在平安工程高清的發展涉及到方方面面，由前文所述，可以總結為5個字，即“采、傳、存、顯、控”。從這五個部分，可以看到高清的現狀和問題，從而得到提高監控質量的方式方法。高清的視頻效果保證首先來源于高清信息的采集，如果沒有前端高清視頻采集，無法談及后端的高清效果。

　　CMOS更適合高清時代

　　不管是高清還是模擬，其攝像機的清晰度主要取決于感光芯片的性能，主要有CCD和CMOS兩種，在高清監控領域，也都有所應用。

　　CCD，即感光耦合元件，它是一種可記錄光線變化的半導體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。CCD對監控場景的適應性更佳，在低照度下效果表現更好。CCD由以前1/4英寸到現在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等等，代表了其技術的不斷發展，再經過圖像處理芯片的配合，能夠達到分辨率720P甚至1080P的輸出。在高清的CCD領域，SONY擁有最高的話語權，它的IT1方案中基于ICX445的130萬CCD芯片是各大廠家采用最多的一款百萬像素CCD，其有效像素為1280，最高分辨率根據各家技術實力的不同可以到達720P或者更高的960P，如浙江信產、海康等公司的百萬像素高清產品其最高分辨率都可以達到1280960，即960P這個分辨率；針對200萬像素的高清監控，SONY推出了他們的ICX274芯片，該芯片的大小為1/3英寸，最高分辨率為1600×1200即UXGA分辨率，目前市面上絕大多數的200萬CCD高清產品都是基于該芯片方案而設計的。

　　CMOS，即互補性氧化金屬半導體。CMOS和CCD一樣同為可記錄光線變化的半導體。CMOS的傳感器相對于CCD而言最大的缺點在于圖像噪點多，低照情況下表現差，但是，最大的優點則是CMOS的制造原理更加簡單，體積更小，功耗可以大大的降低。CCD制造工藝復雜，只掌握在少數廠家手中，導致其制造成本居高不下，CCD尺寸每增大一點，成本就呈幾何數增長，因此如果監控要走高清化，CCD顯然發展前景有限。而CMOS最大特點在于其成本低、功耗低。在獲得相同像素數的情況下，價格更低，具有很高性價比，可以不斷朝更高像素、更高分辨率發展，而高清監控對成本是非常敏感的，也因此市面上大部分高清攝像機都采用CMOS。

　　要做到高清，還需要在寬動態、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數字降噪、色彩調整、光線補償等多方面技術協作。

　　只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現，并且彼此能夠相互協調情況下，才可以說是高清的真正實現。CMOS與其他圖像處理技術的結合要遠遠超過CCD，動態范圍更高，響應速度也更快，更適合高清監控的大數據量特點。此外，隨著技術的發展，CMOS的靈敏度也得到極大改善，在效果上，如今一些CMOS傳感器與CCD已經不相上下甚至已經優于CCD的實際效果了。

　　高清攝像機需要搭配高清鏡頭

　　平安工程的高清監控不僅對攝像機、也對專業鏡頭提出了高清化的需求。高清鏡頭對于高清監控具有重要意義。高清時代的攝像機清晰度可達到百萬級別，但若所搭配的鏡頭與其不匹配，那就無法完全呈現出攝像機的超高分辨率效果。

　　在相同的攝像機情況下，畫面最終的表現，鏡頭的分辨率起了決定性的作用。高清鏡頭優于普通鏡頭主要體現在三個方面：清晰度、光譜透射能力和光譜矯正能力。高清鏡頭能增強畫面的對比度和亮度，獲得高清的圖像效果，對畫面的細節表現更豐富。

　　那么要如何選擇高清鏡頭呢？一般來說，在選擇鏡頭時要根據攝像機的最高分辨率來選擇相同或高于其像素的鏡頭產品。此外，還要根據項目特點具體分析。比如，在需要夜間拍攝的場所，為了讓日夜型攝像機具有更好的拍攝效果，必須依賴于高清鏡頭具有更大的口徑，如2/3英寸，以及更好的光圈值F，讓攝像機能夠獲取更多的光通量，協助攝像機在夜間獲得更好的拍攝效果。

　　某些項目攝像機在使用過程中需要配合紅外補光燈，那么應該使用具備IR功能的鏡頭，這樣在夜晚也能得到更加明亮的畫面，同時也降低夜晚虛焦的問題。而對于較為苛刻的環境，例如配合激光燈，對遠距離目標監控，就要保證非可見光波長在900um時依然能夠達到60%以上的透射率。

