一种自我的完美实现。它深刻地影响着监控技术领域，也将深刻地改变我们的生活方式。
网络摄像机面面观
随着21世纪信息时代到来，网络、微电子、光电、通讯等高新技术行业快速发展，并带动全球信息产业全面发展。安防行业作为一个保证社会发展稳定的行业则首当其冲，在近几年迅速发展起来，原来的模拟监控产品逐步过渡到数字化网络化监控产品，而网络摄像机也在这种情况下迅速发展起来。
网络摄像机发展历程
IP网络摄像机诞生于上世纪90年代中期。由于那个时期全球网络以窄带为主，大型宽带网络为主的商业应用很少，而网络带宽低，限制了视频传输的质量；编码方式落后导致对带宽需求很大，而摄像机集成编码功能的芯片也不是很多，加上本身造价昂贵，因此市场对此需求很低。
直到20世纪末期，随着宽带技术和其它相关科技的日新月异，网络开始以人类想像不到的速度发展起来，从ISDN到DSL及专网的建设使网络视频成为新兴的行业，在这个大的环境下，快速的网络普及及编码技术的推新使网络摄像机逐步被市场的有识之士所认可，于是更多的厂商大胆地投入到这一新兴领域。当时在国内还没有网络摄像机的制造商，但在国内市场已经出现台湾、日本、韩国品牌的网络摄像机。
由于早期的网络摄像机采用M-JPEG的非实时压缩方式，但无论从图像效果，还是配套条件看，市场的需求未成气候。步入21世纪初期后，MPEG-4的压缩算法应用于网络监控领域，开始了正式的网络视频产品市场应用宣传与推广，市场逐渐开始接受并适应了网络视频编码器与模拟摄像机配套应用的方式。之后几年，网络视频技术已普遍被广大客户认可，并逐步开始大规模应用，这为网络摄像机的发展奠定了良好的技术基础和应用环境。直到2004年后，在网络视频技术日渐成熟和网络视频服务器产品竞争日趋激烈的阶段，各主要厂商开始将网络视频技术转向网络摄像机，并逐步推出了各种型号的产品。截至2008年底，在全世界从几个厂商快速发展到成百上千的网络摄像机的生产厂商，编码技术也已经趋向于H.264编码方式。由此可见，用网络摄像机可取代传统模拟CCTV监控产品，网络摄像机已给监控市场带来全新的冲击。
网络摄像机与传统摄像机的异同点
众所周知，传统的模拟黑白摄像机主要由镜头、图像传感器、定时驱动及同步信号产生、视频信号处埋及电源等五大部分组成。如果是彩色，则要增加滤色片与色彩处理部分，而网络摄像机则要在上述的基础上增加视频和声音编码压缩模块以及网络连接控制模块及接口等。
由于DSP芯片性能的提高和完善，而被用于摄像机中进行数字信号处理。因此，在模拟摄像机中，CCD传感器所产生的模拟信号首先将被A/D（模拟/数字）转换器转换为数字信号，这样视频图像就可以通过其内置的DSP芯片进行处理和完善；经过DSP处理后的数字图像信号接着又被重新转化为模拟信号，用于在同轴电缆上进行传输；最后，当该模拟信号到达后端的DVR时，又被DVR重新数字化然后存储到硬盘上。可以看出，在这一过程中，图像信号要经过三次转化，而每一次转化都会造成图像质量不同程度的下降。
但在网络摄像机中，图像经过数字化之后将一直保持数字化的状态，无需进行多次数/模或模/数转化，从而避免了图像质量下降的现象发生。当摄像机把图像进行编码压缩后，
通过网络利用TCP/IP协议进行传输；通过网络摄像机或镜头、云台和其它外部设备进行操作控制（参见图1）。
下面，首先要介绍以下几种适用于网络摄像机中的图像压缩编码标准。
M-JPEG
M-JPEG技术即运动静止图像压缩技术，它把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，这种压缩技术方式单独完整地压缩每一帧，在编辑过程中可随机存储每一帧，可进行精确到帧的编辑。但M-JPEG只对帧内的空间冗余进行压缩，不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高。
MPEG-4
所谓MPEG-4标准就是指由ISO的活动图像专家组制定的一系列关于音视频信号以及多媒体信号的压缩与解压缩技术的标准。MPEG-4压缩倍数为450倍（静态图像可达800倍），专为移动通信设备（例如移动电话）在英特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。MPEG-4和MPEG以往的版本相比，最大的不同之处在于MPEG-4使用「图层」（layer）方式，能够智能化选择影像的不同之处，在压缩下个别编辑画面，使图文件容量大幅缩减，而加速音/视频的传输。
