主頁（http://m.by236.com）：論視頻監(jiān)控攝像系統(tǒng)的清晰度問題

    在現(xiàn)實生活中，我們經(jīng)�？梢钥吹狡胀ㄊ謾C拍攝的圖像質(zhì)量會優(yōu)于多數(shù)公共部門的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這是為什么呢？本文從提出問題，到提供解決方案，論述了視頻監(jiān)控攝像系統(tǒng)的清晰度問題，供讀者參考。

    目前普遍從CCTV模擬視頻系統(tǒng)中截取并放大用于識辨恐怖分子的圖像非常不清晰，質(zhì)量遠遠不如只有基本配置的、最簡單的數(shù)碼攝像機所提供的圖像。在2006年德國舉辦世界杯足球賽期間，幾乎所有球場都還在使用這些已經(jīng)過時的模擬視頻監(jiān)控攝像機來提供安保。只有凱徹斯勞滕賽場采用了目前為止最先進的、高分辨率的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

    只要把這兩種系統(tǒng)提供的圖像作一個簡單比較，就能發(fā)現(xiàn)圖像清晰度的差異有多大：即使一個最簡單的數(shù)碼照相機所存儲的圖像也能達到大約300萬像素，而“傳統(tǒng)”的視頻技術(shù)所提供的像素只是它的1/30，即101000像素或0.1百萬像素。如今有哪位即使是最新手的業(yè)余攝影愛好者還會購買如此低分辨率的模擬攝像機？盡管如此，這種系統(tǒng)直到現(xiàn)在仍然在95%的公共安防系統(tǒng)中被普遍使用。

癥結(jié)所在
    這些用于公共安防的圖像質(zhì)量之所以低劣，原因并不如人們所想像的那樣，是因為受到當今技術(shù)水平的限制，而是因為人們?nèi)藶榈剡x用50年前的電視技術(shù)標準來部署系統(tǒng)。這種系統(tǒng)所提供的實時圖像最高不會超過40萬像素。再由于技術(shù)和成本的制約，這些系統(tǒng)的圖像在存儲時像素被進一步降低到1/4，即只有10萬像素。這樣一來，把圖像局部放大用以識別罪犯面部特征就幾乎不可能了。

    不管是哪個廠家生產(chǎn)的，模擬視頻攝像機能提供的最高分辨率是40萬像素。既然如此，為什么我們不以40萬像素的分辨率保存原始圖像，而只有10萬像素呢？雖然也有一些錄像機可以按40萬像素的分辨率保存圖像，但這些設(shè)備成本太高，且清晰度也不足以用于人臉識別。這也歸結(jié)于早已過時的電視技術(shù)標準——視頻流以“半幀”傳輸。恰如其名，清晰度也只有一半。由這樣隔行掃描生成的兩個半幀組合起來的圖像必然會導致快速移動物體的圖像產(chǎn)生邊緣模糊，也即梳狀失真，而移動物體恰恰是安防監(jiān)控所要重點關(guān)注的對象。

    CIF格式圖像的10萬像素是怎樣計算而來的？模擬視頻攝像機提供的圖像有576線，即縱向有576行。它由兩個半幀組成。每個半幀為288線，隔行顯示。這兩個半幀被相繼攝錄后逐幀傳輸。由于技術(shù)和成本的限制，目前95%的系統(tǒng)只對一個半幀進行數(shù)字化處理并存儲。為了使寬高比適中，288線中的每一行被分成352個水平像素。這樣就生成了一個具有352×288=101000像素（相當于10萬像素）的CIF格式圖像。

問題頻出
    那么使用2CIF或4CIF格式是否能使圖像更清晰呢？答案是：2CIF或4CIF格式雖然成倍地增加了像素，但并不能有效地提高圖像的清晰度。2CIF格式的圖像縱向也只有288線，但每行的水平像素卻翻了一倍，即704個水平像素。因此，圖像像素大約為20萬像素。雖然每一行的像素增加了，但由于整幅圖像中每隔一行即被忽視，因此，仍然丟失了大量重要信息。所以，我們看到的圖像恰如其名只是半幀或半圖。

    4CIF格式的圖像由兩個時間上連續(xù)的隔行掃描半圖像拼合而成，這種格式的實際像素達到704×576=40萬，但由于兩個半幀是在不同瞬間生成的，所以行與行之間會發(fā)生錯位（如圖1所示）。這樣會導致所謂的梳狀失真，這就是4CIF格式很難在實際系統(tǒng)中得到應(yīng)用的原因。即使在德國世界杯足球賽這樣的重要場合，也只存儲CIF或2CIF半幀圖像。

    現(xiàn)有的視頻技術(shù)還存在一個問題，那就是回放或存儲圖像時刷新率（幀頻）很低。同樣由于技術(shù)和成本的原因，95%的現(xiàn)有系統(tǒng)不會超過每秒1到3幀的幀頻范圍。由于“快照”的刷新率太低，所以罪犯面對攝像機的瞬間很難碰巧有圖像被拍攝下來，即很難找到可用于面部識別的圖像。

    幀頻之所以這樣低，是因為一個視頻存儲設(shè)備（通常是一臺帶視頻管理軟件的計算機）要負責對多臺攝像機攝錄的視頻進行數(shù)字化和存儲。一臺計算機的計算能力一般只夠兩臺模擬攝像機之用，因此當需要存儲的攝像機超過兩臺時，幀頻就必須相應(yīng)降低。由于計算機有限的處理能力，所以MPEG-4視頻格式也不適于攝錄高分辨率視頻——計算機的處理能力是絕對無法應(yīng)對多臺攝像機的。

    為何不使用分辨率更高的攝像機？為什么傳統(tǒng)攝像機生產(chǎn)商不在他們的攝像機中使用分辨率更高的圖像傳感器？答案很簡單，但不令人愉快：這些系統(tǒng)所依托的技術(shù)標準已經(jīng)有五十年的歷史了，讓傳統(tǒng)的視頻傳輸線纜處理高分辨率的圖像，從技術(shù)角度講是根本不可能的。這個過時的標準最后導致整個視頻行業(yè)技術(shù)上停止不前，經(jīng)濟上蒙受損失�？紤]到公眾利益，技術(shù)革新勢在必行。