淺談監(jiān)控攝像機(jī)的5大主流技術(shù)

數(shù)字寬動態(tài)并沒有達(dá)到真正意義上的擴(kuò)大成像動態(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)際上計算機(jī)卻可以區(qū)分非常微弱的灰度差異，數(shù)字寬動態(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)在單一時間內(nèi)曝光兩次，一次長曝光（低快門），一次短曝光（高快門）。

所以每一點(diǎn)都有兩個數(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)字寬動態(tài)還是雙快門寬動態(tài)，其寬動態(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)，其動態(tài)范圍即可到達(dá)120dB甚至140dB。寬動態(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)配寬動態(tài)功能，已經(jīng)成為各IPC廠商的共識。

隨著近幾年國內(nèi)霧霾天氣環(huán)境的惡化，市場對于透霧攝像機(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，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，同時能夠大幅提升圖像透霧效果。

高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)從2011年推出的移動偵測、視頻遮擋等兩三個智能分析功能，發(fā)展到如今，幾乎所有的主流廠家高清網(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視頻圖像出現(xiàn)的黑屏、模糊、云臺失控、畫面凍結(jié)等常見的攝像頭故障、視頻信號干擾如場景變更、物品遺留/消失等進(jìn)行準(zhǔn)確分析、判斷和報警。診斷類智能分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來較為簡單，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、識別類智能分析。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的這項技術(shù)偏向于對靜態(tài)場景的分析處理，通過圖像識別、圖像比對及模式匹配等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對人、車、物等相關(guān)特征信息的提取與分析。在對車的識別分析應(yīng)用上主要是車牌識別技術(shù)。車牌識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各停車場出入口、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)該項技術(shù)側(cè)重于對動態(tài)場景的分析處理。典型的功能有：車輛逆行、防區(qū)入侵檢測、人員聚焦檢測、絆線穿越檢測、快速移動、人員徘徊檢測和客流統(tǒng)計等。移動偵測（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)動變化來進(jìn)行判別，由于是二維的圖像智能分析，誤報較高，無法識別移動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，行為類和識別類智能分析的準(zhǔn)確率普遍不高。

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”、“長三角”、“環(huán)渤海”主流安企中，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。對用戶而言，4K不僅僅是對視覺的體驗(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)拍攝相同視場角下的同一場景，4K攝像機(jī)會用4倍于1080P攝像機(jī)所用的信息量去還原場景，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)確率就能上升一個臺階，而且也會有更豐富更令人驚喜的智能應(yīng)用得到實(shí)現(xiàn)。

行業(yè)內(nèi)公認(rèn)0.001Lux及以下稱之為星光級攝像機(jī)，最具代表性的星光級攝像機(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，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，通過對前后兩幀的圖像進(jìn)行對比篩選處理，從而將噪點(diǎn)位置找出，對其進(jìn)行增益控制，3D數(shù)字降噪功能能夠降低弱信號圖像的噪波干擾。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)字降噪通過對比相鄰的幾幀圖像，將不重疊的信息（即噪波）自動濾出，采用3D降噪的攝像機(jī)，圖像噪點(diǎn)會明顯減少，圖像會更加清晰透徹，從而顯示出比較純凈細(xì)膩的畫面。