H.264
H.264是ITU-T的VCEG和ISO/IEC的MPEG的联合视频组开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第十部分。在相同的重建图像质量下，H.264能够比H.263节约50%左右的码率，比目前根据MPEG-4实现的视频格式在性能方面提高33%左右。
由此可见，H.264在图像压缩方面最节省带宽，详细分析参见图2。
网络摄像机优势
高清晰的图像质量
近年来，高分辨率电脑显示器和数字摄像机不断出现，最终用户也开始要求将图像分辨率提高到百万像素的级别，视频监视应用的最终用户同样也开始提出类似的要求。现阶段，模拟黑白监控摄像机高解的是752×582，能达到的电视线一般最多为564TVL，而现在一般的网络摄像机都能到4CIF，即704×576的分辨率，换算成像素也就40多万。但是随着百万像素高清的概念，主流厂商陆续推出100万像素、200万像素甚至300万像素的效果（如图3所示）。
集成存储卡和音频
网络摄像机不仅拥有模拟摄像机图像采集功能，相比模拟摄像机加编码器和平台的方式，它的优势本身已经是一个前端处理系统，如VOIP、报警、232/485串行设备的接入等等，除此以外，还可以将移动侦测、视频丢失、存储异常等报警信号通过网络发送给后端。网络摄像机可内嵌存储系统，采用的是SD或其他的存储卡，存储卡可作为网络故障时图像的暂存设备，等网络恢复正常，再将视频进行上传，可有效地保证视频数据的连续性和完整性。存储卡的另外一个用处是将重要的报警图像进行本地摄像机存储，同时上传后端，这样不会因为网络的不可靠传输导致视频数据的缺失。另外，可以集成双向音频功能，即内置MIC和扬声器的输出。比如在停车场监控中，如保安在监控中心发出警告指令使违法人员远离车辆；再如在医院应用，重点病房安装监控保证医生和护士24小时了解病人的状况。那么，病人
在病房通过摄像机的MIC和扬声器可以实时和医生进行沟通。现在的应用以单工和半双工为主（详见图4）。
支持PoE功能
PoE（Power Over Ethernet）以太网供电这项创新的技术，是用一条通过以太网电缆同时传输以太网信号和直流电源，它将电源和数据集成在同一有线系统当中，在确保现有结构化布线安全的同时，保证了现有网络的正常运作。PoE网络摄像机具有以下优点：
1、PoE功能连接
·施工上安装简单，只需要布置一根双绞线，不需要敷设电源线，可以省去昂贵的电源线，省去敷设电源线的工作量。布置点位相对比较自由，不用考虑电源取电的难题，只要网络线可以到达的地方都可以安装，减少安装过程中考虑的因素（如图5）；
·PoE供电时不用单独敷设220V的电源，减少信号的干扰导致图像不清晰、衰减大的因素； ·采用集中供电方式，只需要对交换机进行集中供电，供电的范围比较集中，容易管理，成本较低；
·通过PoE供电，前端没有强电，系统的安全性好，不会因为电源问题发生事故，尤其在安全性要求高的场所，优势更加明显。PoE网络摄像机增加网络防雷模块就可以保证前端设备在雷雨天气的安全，网络线不超过100米，不容易形成感应电势击坏摄像机的电子元器件。
2、支持无线功能
网络摄像机不仅具备PoE功能可节省布线的成本和难度，有些厂家已经在摄像机内部增加无线网卡模块或提供无线网卡的插槽，支持无线功能的摄像机可以接入无线AP实现采集前端视频信息到后端的目的。现在支持无线传输的技术有很多，WIFI、MESH、WIMAX等等，现在点对点传输距离可达到几十公里以上（如图6），可以满足一些监控的需求，但是要想使无线监控今后成为主流，还需一段时间，取决于无线网络的发展。
3、安全通信
模拟摄像机使用同轴电缆传输视频信息，其中没有任何加密和认证机制。在这种情况下，只要能够知道视频电缆的位置，任何人都可以通过搭线的手段来观看其中传输的视频画面。更糟的是，心怀不轨的人还可以来个移花接木，将某个重要的视频监视信号切换到其它的信号源，使用户的视频监控系统彻底失效（如同电影中经常会出现的场景一样）。但是对于网络视频系统来讲，网络摄像机可以对采集到的视频信号首先进行加密，然后再通过网络进行传输，从而可以确保视频信息无法被非数字证书对连接请求进行认证，确保只有特定的网络摄像机才能够接入系统，从而有效避免了欺诈行为授权人员获取或者篡改。系统可以通过使用高安全性的，如网络摄像机还可以在视频数据中加入“水印”信息，“水印”信息可包括图像
