高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)有哪一些主流的技術(shù)
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寬動(dòng)態(tài)
數(shù)字寬動(dòng)態(tài)并沒有達(dá)到真正意義上的擴(kuò)大成像動(dòng)態(tài)范圍的目的,而是通過軟件的圖像后處理算法提高了局部區(qū)域的對(duì)比度,一般由攝像機(jī)ISP模組實(shí)現(xiàn)。我們?nèi)庋劭杀鎰e的灰階范圍十分有限,而實(shí)際上計(jì)算機(jī)卻可以區(qū)分非常微弱的灰度差異,數(shù)字寬動(dòng)態(tài)正是通過圖像處理算法將這些微弱的差異增強(qiáng)到肉眼足以區(qū)分。之后在CCD硬件技術(shù)基礎(chǔ)上出現(xiàn)了雙幀合成寬動(dòng)態(tài),解決方法就是用一顆CCD,但是上面的每一點(diǎn)在單一時(shí)間內(nèi)曝光兩次,一次長(zhǎng)曝光(低快門),一次短曝光(高快門)。
所以每一點(diǎn)都有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出,就叫“雙輸出CCD”,利用DSP特有的圖像處理算法,將兩幅圖像當(dāng)中亮度適當(dāng)?shù)牟糠址謩e切割下來,最后進(jìn)行疊加合成并輸出一幅明暗區(qū)域都清晰可見的圖像。無論是數(shù)字寬動(dòng)態(tài)還是雙快門寬動(dòng)態(tài),其寬動(dòng)態(tài)效果均不理想。
隨著DSP和CMOS技術(shù)的演進(jìn),DPS采用的是每一個(gè)像素單獨(dú)曝光和控制技術(shù),加之利用CMOS傳感器采集的多幀畫面合成一幅完整圖像的線性疊加,相比于CCD的兩次曝光成像有了更高的動(dòng)態(tài)范圍。從數(shù)值上來說,采用DPS技術(shù)的CMOS攝像機(jī)就目前的處理技術(shù),其動(dòng)態(tài)范圍即可到達(dá)120dB甚至140dB。寬動(dòng)態(tài)技術(shù)已經(jīng)成為衡量一款攝像機(jī)性能的重要指標(biāo)。就目前來看,標(biāo)配寬動(dòng)態(tài)功能,已經(jīng)成為各IPC廠商的共識(shí)。
透霧
隨著近幾年國(guó)內(nèi)霧霾天氣環(huán)境的惡化,市場(chǎng)對(duì)于透霧攝像機(jī)的需求非常強(qiáng)烈,由于光學(xué)透霧鏡頭較為昂貴,為了降低透霧攝像機(jī)的身價(jià),也為了實(shí)現(xiàn)更好的透霧效果,主流IPC廠家都開始在攝像機(jī)視頻圖像透霧算法技術(shù)上做研究,算法透霧可根據(jù)物理上霧霾的形成模型,通過局部區(qū)域灰白程度判斷霧霾的濃度,從而復(fù)原出清晰的無霧霾圖像。算法透霧能夠保留圖像的原有色彩,同時(shí)能夠大幅提升圖像透霧效果。
智能分析
高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)從2011年推出的移動(dòng)偵測(cè)、視頻遮擋等兩三個(gè)智能分析功能,發(fā)展到如今,幾乎所有的主流安防廠家高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)標(biāo)配的智能功能都超過10種,當(dāng)然目前這些智能功能的標(biāo)配絕大多數(shù)僅局限于中高端行業(yè)產(chǎn)品中。按市場(chǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用來分,這些智能分析功能可以分為如下幾點(diǎn):
1、診斷類智能分析。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的診斷類智能分析主要是針對(duì)視頻圖像出現(xiàn)的黑屏、模糊、云臺(tái)失控、畫面凍結(jié)等常見的攝像頭故障、視頻信號(hào)干擾如場(chǎng)景變更、物品遺留/消失等進(jìn)行準(zhǔn)確分析、判斷和報(bào)警。診斷類智能分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來較為簡(jiǎn)單,通常這些智能功能都集成在前端,當(dāng)然后端如NVR也有做類似這樣的診斷類智能功能。
2、識(shí)別類智能分析。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的這項(xiàng)技術(shù)偏向于對(duì)靜態(tài)場(chǎng)景的分析處理,通過圖像識(shí)別、圖像比對(duì)及模式匹配等核心技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)人、車、物等相關(guān)特征信息的提取與分析。在對(duì)車的識(shí)別分析應(yīng)用上主要是車牌識(shí)別技術(shù)。車牌識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各停車場(chǎng)出入口、高速公路收費(fèi)站等地,近些年更是發(fā)展迅速:配合交通電子卡口系統(tǒng),車牌識(shí)別技術(shù)被大量用于車輛交通違章的抓拍,有效降低了車輛交通違章數(shù)量,大大減少了交通事故的發(fā)生。
