4K，安防监控的高清之路

□文/陈朝召

从第一块电子显示设备问世，人们对色彩和清晰度的追求就从未停止。成像技术的大幅提升，使得显示设备所支持的分辨率越来越高清，而4K这个概念，在消费行业早已不是一个新鲜的话题。当下随着各种项目需求和硬件成本的下降，安防——这个占据着视频领域半壁江山的大行业，4K技术也成为新的引爆按钮，为安防行业拓展出一片蓝海。

什么是4K技术

所谓的4K技术，又称UHD，是一种分辨率更高的超高清显示规格，4K的名称得自其横向分辨率约为4000像素。按照国际通讯联盟（ITU）定义的标准，4K的分辨率为3840*2160，长宽比为16：9。按照这个标准，该规格下显示设备的逐行扫描线可达到2160，即我们常说的2160P。标准的4K分辨率下，像素点总数可以达到800万，而以往的FHD（全高清）是指1920×1080，则是200万级别像素点，前者是后者的4倍。

4K摄像机的优势及安防领域的应用

4K的高分辨率可以获取更图像细节。作为采集源头，4K超高清摄像机可以很好的纵览全局，当随机事件发生，各个业务部门可以用同一台摄像机在同一幅图像中找到各自感兴趣的点，经过多级放大后，仍能得到高清的细节画面。因此4K摄像机可以在不改变摄像机数量、焦距、角度的条件下，进行全天候、全场景下的监控。4K画面的丰富细节，可以让我们各个业务部门进行信息共享，同一个场景下，不用为了看清不同区域而架设多台摄像机，另一方面也节约投资成本。让可视化管理更高效、联动响应更及时、安全系统更有保障。

在消费类市场，4K技术很早已进入了人们的生活。应用于4K超高清电视、4K的高清医疗影像展示、4K超高清的赛事盛况直播等等，都给人们带来了超高清的生活体验和更多智能化的应用。而在安防监控领域，随着H.265编码技术的普及、4K编码的低成本芯片的推出以及支持800万像素的CMOS传感器的推出，4K技术慢慢也有了用武之地步，目前，平安城市的全景监控、超宽车道的监控、公安GIS地图的指挥调度中等等已有了4K摄像机的声影。4K带来的变革是多方面的，一方面它给我们带来视频分辨率上超高清、极清的体验，另一方面，它可以改变我们传统的监控应用模式。之前我们都是通过录像回放的方式来查找线索，而现在，我们可以截取单张4K监控画面，进行多级放大后获取我们想要的信息，因为4K最大的优势，就在于图像放大4倍后仍能得到1080p的全高清画面。

4K监控的发展方向

从前端来看，4K摄像机的超高分辨率带来的高清体验已经受到了用户的认可，但低照度效果却不尽人意，主要原因是现有的4K图像传感器的像素尺寸通常较小，导致单个像素的进光量比传统低分辨率图像传感器大大减少，造成感光能力的急剧下降，满足不了低照度场景的监控需求。但万事都有个例外，近期，浙江大华技术股份有限公司推出了一款4K超星光级摄像机DHIPC-HF81239F。该设备最大可输出4096*2776@25fps实时监控画面，低照效果超越现有200W超星光摄像机，可说完美兼顾了高清和低照度两种需求，在夜晚场景，也能实现图像清晰，色彩还原真实。该摄像机同时支持140dB宽动态，配合图像多级降噪和强光抑制功能，在黑夜中也能清晰捕捉车牌，看清车身颜色细节，提供昼夜24小时高清监控，可以说全方位无弱点。达到以上效果，首先得益于其采用了一颗4/3英寸超大靶面4K CMOS传感器，像素大小比现有最低照度200W超星光图像传感器更大，同时还采用了背照式像素结构，进一步减少入射光在像素级的损失，再配合大光圈镜头和出色的图像降噪技术，成就其出色的夜间成像效果，达到比星光更加极致的夜视效果，色彩还原准确自然，人像效果清晰可见，画质在暗夜环境下依然细腻。

近来AI技术大爆发，人工智能技术被越来越多的厂商引用到监控摄像机中来，4K对智能算法的也有着重要的提升作用。因为智能的根本是算法，而对算法来说，单位面积下的像素点直接影响到算法的准确性，高分辨率能够提供更精细的数据分析。大华所推出的一款人脸识别摄像机HF8841F-FD正是利用了这一点。该设备可输出800万(3840×2160)@30fps的画质。假设安装场景固定，目前200W的人脸摄像机能抓拍到人脸的范围大概是2米左右，而采用HF8841F-FD，可将识别宽度提高到4-5米左右。如果取像距离一样，那么在800W分辨率的支持下，抓到的人脸特征点就会比200W多，对于算法的比对也是有绝对优势的。

如果说，电视领域中标清到高清的发展，其实质是分辨率的变化，高清仅仅是像素点的增加，与之相关的其他技术标准都是延续着标清时代。那么，安防行业的后高清时代就不仅是像素点的增加，为超高清摄像机产品中嵌入“聪明”的技术，结合丰富的智能应用业务，向智慧高清方向发展，利用超高清的分辨率可以挖掘出更多有效价值的监控数据。智能高清必将是发展之趋势。