摘要、时间、地点、日期、用户信息、报警信息等等，从而在安全事件发生之后可以确保系统保存了有效的证据。
4、前端智能化
智能监控系统中的许多技术适合在前端实现，如车牌识别、人脸检测、行为分析、目标跟踪等。智能分析技术的日益成熟使得智能技术逐步产品化，同时也逐步走入实用阶段。当前的视频监控系统中，有太多的视频数据被录制和存储下来，但是这些数据中大多都是一些无关紧要的画面，重要事件的信息往往被淹没在海量的录像资料当中，从而给事件的分析和处理工作带来很大的难度，同时也浪费了宝贵的存储资源。而具有智能的网络摄像机可以解决这样的困境：基于计算能力上的局限，集中式的视频监控系统无法实现对大量视频信息的实时分析工作。而网络摄像机拥有专用的、高度集成化的硬件设备，其自身可实现高级视频分析算法，这一特性大大降低了对后端设备的性能要求，从而使用户可以构建出超大规模的智能视频系统。一些高级智能视频分析算法（如车牌号码识别、人数统计等等）也可以集成到网络摄像机当中。通过使用网络摄像机，可以做到将系统的智能集成到视频监控的前端设备当中，能够使用户获得一个比传统的DVR或其他集中式的系统更加有效和功能强大的视频监控解决方案。所以网络摄像机将是一个承载智能技术的理想平台。
制约网络摄像机发展的因素
作为网络视频监控系统中的核心设备，网络摄像机的应用和普及代表了网络视频监控发展的程度和阶段。毋庸质疑，网络摄像机正在逐步适应当前和未来的多样化需求，必将成为视频监控领域的主流产品。但是网络摄像机对于大多数用户来讲，对其的性能、稳定性及融合性，还理解得不够清晰和透彻，缺乏深入、系统的分析和研究。因此在决策的时候，往往会有更多的顾虑和疑惑，以致不敢尝试，这也在很大程度上影响了网络摄像机及网络监控系统的普及和大范围应用。
结合商家实际推进网络摄像机产品过程中所遇到的诸多反馈信息，基本上可以将网络摄像机规模化推广的影响因素归纳为应用习惯、核心技术、网络传输、采购成本、应用价值、资源整合等六个方面。
应用习惯
首先，用户从观念上已经形成了一种惯性，认为当前市场中流通量大、应用的范围广、生存时间长的视频监控产品才是最佳选择，因此，目前还占市场主导地位的DVR+模拟摄像机就成了大部分用户或工程商的首选。虽然在众多招标过程中，也会吸收一些网络摄像机产品在其中，但往往以DVR+模拟摄像机的组合方案胜出为结果。这对于网络摄像机这一新生代产品的看法，就会在无形之中被带进一个误区，用户会认为新的技术、新的产品就一定是不成熟的、易出现问题的，强加了诸如性能不稳定、系统安装调试复杂、受外界环境影响大、操作不易掌握等等缺点。
可见转变观念是制约网络视频监控发展的根本因素，只有转变这种看待新事物的观念，才能让网络摄像机更快更全面地被了解和认可，并发挥其应有的优势。当然，也有一些行业用户，如网络普及率较高，IT应用领先的教育、医疗行业客户来讲，从系统设计、部署，到应用，基于网络摄像机的网络监控系统方案都被得到欣然选用，并且也从意愿上能够为此投入资金和其它成本，这是一个非常好的开端，势必会为网络摄像机的普及产生重要的影响。
核心技术
国内网络视频监控产品虽说是百家争鸣，但是绝大多数安防厂商没有自己的核心技术，尤其是视音频开发、监控管理软件开发及图像处理技术，还处于“拿来主义”和“攒机”的一个低的技术层次。这样一个还没有统一规范和真正贴近国内市场需求的技术氛围，就给安防工程商和集成商增加了相当多的不必要的麻烦，往往针对一个网络视频监控系统的解决方案，要寻找各种监控器材的厂商，东拼西凑，还要整合设计方案，不但浪费了时间和精力，还增加了技术和产品的采购成本，从而无法真正实现与国际品牌厂商的对抗与竞争，更不用提一站式的解决方案和服务体系了。此外，就网络摄像机最核心的视频压缩技术本身来讲，其发展也在不断更新中，并未达到一个成熟阶段。
目前，网络摄像机中被广泛采用的图像压缩技术有M-JPEG/MPEG-4/H.264三种方式， H.264可以获得最高的压缩比，对摄像机本身的处理平台要求也最高。为了获得较高的分辨率并且实现全实时传输，主流厂家均采用H.264的压缩算法，以实现低带宽下的应用，但实际效果总不能让用户满意，并且由于技术和芯片的投入和升级，也同步增加了网络摄像机的成本。
网络传输