3、行為類智能分析。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)該項(xiàng)技術(shù)側(cè)重于對(duì)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的分析處理。典型的功能有:車輛逆行、防區(qū)入侵檢測(cè)、人員聚焦檢測(cè)、絆線穿越檢測(cè)、快速移動(dòng)、人員徘徊檢測(cè)和客流統(tǒng)計(jì)等。移動(dòng)偵測(cè)(VMD)是該類智能分析中的“早期智能”,VMD依據(jù)視頻畫面中像素塊的運(yùn)動(dòng)變化來進(jìn)行判別,由于是二維的圖像智能分析,誤報(bào)較高,無法識(shí)別移動(dòng)的像素塊是干擾還是目標(biāo),再加上各安防廠家之間的算法技術(shù)差異,行為類和識(shí)別類智能分析的準(zhǔn)確率普遍不高。
高像素
2010年高清元年推出的還只是720P高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),一直到2012年,主流安企高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還是以130萬和200萬為主,300以上像素還很少。隨著CMOS技術(shù)的引入,高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)像吃了一劑強(qiáng)心針,在2013年后,300萬、400萬、500萬、600萬、1200萬像素的攝像機(jī)像雨后春筍一般冒上來,這就是技術(shù)的創(chuàng)新帶來了產(chǎn)品體系的創(chuàng)新。在現(xiàn)有“珠三角”、“長(zhǎng)三角”、“環(huán)渤?!敝髁靼财笾?,幾乎高像素成為各廠家的標(biāo)配,甚至4K成為各廠家的標(biāo)配。對(duì)用戶而言,4K不僅僅是對(duì)視覺的體驗(yàn)和享受,而是4K的分辨率是1080P的4倍,如果用4K攝像機(jī)和1080P攝像機(jī)拍攝相同視場(chǎng)角下的同一場(chǎng)景,4K攝像機(jī)會(huì)用4倍于1080P攝像機(jī)所用的信息量去還原場(chǎng)景,畫面自然更清晰、更貼近真實(shí)。從“用”的角度來講,由于4K畫面的信息量是1080P的四倍,基于更多的信息量,就能實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的智能分析,4K一旦大規(guī)模部署,智能分析的準(zhǔn)確率就能上升一個(gè)臺(tái)階,而且也會(huì)有更豐富更令人驚喜的智能應(yīng)用得到實(shí)現(xiàn)。
星光級(jí)
行業(yè)內(nèi)公認(rèn)0.001Lux及以下稱之為星光級(jí)攝像機(jī),最具代表性的星光級(jí)攝像機(jī)就是TI DM8127/安霸S2+索尼IMX185硬件方案,目前廣泛應(yīng)用于平安城市、金融、酒店樓宇、平安村居、港口、高速公路等項(xiàng)目中,無需大規(guī)模安裝補(bǔ)光照明設(shè)施,就可以得到較好的夜間高清彩色監(jiān)控畫面需求。星光級(jí)照度監(jiān)控技術(shù)主要受鏡頭、圖像傳感器、后端圖像處理技術(shù)等因素的影響,各安企廠家也都是從以下幾個(gè)方面進(jìn)行提升:
1、利用大光圈鏡頭:鏡頭是攝像部件的重要組成部份,它在低照監(jiān)控應(yīng)用技術(shù)上的作用是為攝像機(jī)聚焦被攝目標(biāo)的光線,這里的低照應(yīng)用與技術(shù)關(guān)鍵在于鏡頭的口徑越大其進(jìn)光量也會(huì)越大,也就是鏡頭光圈的增大可有效提升進(jìn)光量,從而使攝像機(jī)獲得理想的低照度效果。
2、選用大靶面?zhèn)鞲衅鳎簲z像機(jī)的本質(zhì)就是把光能轉(zhuǎn)化為電能,而量化的核心部件是傳感器,傳感器的作用就是把傳到它身上的不同強(qiáng)度的光線進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換成電壓信息最終生成數(shù)字圖像信息。而傳感器上接收光線的部位自然是核心中的核心。如果相同分辨率的攝像機(jī),圖像傳感器靶面面積越大,則其單位像素進(jìn)光量就越大,抑制噪點(diǎn)能力越強(qiáng),低照度拍攝時(shí),成像畫質(zhì)也越好。
3、良好的圖像處理技術(shù):以往的攝像機(jī)采用傳統(tǒng)的2D算法來實(shí)現(xiàn)降噪功能,而現(xiàn)在采用的3D降噪技術(shù),在原有的幀內(nèi)降噪基礎(chǔ)上,通過對(duì)前后兩幀的圖像進(jìn)行對(duì)比篩選處理,從而將噪點(diǎn)位置找出,對(duì)其進(jìn)行增益控制,3D數(shù)字降噪功能能夠降低弱信號(hào)圖像的噪波干擾。由于圖像噪波的出現(xiàn)是隨機(jī)的,因此每一幀圖像出現(xiàn)的噪波是不相同的。3D數(shù)字降噪通過對(duì)比相鄰的幾幀圖像,將不重疊的信息(即噪波)自動(dòng)濾出,采用3D降噪的攝像機(jī),圖像噪點(diǎn)會(huì)明顯減少,圖像會(huì)更加清晰透徹,從而顯示出比較純凈細(xì)膩的畫面。