　　視頻處理器作用不容忽視

　　要實現清晰的圖像質量，除了前端鏡頭、傳感器部分對光線的處理，影像處理部分也是攝像機中不可忽視的一環。

　　直接從傳感器中得到的圖像往往效果差強人意，不論色彩還是細節都與實際圖像有很大差距，難以作為事后證據。經過圖像處理，包括面部檢測、噪聲過濾、去壞點、膚色矯正、自動白平衡、自動曝光以及邊緣加強等等操作后，可以使圖像變的更加細膩，更加貼近真實世界中的圖像。因此采用什么樣的處理器會直接影響監控的效果。

　　當前很多高清攝像機直接采用CMOS廠商提供的ISP或者一體化CMOS(內置ISP圖像處理器)，這些ISP圖像處理器可以應付一般的場景，但是對于需要寬動態的場景，處理效果差。而監控系統和消費電子或者廣電應用模式不同，在視頻監控系統中，被監控對象無法配合攝像機的角度，所以在背光、逆光等情況下，普通的ISP圖像處理器則無法提供有效的寬動態圖像，從而造成可視圖像質量下降。

　　在高清時代，處理器不僅承載了圖像處理與分析、編解碼壓縮等大量工作，還會嵌入大量的智能分析算法，對海量高清數據進行分析，負擔起更重要的作用。

　　此外，視頻處理器不但支持多格式解碼、多速率多流以及高清多通道功能，而且還可提供音頻、語音以及其它高清視頻編解碼器，可實現更高的靈活性與更低的設計復雜性。

　　視頻處理器支持從D1、720p乃至高達30幀每秒的1080p的全系列產品，從而使客戶能夠構建可擴展的產品線，支持各種編解碼器。ISP軟件實施可提供視頻穩定、面部檢測、噪聲過濾、自動白平衡、自動曝光以及邊緣增強等功能。

　　編碼傳輸

　　除前端采集外，高清編碼及傳輸也是在監控系統中不可缺少的重要環節，高清視頻常見編碼格式有H.264、M-JPEG、MPEG4等格式。

　　在這幾種編碼格式中，H.264是目前最有前途的一種編碼格式，相對于MPEG2、MPEG4而言，其壓縮效率是三種編碼中最高的。H.264標準由國際電信聯盟電信標準化部(ITU-T)和國際標準化組織/國際電工委員會(ISO/IEC)共同研究發布，因此H.264有兩個名稱，一個是沿用ITU-T組織的H.26x名稱，叫“H.264”，另一個則是AVC(高級視頻編碼)。

　　H.264格式的最大特點是在保證畫面質量的情況下，它可以把文件大小控制在MPEG2格式的二分之一甚至三分之一。所以其更高的壓縮比、更好的IP和網絡信道的適應性，在數字視頻通信和存儲領域得到越來越廣泛的應用。但是需要注意的是，H.264獲得優越性能的代價是計算復雜度增加，因此H.264的硬件要求是最高的。

　　目前編碼芯片有以海思為代表的ASIC和以TI為代表的DSP兩大陣營，海思從Hi3510開始，就對監控專用的視頻壓縮技術進行重點研究。在使用H.264壓縮標準下考慮到視頻的時延性和打包的方便性，推出了2M帶寬的720P實時Hi3512高清解決方案，Hi3515芯片方案在此基礎上將性能提升到了1080P@30fps，強化細節效果等等。TI的DSP如達芬奇數字媒體處理器TMS320DM6467，是基于DSP的SOC(片上系統)，集成了300MHz的ARM內核和600MHz的DSP內核，并采用高清視頻協處理器，在執行H.264HP@L4(1080p30fps、1080i60fps、720p60fps)的同步多格式高清編碼、解碼與轉碼方面，表現出色。

　　在傳輸過程中，高清意味著需要更高帶寬。早期，H.264編碼D1(720×576)畫質的碼流為1.5M左右，那么以1080P計算，畫面尺寸約是D1的5倍，簡單計算，碼流也是5倍。因此，H.264編碼的一個1080P高清畫面所用帶寬約為8M，與D1畫質的MPEG2相當。而如今，隨著H.264最高制式H.264Highprofile以及H.265的應用開發，1080P尺寸畫面的碼流也已經可以做到2M左右了，由此可以看出，對于“高清”，網絡傳輸并沒有特別的要求。目前，在一些平安城市或多級聯網的項目中，大都采用專網或者光纖。相比模擬傳輸，數字網絡傳輸高清視頻具有得天獨厚的優勢。