网络摄像机的信号交互，必须依赖于网络，但目前国内还是非常缺乏一个良好的网络环境，这是一个非常客观和现实的问题。网络视频监控系统，顾名思义就是通用网络进行视频监控系统部署和应用实现。网络环境是基础，是网络视频监控系统的载体，一个好的网络环境，才能对网络视频的流畅性和实时性提供一个良好的保障。数字视频传输需要占用较大的网络带宽资源，在局域网、专网的环境中，基本可以达到百兆接入，千兆汇聚的程度，配合相应的网络传输质量保证措施，网络带宽是可以完全有保障的，网络视频监控系统也可以完全表现其特点;但是，网络监控需要满足更大范围、更多分支、更多领域的应用需求，这就要求网络视频需要在广域网环境中传输。而国内的网络现状却非常令人无法释怀，无论是专线、ADSL、CDMA、3G等，带宽都非常有限，并且实际和理论值相差很大，与先进国家相比，国内的所谓宽带，绝大多数还只能定义为窄带，数字视频传输将面临车多路窄的窘境，从而造成画面质量下降、画面中断、延迟过长等现象。因此，没有良好的网络资源，就会制约网络视频监控系统的效果，也就无法体现网络视频监控系统的优势。
建设成本
用户对于网络摄像机、网络视频监控系统的建设成本有很深的误解，认为网络摄像机价格偏高，并且与网络视频监控系统相比，DVR系统的建设成本要低很多。诚然，DVR设备正在遭遇普遍降价的形势，而且其编码和存储集于一身的特点，也在很多中小型、监控要求较低的项目中保持着绝对的成本优势。但是随着用户需求逐步向网络化、高清化、智能化、集中管理、系统整合的方向发展，DVR系统本质上已经显得力不从心。实际上，我们从另一个角度来分析，网络摄像机在功能上，已经兼备了模拟摄像机、DVR编码的功能，与模拟摄像机在价格上已经没有可比性。如果对网络视频监控系统的建设成本，包括硬件成本、实施成本进行分析、核算，在满足中高端应用需求的前提下，网络视频监控系统的建设成本通常是与DVR系统基本相当。但从现实角度来考虑，很多用户已经有DVR系统在用，如果要进行全
系统的网络改造，大量的监控设备就要被放弃掉，确实造成原有投资的巨大浪费，这是用户很难接受的，因此，网络摄像机的优势虽然明显，但是在实际的产品采购和系统建设时，还必须要尽可能的保护用户的原有投资。值得欣慰的是，国内如星网锐捷、科达、海康等知名厂商，已经推出了如混合式DVR、多系统管理平台等产品，可以在不更改原有系统结构和产品的前提下，实现网络化改造，最大限度地保证了用户的前期投入，满足了经济性、兼容性和先进性的综合需求。
应用价值
目前，市场中网络摄像机以百万像素为主流，很多国际国内厂商均已推出全线的网络摄像机产品，并且部分厂商已有基于300万、500万像素的网络摄像机。但是高清网络监控在国内，是不是也会相应地应用到各个行业和领域，还是一个现实的问题。比如高清视频的低照度处理、噪点处理，对摄像机内部ISP和SOC的处理性能要求都很高，对于比较复杂的监控环境夜间效果较差，而事实上夜间的安全级别应比白天更高，这对于银行ATM机以及其它监控级别高的领域还是一个瓶颈。而在道路监控中，百万像素网络摄像机对于高速行驶的车辆需要抓拍，以实时掌握人员面部特征和车辆细节，对于卡口的补光、闪光灯、曝光时间、码流模式转换的等方面，实际应用中也并不成熟。由此可见，网络摄像机产品在本质上确实还存在一些硬伤，还无法在一些需求量大、安全级别高的行业内普遍应用。并且，用户普遍更习惯于视频的全实时传输，而且实际监控过程中，尤其是金融、能源、生产企业等，也对实时监控的要求很高。再加上目前诸多无线视频传输的需求，网络摄像机还无法达到高清细腻的画质和流畅视频效果的综合要求，延迟问题严重，无法满足对实时性要求高的场所使用。因此，网络视频技术可以解决了监控行业要看得清楚的问题，但在实际应用中，还存在各种各样实际应用中亟待解决的技术问题。
资源整合
由于IP监控的趋势越来越被厂商、渠道、用户所接受，网络摄像机作为一个新的监控产品趋势，使更多的厂家参与进入IP市场。但是，网络摄像机复杂的技术也让产业链各厂家之间的合作关系更为紧密。镜头、传感器、压缩处理芯片，三者缺一不可，必须透过密切的合作，提高彼此兼容性，了解彼此特性与限制，才能得到较好的成像品质。而视频压缩部分，则依赖于芯片厂商与摄像机厂商的密切配合，软件程序的调整和不断的优化，在细节方面需要双方更为紧密的合作。芯片厂商面对摄像机厂家所提出的问题，是否有快速反应解决问题的能力，在网络摄像机，尤其是百万像素时代将显得更为突出。而且网络监控系统的开放性和融合性等特点，也产生了更多的统一管理和联动报警的需求，其核心就是管理平台与多个厂商的网络摄像机产品的兼容性整合，这就要求网络摄像机厂商与平台厂商进行强强联手，共同配合，完成网络视频监控项目整体建设。同时，我们也必须清醒地认识到视频监控系统也在进行着一场技术标准之争。
