高清影响图像处理技术升级

　　安防行业在中国已有30多年的历史，中国的许多做安防的企业在不断体现出产品的价值所在。30多年来，从以前的人工看守到如今网络时代的电脑监控，对于一个做安防的企业来说在技术上已经在不断的提升，从标清到高清再到全高清的历程。对于每个人而言，平安是幸福生活最基本的要素之一，而如何保障平安生活，无疑需要时刻有一双慧眼的保护。无论是生活安全的监控、突发时间的预警、交通违章情况和流量监控还是重点场所的安全保障，甚至三林火险监控、边界和领海各种情况的监控等，都需要先进的视频监控。

　　高清的关键技术与优势

　　所谓的标清，是物理分辨率在720P立下的一种视频格式。720P是指视频的垂直分辨率为720线逐行扫描。具体的说，是指分辨率在400左右的VCD、DVD、电视节目等“标清”视屏格式，即标准清晰度。而物理分辨率达到720P以上的成为高清，简称HD。高清摄像机从早起的720P分辨率已逐步发展到当前的全高清段，即支持1080P制式。高清摄像机与早期的标清摄像机相比，已存在了明显的区别和发展。

　　视频监控标清摄像机输出模拟信号，而高清色号相机基本为数字信号。在标清模拟信号数字化后，存在Interlace现象，一般而言，标清的数字视频信号其图像效果，无论主观还是客观指标，都不如原模拟信号，模拟视频信号数字化仅仅解决网络和硬盘存储等客观需求。而高清摄像机信号本质上为数字信号，不存在模拟信号变换为数字信号的问题。图像分辨率的大幅提升，带来技术上量变到质变的飞跃，可大幅提升视频主观效果，图质更加接近自然本色。随着视频 向高清演进，对摄像机CPU（DSP）处理的能力的要求大幅提升，并高于图像分辨率提高的比例，这是标清无法比拟的。

　　由于高清摄像机本身输出数字化视频信号，传统的视频监控摄像机应用模式将发生重大的变化。标清摄像机必需配合DVS/DVR等，而高清摄像机可直接完成视频的编解码，这样高清系统将更加的被简化和集成。IP高清摄像机是由CCD或SMOS成像器件，完成光学图像转换为电学信号，输出电子图像信号。AFE，模拟前端，用于CCD成像时，将CCD图像信号数字化，并出生CCD控制时序。而对于CMOS型成像器件，可直接输出数字信号，故不需要AFE模拟前端。其中，CPU作为整个高清摄像机器件，其主要完成图像信号处理和图像信号编解码（编解码为MPEG4、H。264标准图像数据等）。早期的CPU即DSP（Digital Signal Processor），主要完成图像信号处理，如：透镜校正、comma校正、边缘校正、自动画曝光、自动聚焦、自动黑白平衡、防抖等处理及控制。这其中IP高清摄像机的CPU还要完成图像的编码压缩，再经IP网络输出，而HD-SDI高清摄像机不经编码压缩即原始数字信号经HDMI或HD-SDI口输出。总体说，CPU除图像处理和编码功能外，还要完成高清摄像机系统控制及计算，充作整体系统的中央处理器。

　　DSP介绍及未来的趋势

　　 20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术（DSP）处理技术应运而生并得到了迅速的发展。DSP是一门设计许多学科而有广泛应用于许多领域的新兴学科。DSP数字信号处理是一种通过许多数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信领域得到极为广泛的应用。DSP，一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可大每秒数以千万复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

　　微处理器成本比较低，主要执行智能定向控制任务的通行处理器能很好的执行智能控制任务，但是数字信号处理功能很差。而DSP的功能正好与之相法。在许多应用中匀需要同时具有智能控制和数字信号处理两种能力，如数字蜂窝电话就需要监测和声音处理功能。因此，把DSP和微处理器结合起来，用单一芯片的处理器实现这两种功能，将加速个人通讯机、智能电话、无线网络产品的开发，同时简化设计，减小PCB体积，降低功耗和整体系统的成本。DSP在未来的发展中，多通道结构和单指令多重数据、特大指令组将在新的高性能处理器中将占据主导的地位。

　　影响监控图像处理技术的几要素

　　回顾数字视频监控的发展历程，数字音频压缩技术的发展导致了压缩标准的制定，于是在高速数字信号处理器（DSP）上得以实现和应用。DSP得天独厚的高性能的低功率的软件编程的特性使之成为嵌入式数字音频压缩的理想处理平台，而在高速通用DSP芯片上集成多个视频接口以及丰富的外围接口，就成为数字媒体处理器。数字视频监控产品的推陈出新得益于核心处理平台的升级换代，其中数字媒体处理器发挥了重要的作用。单片的通用DSP可以很好的实现视频数字压缩或智能视频数字分析处理工作，但还需要在外围接视频接口和前端或后端处理设备，因此系统比较复杂。然而，趋势总是由市场的需求所推动的。视频监控市场对设备的要求越来越高。高清、网络化、智能化、安全化、分工化都已成为客户的需求，不同的客户对产品的有这不同的要求。

　　网络化

　　消费型客户的需求量较大对高清需求不多，售价低，以公众互联网布线为主；而项目客户则需求量较少，对高清需求较多，但售价高，且多半以内网/专网布线为主。

　　智能化

　　如今的摄像机除了传统云台控制摄像头转向/缩放功能外，智能影音分析（前端及后端）的应用需求也将越来越多。智能影音分析软件，如移动动物/人脸追踪、危险物（静态物体）监控、火灾监测、门禁人员/车辆计数等。大部分智能影音分析都在后端实施，如中控系统，或是软件离线分析，但也有一些智能影音分析功能逐渐开始内置在前端（摄像头）进行重要事件监测及数据分析。

　　高清化

　　目前市场需求的起始规格为720P30，进阶规格则为720P60或1080P30.而有些应用，如车牌辨识，甚至需要1080P60或是更高的规格。为了满足高清化需求，传感器技术也逐渐走向高阶CMOS(1.5M,2M,5M等)，而CMOS在高动态和低照度方面也已经赶上CC的水平。另外，高阶影像处理器（ISP）、高阶编码技术（H.264）及高分辨率镜头也是重要的技术发展方向。

　　(作者单位：深圳市亿维锐创科技有限公司)