　　目前高清在編碼傳輸中遇到一個最大的問題就是各個廠家雖然都采用H.264編碼但是格式不統一，各家的編解碼設備不能混用，標準不統一，雖然ONVIF的出現使得這一現象有解決辦法，但是由于各家對ONVIF協議的理解和認知層面的差異，即使IPC和平臺都做了對ONVIF的支持，也可能面臨著對接及互訪不成功的現象。

　　高清存儲

　　對于高清平臺存儲來說，存儲的類型一般采用兩種方式：分布式存儲和集中存儲；存儲設備部分，一般會有：NVR網絡視頻錄像機和IPSAN兩種存儲設備。其中NVR作為一個新興的產品，在網絡攝像機尤其是高清攝像機的普及中扮演著非常重要的角色，其主要功能是對網絡視頻流進行錄像、存儲，并提供實時顯示和代理轉發等功能，一般多采用嵌入式架構，硬解碼支持多路網絡標清或者高清攝像機接入。有些廠家的NVR可以支持16路標清或者8路高清網絡攝像機的接入；嵌入式硬解碼，可以實時預覽，錄像；內置硬盤可以存儲；內置代理轉發模塊可以對接入的視頻流進行轉發；此外還帶有VGA、BNC以及HDMI等多種輸出接口可以解碼上墻顯示；此外它還可以作為節點設備，在系統做中做節點監控和分布式存儲；高清存儲的另一個重要設備就是IPSAN。

　　隨著高清的普及，IPSAN在存儲中扮演著越來越重要的角色，尤其是在當今的平安工程建設當中，幾乎都已經采用了直存方式的IPSAN集中存儲。IPSAN通過采用IP構架的以太網傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分攤應用成本，而存儲介質使用的是高可靠的監控級硬盤甚至是企業級硬盤，容量一般是TB級別，隨著4TB硬盤甚至更高容量的產品走入我們視線，大型高清監控系統PB級海量存儲解決方案也得到普遍應用。

　　存儲的可靠性在平安工程中處于相當核心的地位。通過高清監控系統，將會有海量的存儲數據存儲到IPSAN中，而每一路每一時刻的數據對于用戶而言都可能是關鍵核心數據，這就要求IPSAN存儲數據的高可靠性。目前在業界，專業的監控用IPSAN已經占據了大部分網絡視頻監控存儲市場。

　　專業存儲的可靠性體現在多方面，不僅僅有專業的針對數據的監控級或企業級數據硬盤作為數據保護，還有專門的數據備份方案，因為單靠硬盤的穩定性還不能保證數據的不丟失，必須要針對硬盤可能出現故障而采取相應的措施，目前市場上主要采用RAID技術，硬盤熱備份技術來進一步加強多塊硬盤的穩定，另外針對設備本身的冗余方案，如冗余電源、冗余風扇、冗余電池、雙BIOS系統等等，可以保證存儲主機在出現一些硬件故障時能繼續正常工作，當然隨之而來的還會有容災備份方案，這就升華到解決方案級別的存儲方案了，可以在之前所提及的幾種方案均失效的時候給存儲系統以更全面的保護，加之現今提及的云存儲方案，實際上市容災備份方案的升級和衍生，云存儲直接可以避開硬件設備的限制，將所有存儲資源進行云分配，從而從應用層層面對存儲進行可靠性保護。對于存儲系統尤其是高清存儲系統的保護，隨著新技術新理念的不斷深入，存儲數據的零丟失可以說已經成為了平安工程項目體系中的現實目標了。

　　目前高清存儲面臨的一個問題就是在大路數多級聯網的高清項目中，如何降低存儲的成本，一方面這需要壓縮算法的改進，一方面需要硬盤及IPSAN的成本下降。在算法方面，目前已經有廠家在使用H.264或H.265編碼制式，使得單路存儲碼流大大下降：如浙江信產，可以實現2M碼流傳輸720P的高清圖像，使一路高清一小時的存儲空間大約在1.8G左右。

　　而硬件成本的下跌也是IT化的一個趨勢，所以，在IT不斷發展的過程中，存儲質量的提高讓平安工程和高清監控系統的質量有著傲人的成效。

　　平臺控制

　　目前在平臺尤其以大規模高清監控平臺遇到問題最為典型，例如：視頻設備數量龐大；由于項目是分期建設，前端設備的品牌很雜，如何實現統一管理；實施過程中網絡環境多種多樣，非常雜亂；在多級聯網的情況下，還經常涉及到多級聯網的問題，對接起來非常困難；平安工程規模不斷發展，系統的擴容型、維護性如何保證，這些都是平臺控制面臨的非常嚴峻的問題。