与模拟视频监控封闭的系统不同，数字视频监控系统产品与产品之间要达到系统的兼容已成为摆在实际工程中的严峻问题。技术标准的不同，会导致设备搜寻、实时视频、音频、元数据和控制信息等交互上的困难，因此，关于标准问题的讨论日益增多，标准的制订者，可以引导甚至控制整个产业的发展，这也是利润最丰厚的一环，为此，ONVIF、PSIA两大标准组织正相互角逐，鹿死谁手犹未可知。针对这种情况，如国外的ACTI、国内的星网锐捷
等监控厂商，增加研发投入，采取两种标准全部支持的策略，以满足现状，以打消用户的顾虑，消除影响系统正常运行的隐患。
网络摄像机发展趋势
1、百万像素网络摄像机产品类型增加
现阶段，百万像素网络摄像机以枪机和半球为主，但随着技术的成熟和用户需求的日益明确化，网络百万摄像机也将会衍生出网络高清球型摄像机。至于在偏远或不便于搭建网络环境下的网络监控系统，要想实现高清的效果，将通过无线网络高清摄像机，以解决终端接入问题。
2、算法的改进
网络摄像机的核心技术是其视频编码压缩技术。目前网络摄像机主要包括通用DSP芯片技术和ASIC芯片技术两大实现方案。由于国内用户对带宽和帧率要求比较敏感，要求在低带宽下依然满足25帧的传输速率，因此MPEG-4算法尤其H.264算法在国内大有市场。H.264算法的压缩比是MPEG-2的2-3倍，是MPEG-4的1.5-2倍。因此在H.264算法的优化上各厂家都有很大的提升空间来满足客户对带宽占用的需求。另外，百万像素摄像机应用H.264编码方式是今后发展的方向，但是现在的情况是各家算法不同，压缩的质量和效果也不同，更重要的是现在支持1920×1080P的分辨率摄像机已经问世，但是同时支持25ips的厂家几乎没有，现在能够做到720P@25ips已经不错了，因此这也是今后发展的潮流。
3、加入智能算法使之成为智能网络摄像机
因智能化是数字化网络化发展的必然趋势，这样才能做到事前预警，真正保安全。而网络摄像机将是一个承载智能技术的理想平台，尤其加入人与物异常等的智能算法软件，将是网络摄像机成为智能网络摄像机的重要发展方向。
4、配合3G技术
现在3G网络已经在中国逐渐发展开来，3G服务已经应用在家用的电脑上网以及3G视频通话，但是这种业务今后是否适合于监控领域还有待验证，现在部分国内厂商已经做出一些3G监控的构思，设想一下，集成3G功能的网络摄像机在传输带宽上比传统GSM网络有更大优势，这样无线远距离实时监控问题也就迎刃而解。
高清网络摄像机的技术趋势
高清网络摄像机发展现状
近年来，视频监控设备逐步从传统的标清向百万高清跨进，百万高清监控以成熟的技术和合理的价格正逐渐渗透整个视频监控市场，百万高清产品也逐渐被越来越多的用户所接受，目前也出现了不少成功应用的案例，像广州亚运、上海世博都已采用了高清解决方案，这充分表明了市场对高清图像是认可的，对高清摄像机整体的表现是接受的。
我们在日常生活中经常能从网络或电视上看到很多案件的录像回放画面，它们的清晰度不高，整体画面不是很清楚，特别是人脸等细节方面看得不够清楚，这给监控的实际作用打了很大的折扣。随着社会对整个城市治安监控和交通治安监控等各方面的重视，摄像机的安装数量也越来越多，如何有效地监视、管理也是目前面临的一个重大问题。相关的管理人员对系统联网、远程管理的要求也越来越多;很多关联系统希望能够调用摄像机的图像资源。
这些因素说明了模拟摄像机的局限性越来越大，而网络摄像机特别是高清网络摄像机的市场需求将越来越多。
从清晰度来说，模拟摄像机已经接近极限，在短时间内也没有提升的空间，而高清网络摄像机在清晰度方面可以说正处于快速提升的阶段。高清摄像机代表着监控摄像机的未来，高清监控在不久之后将会是整个视频监控行业的主导者。目前市场主流高清网络摄像机品牌有Arecont、MOBOTIX、AXIS、IQeye、BOSCH、Sony等国外品牌，国内品牌主要有大华、海康、黄河、天地伟业等。随着技术的快速发展和用户对高清晰图像的需求，高清网络摄像机将在国内市场上呈现出生机盎然的发展势头。
