百万像素摄像机在江苏成品油管线输油站应用浅析

　　用户需求分析

　　输油站场视频监控系统由输油站场生产场所电视监视系统和场站周界防范电视监控系统两部分组成。其主要用于对站场内工艺设备区、机房等区的生产情况和站区周界进行监视与报警。以实现对输油管道生产现场的远程实时监视，预防有人意外闯入。当发现险情时，能及时给予报警和确认等。

　　按输油工艺站场生产区不同，还可分成防爆区和非防爆区，所以监控摄像机选型应根据现场环境和用户需求慎重选择。同时，合理选择摄像机，对安全生产和经济投资也非常重要。下面将结合工程实际，对输油站场监控摄像机的选择进行分析。

　　在防爆区(泵棚、计量间等狭小区域)，选用固定防爆高清摄像机;在大门口等开阔区域，选用固定非防爆高清摄像机。选择原因如下：

　　· 节约成本。3~4个固定防爆高清摄像机的成本与1个旋转防爆摄像机的成本相当;

　　· 方便监视。防爆场所摄像机一般利用建筑物棚架安装，限于位置，难免有遮挡，只有安装多个摄像机才能不留下死角，所以2台或多台固定摄像机组合使用比一台旋转防爆摄像机更经济，而且更有效;

　　· 故障维修方便。防爆旋转摄像机由于有旋转云台部分，体积大、份量重，活动部分的维护量也比较频繁，根据长期实际经验，防爆旋转摄像机的故障主要在云台部分，相对而言，摄像机、镜头、防护罩出的问题并不是很多，所以选择固定摄像机还是比较经济和合理的;

　　· 图像清晰度及视角表现突出。根据当前技术发展，以200万像素的网络高清防爆摄像机为例，其像素是普通摄像机(35万像素)的6倍左右(如图1所示)，即使电子放大也可以看清图像细节(效果相当于数码相机4~6倍左右的变焦)，而且多点电子变焦也相当于有一定范围的镜头旋转，监视范围也足够，一个百万像素摄像机的图像可以替代三个标清摄像机的图像效果。


 

　　图1  200万像素网络高清摄像机与标清摄像机监控效果比对图

　　百万像素摄像机定义

　　高清定义源自广电行业，按照有关标准，显示比例16﹕9、全帧率，至少能解析1080i(1920×1080)、720P(1280×720)、1080P(1920×1080)分辨率的数字信号，只有满足或超过以上标准的产品才能被归类为高清产品。

　　高清百万像素网络摄像机是指能按大于12FPS 连续采集最大分辨率大于720P(1280×720)，甚至超过Full HD(1080P，1920×1080)到更高的2048×1536画面的网络摄像机。

 
　　满足上文高清定义中提及的高清指扫描线数垂直和水平方向都达到720P数字信号要求，可被理解为高清产品中百万像素级别。如市场上常见的1.3 Megapixel、2.0 Megapixel Video Network Camera等便是所谓的130万或200万像素网络摄像机。

　　百万像素摄像机工作原理

　　采用CMOS传感器作为成像器件加上高清光学镜头，逐行扫描的CMOS可以有效避免隔行扫描摄像机图像的运动模糊和撕裂等问题，画面更加细腻感人。比如某个采用1/3.5" 500万像素逐行扫描高分辨率图像传感器来实现720P、1080P高清。用500万像素CMOS作为百万像素(两百万像素)的信号源，再做后期处理，所得效果一定是百万像素源所无法媲美的。正是基于此，再配合优质的视频压缩算法(H264、MPEG4)和先进的滤波技术，使的IP摄像机具有卓越的图像画质(结构如图2所示)。

　　图2 百万像素摄像机工作原理示意图

　　百万像素摄像机传输、编码压缩方式介绍

　　现今，高清百万像素网络摄像机的信号传输一般有两种：一是为Mono/RAW传输，直接通过模数转换器芯片转换成数字信号不进行任何压缩编码就在网络上传输，直接将数据传输给计算机并借助计算机的处理手段在计算机中显示出来，代表产品如Prosilica GC-Series系列、Basler scout系列高清百万像素网络摄像机;另一种为编码压缩传输。目前百万像素网络摄像机编码压缩方式主要有如下几种。

　　JPEG压缩技术可以说是所有图像压缩技术的基础。它适合静态图像的压缩，直接处理整个画面，压缩倍数为20?80倍，分辨率没有选择的余地。所以要等到整个压缩文件传输完成才开始进行解压缩成影像画面，而这样的方式传输一个高解析画面须耗时数十秒甚至数分钟。

　　MJPEG(Motion JPEG)则是在JPEG基础发展起来的动态图像压缩技术，它只单独的对某一帧进行压缩，而基本不考虑视频流中不同帧之间的变化。通过此压缩技术可获取清晰度很高的视频图像，而且可灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数，并且压缩后的画面还可任意剪接。但它的缺陷也非常明显：其一、丢帧现象严重、实时性差，在保证每路都必须是高清晰的前提下，很难完成实时压缩;其二、压缩效率低，存储占用空间较大。