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网络摄像机
  一、简介
  网络摄像机(英文简称:IP Camera)是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机,它可以将影像通过网络传至地球另一端,且远端的浏览者不需用任何专业软件,只要标准的网络浏览器(如Microsoft IE或Netscape)即可监视其影像。
  网络摄像机内置一个嵌入式芯片,采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩,通过网络总线传送到Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像,授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。
  网络摄像机集成普通摄像机和网络转换器,将图像转换为基于TCP/IP网络标准的数据包,使摄像机所摄的画面通过RJ-45以太网接口直接传送到网络上。通过网络即可远端监视画面。
  二、分类
  目前市场上的网络摄像机,根据外型和功能可以分为:红外网络摄像机、枪式网络摄像机、半球网络摄像机、云台网络摄像机CCD网络摄像机、高清网络摄像机、户外防水型网络摄像机等等。
  三、组成部分
  网络摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、图像编码器、声音编码器、控制器、网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成。
  (一)镜头
  镜头作为网络摄像机的前端部件,有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等种类,与模拟摄像机相同。
  (二)图像传感器、声音传感器
  图像传感器有CMOSCCD两种模式。CMOS既互补性金属氧化物半导体,CMOS主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能的。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。不像由二级管组成的CCDCMOS电路几乎没有静态电量消耗。这就使得CMOS的耗电量只有普通CCD的1/3左右,CMOS重要问题是在处理快速变换的影像时,由于电流变换过于频繁而过热。暗电流抑制的好就问题不大,如果抑制的不好就十分容易出现杂点。
  CCD图像传感器由在单晶硅基片上呈二维排列的光电二级管及其传输电路构成。光电二极管把光转化成电荷,再经转化电路传送和输出。
  通常,传送优良图像质量的设备都采用CCD图像传感器,而注重功耗和成本的产品则选择CMOS图像传感器。但新的技术正在克服每种器体固有的弱点,同时保留了适合于特定用途的某些特性。这一部分与模拟摄像机相同。 声音传感器即拾声器或叫麦克风,与传统的话筒原理一样。
  (三)A/D转换器
  A/D转换器的功能是将图像和声音等模拟信号转换成数字信号。
  基于CMOS模式的图像传感器模块有直接数字信号输出的接口,无须A/D转换器;而基于CCD模式的图像传感器模块如有直接数字输出的接口,亦无须A/D转换器,但由于此模块主要针对模拟摄像机设计,只有模拟输出接口,故需要进行A/D转换。
  (四)图像编码器、声音编码器
  经A/D转换后的图像、声音数字信号,按一定的格式或标准进行编码压缩。编码压缩的目的是为了便于实现音/视信号与多媒体信号的数字化;便于在计算机系统、网络以及万维网上不失真地传输上述信号。
  目前,图像编码压缩技术有两种:一种是硬件编码压缩,即将编码压缩算法固化在芯片上;另一种是基于DSP的软件编码压缩,即软件运行在DSP上进行图像的编码压缩。同样,声音的压缩亦可采用硬件编码压缩和软件压缩,其编码标准有MP3等格式。
  (五)控制器
  控制器是网络摄像机的心脏,它肩负着网络摄像机的管理和控制工作。如果是硬件压缩编码,控制器是一个独立部件;如果是软件编码压缩,控制器是运行编码压缩软件的DSP,即二者合而为一。
  (六)网络服务器
  网络服务器提供网络摄像机的网络功能,它采用了RTP/RTCP、UDP、HTTP、TCP/IP等相关网络协议,允许用户从自己的PC机使用标准的浏览器根据网络摄像机的IP地址对网络摄像机进行访问,观看实时图像,及控制摄像机的镜头和云台。
  (七)外部报警、控制接口
  网络摄像机为工程应用提供了实用的外部接口,如控制云台的485接口,用于报警信号输入输出的I/O口。如红外探头发现有目标出现,发报警信号给网络摄像机网络摄像机自动调整镜头方向并实时录像;另一方面,当网络摄像机侦测到有移动目标出现时,亦可向外发出报警信号。
  四、特点
  (一)把图像进行M-JPEG编码压缩,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;
  (二)内置一个10M/100M以太网RJ45接口,可通过网络实现远程接口;一个并行I/O口,可以连接外部传感器进行自动报警,也可以对外部设备进行控制或进行联动报警功能;一个RS45串口,可以对镜头、云台进行控制,或连接其他外部设备;
  (三)内嵌WEB SERVER,网络摄像机内部提供了一个WEB SERVER,允许用户从PC机使用标准地浏览器进行各种接口、操作;具有单独地安全机制,可以对操作本摄像机地用户进行分级别的权限验证;
  (四)有中心的集中式管理与控制的监控网以及无中心的分布式监控网;内置实时操作系统,支持软件下载和配置设置,方便升级和操作管理。
  五、应用领域
  网络摄像机不仅可基于计算机局域网用于区域监控,如住宅小区监控、办公楼、银行、商场等传统地监控;也能通过INTERNET用于新型地跨区域远程监控及网上展示,远程儿童及老人看护、无人值守通信机房监控、旅游景点网上演播、产品网上展览等。网络摄像机可广泛应用于教育、商业、医疗、公共事业等各方面领域。
  (一)教育:远程教授教养,可以通过互联网将网络摄像头的视频传输到远程共享,学生们在家里都能观看老师的讲课内容。
  (二)生物:对动物行为进行观察,监测植物的生长过程。
  (三)医疗:病房监控和远程诊断。
  (四)社会公共事业:楼宇监控,街道监控,社会事件监控,生产运行情况的实时监视和管理。
  (五)商业:远程视频会议,银行自动柜员机监控,办公室监控。
  (六)工业:工厂流水线监控,仓库监管和远程技术指导。
  (七)家庭:老人儿童远程看管,出入口监控。
  六、区别
  网络摄像机与模拟摄像机的区别主要体现在四个方面:
  (一)画质像素的区别,模拟使用的是CCD来作为感光元件,在画质中受到一定技术瓶颈的限制,一般模拟摄像机现在最高是700TVL,也就在广电标准中达到标清D1效果。而IP摄像机主要用CMOS感光元器件,可以做到百万像素以上的画质,目前通用是100万至200万居多,也有更新的技术产品在投入市场,500万、800万,估计很快就有千万画质的摄像机将投入市场,据了解,美国T1公司的千万像素摄像机已经完成测试,帧率可达15帧。
  (二)模拟摄像机是不能在管理软件中给予智能分析和自定义,比如定义它的使用功能,因为没有IP也给远程单独浏览带来不便。
  (三)在设备控制中,比如PTZ,模拟球机是在布线中另外增加控制线和编解码器来控制球机的转动和变焦,而IP摄像机是不需要,直接使用网络线就可以,也给布线节省了许多工时和成本,尤其在比较大的工程中,IP摄像机工程量的成本尤为突显。
  (四)SDI虽然有高的画质,并没有延时,但目前其兼容性有一定的限制,所以在国内较少应用。目前国内外摄像机品牌以IP居多,故此SDI未能成为主流,SDI的布线也是和模拟摄像机基本一致,增加施工和用线的成本,日后故障排查中都显得劣势。

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