近年来，高清视频监控技术逐步进入人们的眼帘，成为未来安防监控领域技术发展的方向之一。越多来越多的厂商开始推出高清化的产品。其中，作为高清视频监控的“排头兵”——高清网络摄像机，更是受到广大厂商的青睐，五花八门的产品层出不穷，各式各样的技术名词更是让广大用户眼花缭乱。如何把握好高清网络摄像机的脉搏，了解其未来的发展方向?本文将从技术发展角度出发，对高清网络摄像机未来的发展趋势进行简要的介绍和展望。
分辨率不断提高
高清的定义，最早来源于数字电视领域。高清电视，又叫“HDTV”，是由美国电影电视工程师协会确定的高清晰度电视标准格式。电视的清晰度，是以水平扫描线数作为计量的，它将高清划分为：720p格式(750条垂直扫描线，720条可见垂直扫描线，16∶9，分辨率为1280×720，逐行/60Hz，行频为45KHz);1080i格式(1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16∶9，分辨率为1920×1080，隔行/60Hz，行频为33.75KHz); 1080p格式(1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16∶9，分辨率为1920×1080，逐行扫式)。 监控行业借鉴了广电行业的相关标准。上海市于2010年9月颁布了国内第一个针对安防监控用数字摄像机的地方性技术规范，规范中将数字摄像机按清晰度由低到高分为A、B、C三级。其中，B级要求分辨率≥1280×720，C级要求分辨率≥1920×1080。可见，720p和1080p已经成为业界高清网络摄像机的一种标准。
然而，有的厂商对于高清网络摄像机还有着其它的命名方式，比如百万像素高清网络摄像机，200万像素高清网络摄像机等等，这可以理解为“非标准”命名，它和“标准”有一定关联，但不能简单对应。比如，720p的像素为92.16万，1080p的像素为207.36万，可以分别叫做百万像素和200万像素，但常见的130万像素其实际分辨率为1280×1024，虽然也具有较高清晰度，但并不符合广电行业标准。
就分辨率而言，高清网络摄像机的发展可以说是一日千里，除了目前接触较多的百万像素、130万像素、200万像素外，300万像素、500万像素、800万像素的产品已经在市场上出现，甚至千万及千万以上像素的产品也开始在监控行业中露出端倪。可以说，人们在追求看得更清楚的路上将永不止步。
COMS逐渐取代CCD
感光器件是摄像机最为核心的部件，目前普遍采用的主要有CCD(Charge Coupled Device，感光耦合元件)和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补性氧化金属半导体)两种。两者都是利用光敏二极管(photodiode)进行光电转换，将图像转换为数字信号，而其主要差异是数字信号传送的方式不同。CCD在数据传送时不会失真，因为各个
像素的数据是逐点传输到输出端再进行放大处理;而CMOS传感器是每个像素都有放大器，其放大效果保持均衡很困难，因而最后整合会产生噪声。也正由于其数据传输方式不同，CCD与CMOS传感器在效能与应用上也有诸多差异。通常认为CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器，而CMOS传感器则具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点。
针对CMOS传感器性能的不足之处，业界正在通过不断的技术革新加以改善，其中最主要的技术突破点在于低照度条件下的成像性能提升和降低图像中的噪声信号。
以提升低照度性能而言，业界提出了微透镜(Micro Lens)阵列技术，让更多的光能导入到CMOS传感器的每个像素(光电二极管)上，从而增加感应的亮度，不过微透镜技术已属微机电系统(MEMS)的层次，而非原有的单纯半导体电路层次，所以挑战难度的增加自是不难想像。
对于降低图像中的噪声信号，一种做法是对原有半导体制程进行改进，在CMOS电路的硅表面上掺入杂质，以此形成一个针扎层(Pinning Layer)，此结构可将光吸收到硅晶片的内部，进而降低(光电二极管)表面的噪声，此种作法也称为针扎光电二极管(Pinned
Photodiode)。目前此种作法确实改善了噪声问题，使图像品质提升，不过现阶段此种制程也会增加晶片的制造成本。
随着技术的发展，CMOS传感器的性能正在得到快速提升。此外，尽管相同尺寸的CCD传感器分辨率优于CMOS传感器，但如果不考虑尺寸限制，CMOS传感器在成品率上的优势可以有效克服大尺寸感光原件制造的困难，这样CMOS传感器在更高分辨率下将更有优势。另外，CMOS传感器响应速度比CCD快，因此更适合高清监控的大数据量特点。
从市场方面来看，CCD的传统生产厂商SONY已经开始把重心移向了CMOS传感器，不但研发出了ClearVid CMOS技术，推出了Exmor系列的高清CMOS产品，在其生产的高清网络摄像机中更是几乎清一色地采用了CMOS传感器，这也许可以看作是CMOS传感器的一个阶段性胜利。
ISP(Image Signal Processing)被编码芯片集成
要实现良好的图像质量，除了前端镜头、传感器部分对光线的处理，影像处理部分也是高清网络摄像机中不可忽视的一环。通常情况下，传感器部分设置有内嵌的图像处理芯片处理一些较简单的功能，而较复杂的自动曝光、自动白平衡以及自动对焦等功能则必须通过后端ISP处理，以获得良好的影像效果。
传统的ISP是通过专门的ASIC或者DSP加以实现，随着技术的发展，后端的编码芯片已经越来越多的将ISP的功能加以集成。
以TI的DM36×平台为例，其中视频处理子系统(VPSS)中包含了CCD或CMOS传感器的控制器，直接接收原始视频信号，然后由集成的ISP进行预处理，其中有H3A处理(即自动曝光AE、自动白平衡AWB、自动聚焦AF)、镜头畸形校正模式(LDC)处理、硬件人脸检测引擎、影像协处理器(IMCOP)、影像处理加速器(IPIPE)，以及增强型屏幕叠加显示(OSD)等等。 通过集成ISP，不但可大幅降低系统成本，更能大大增强视频的稳定性，优化影像在光学方面的性能。这对于提升高清网络摄像机的成像品质具有及其重要的作用。
智能分析功能更加实用
智能化是监控系统发展的必然趋势，其本质在于从模拟或数字视频流中自动跟踪并识别对象，分析运动并提取有用视频信息。对网络视频监控而言，前端摄像机的智能化具有极其重要的实用价值。例如异常报警录像，就是将所监控的视频图像，经过前端智能网络摄像机的分析识别后，只将有异常的图像传输到后端去记录与显示，因而可大大减轻网络的负担，有效地节省带宽资源。另一方面，在有智能网络摄像机的智能视频监控系统后端，就只需集中对前端摄像机发送过来的目标数据信息进行管理，而不需要对视频信号进行处理与识别，所以后端系统不需要昂贵的设备也能完成高效的智能视频分析。由于后端只有前端发送来的预/报警事件的关联画面显示，使监控中心工作人员能够很轻松地完成整个系统的监视，而这种关联录像的功能，也使录像搜索和回放变得简单迅速，从而节省了宝贵的时间。
近两年，视频监控行业内对很多智能分析方案进行推广，但效果并不好，往往只是厂商推销产品的噱头。其原因，一方面在于智能分析算法本身技术不够完善，没有实质意义上的突破;另一方面则在于传统“标清”摄像机的分辨率有限，无法为智能分析算法提供足够清晰的图像。随着高清网络摄像机的广泛应用，这一局面将得到改观。
目前在高清网络摄像机中已经实现或者正在实现的智能分析功能有：视频遮挡与视频丢失侦测、视频变换侦测、视频模糊侦测、视频移动侦测、出入口人数统计、人群运动及拥堵识别、物品遗留识别、入侵识别等等。这些功能看上去比过去的智能分析功能要“逊色”得多，但却更为实用。
标准化
与模拟视频监控封闭的系统不同，网络视频监控系统产品与产品之间要达到系统的兼容已成为摆在实际工程中的严峻问题，由此，关于标准问题的讨论日益增多，关于安防产品互通标准的组织也层出不迭，其中ONVIF、PSIA两大标准组织在安防企业的影响越来越大。 ONVIF，全称Open Network Video Interface Forum，即开放性网络视频接口论坛，由Axis、Bosch和Sony三家企业联合推出，是全球影响力最大的网络视频监控行业标准组织，其目的是以公开、开放的原则共同制定开放性网络视频监控行业标准。2008年11月，该组织正式发布了ONVIF第一版规范——ONVIF核心规范1.0。这一标准将为网络视频设备之间的信息交换定义通用协议(诸如装置搜寻、实时视频、音频、元数据和控制信息)。
PSIA：(Physical Security Interoperability Alliance)实体安防互通联盟，成立于2008年8月。该联盟的目标是为实体安防系统的硬件和软件平台创立一种标准化的接口。其致力于使基于IP网络的不同安防系统具有兼容性。PSIA内也不乏Cisco、GE、Honeywell与Panasonic等大品牌，后者成员在网络摄像机市场的占有率稍显逊色。
目前，从支持厂商数量与影响力来说，ONVIF联盟更胜一筹。根据IMS Research的调查显示，目前ONVIF组织的成员占据市场72%的份额，已在北美、欧洲和亚洲地区拥有众多会员企业。除了三家发起公司外，佳能、松下、三星、思科、西门子、TI、海康威视、浙江大华、GE、MARCH、IDIS、CNB、IndigoVision、American Dynamics、Anixter、Axxonsoft、Dallmeier、Deister、Genetec、HiTRON、Honeywell、ITRI、Itx、Milestone、NICE、
Optelecom-nkf、Pacom、Pelco、Pravis、ZTE等有影响力的企业都参与到这个标准组织中。截止2010年5月，ONVIF已经有超过150多家成员。
当然，不管是ONVIF还是PSIA，都是企业自发组织形成的标准，不过从其得到越来越多企业的响应来看，还是具有非常重要的意义。
未来几年内，网络视频监控系统建设成本将迅速降低，市场份额也将随之获得很大提升，面对日趋庞大的市场，整个视频监控产业链的分工将越来越细。日趋成熟的视频监控市场即将形成紧密的产业合作模式，这使得各厂商产品必须提供标准化接口，以满足整个监控产业的良性发展。从这个意义上说，标准化将成为高清网络摄像机走向市场的通行证。 传输技术的进一步提升
高清网络摄像机在提供给人们清晰的视觉体验的同时，也对网络带宽提出了更高的要求。以720P实时视频为例，采用标准H.264 Main Profile压缩算法的高清网络摄像机至少需要2Mbps才能获得“高清”的视觉效果，而1080P全实时视频则需4Mbsp以上。普通ADSL的上行带宽早已无法满足高清视频的需要。随着3G、Wi-Fi、专网等无线、有线宽带技术的成熟和应用，大流量数据的远程传送更加方便，这也扫除了高清网络摄像机在大范围应用中的传输障碍。
目前，在平安城市、金融联网监控等项目中通常采用自建光纤网络或局域网络实现1000M带宽网络。这种千兆带宽资源，在前端安装100路1080P全实时高清网络摄像机(即使按每路占用资源4Mbps计算)，占用总带宽资源不到50%;如果是采用720P传输，带宽还可以减少一半。这样，完全可以有效支持高清网络摄像机的实际应用。
无线传输方面，3G网络加速了手机上网的速度，使可视电话、手机游戏等应用如火如荼。但在安防视频监控行业，却还没有实质性的应用。究其原因，一是3G网络建设相对滞后;二是3G资费依然太高。面对高清视频监控对于带宽的要求，3G更是力有未逮。要想真正实现高清无线视频监控，还需要等到4G的推广。目前，TD-LTE的出现，为我们开启了4G时代高清视频监控的大门。
TD-LTE是TD-SCDMA向IMT-Advanced(4G标准)演进的方向和工作基础，既继承并发展了中国自主知识产权的TD-SCDMA技术，又得到了广泛的国际支持。按照3GPP的TR25.913定义，LTE峰值的速率要求很高，上行50Mbps，下行100Mbps。从频谱效率角度来看，无论是上行的还是下行的频谱效率，都是我国现行网络的3-4倍。LTE的技术发展吸引了不同的体制规范的参与，包括了UMTS(即3GSM)，还有CDMA2000阵营的参与，使LTE逐渐成为未来无线网络4G的一种可能。
结语
网络视频技术的日益完善并深入人心，网络建设基本完成，平安城市如火如荼开展，更加说明网络摄像机的潜在市场。2008年北京奥运会网络监控项目的成功实施，2010年上海世博会将会是一个全新数字化建设舞台，中国这个世界人口最多的国家将营造一个史无前例的监控市场，而网络摄像机作为第三代网络监控技术的新宠将走在风口浪尖。
随着监控技术的不断提高和发展，智能网络摄像机、高清网络摄像机作为监控技术发展的主要方向之一，结合光学成像技术、智能分析技术、网络传输技术等等带来新的变革，在不断满足市场竞争需求的同时，趋向于一种自我的完美实现。它深刻地影响着监控技术领域，也将深刻地改变我们的生活方式。