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淺談視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)主流技術(shù)
2020年04月24日 10:31:31來源：中國安防行業(yè)網(wǎng)點(diǎn)擊量：38463
導(dǎo)讀攝像機(jī)作為視頻監(jiān)控的重要核心設(shè)備之一，從第一代攝像機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)取得了巨大的發(fā)展。從黑白到彩色，從普通攝像機(jī)到目前的一體機(jī)、智能攝像機(jī)，寬動(dòng)態(tài)，低照度、分辨率、信噪比等技術(shù)指標(biāo)迅速提升，但其基本原理基本沒有改變。目前攝像機(jī)中主流技術(shù)涉及寬動(dòng)態(tài)、智能分析、高清以及低照度等。
　　【安防展覽網(wǎng) 市場(chǎng)分析】 攝像機(jī)作為視頻監(jiān)控的重要核心設(shè)備之一，從第一代攝像機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)取得了巨大的發(fā)展。從黑白到彩色，從普通攝像機(jī)到目前的一體機(jī)、智能攝像機(jī)，寬動(dòng)態(tài)，低照度、分辨率、信噪比等技術(shù)指標(biāo)迅速提升，但其基本原理基本沒有改變。目前攝像機(jī)中主流技術(shù)涉及寬動(dòng)態(tài)、智能分析、高清以及低照度等。
 
　　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)。肉眼可辨別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，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)。
 
　　智能分析
 
　　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，幾乎所有的主流廠家攝像機(jī)標(biāo)配的智能功能都超過10余種，當(dāng)然目前這些智能功能的標(biāo)配絕大多數(shù)僅局限于中行業(yè)產(chǎn)品中。
 
　　1、診斷類智能分析。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。
 
　　2、識(shí)別類智能分析。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)。
 
　　3、行為類智能分析。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。
 
　　隨著算力的提升，前端攝像機(jī)通過內(nèi)置人工智能芯片，可實(shí)時(shí)分析視頻內(nèi)容，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)對(duì)象，識(shí)別人、車屬性信息，并通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到后端人工智能的中心數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)。
 
　　目前，人臉身份確認(rèn)、車輛識(shí)別應(yīng)用、視頻結(jié)構(gòu)化、行為分析已經(jīng)較為常見。
 
　　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，高清攝像機(jī)快速發(fā)展，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。
 
　　目前以4K、8K為代表的超高清成為各廠家的標(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)。
 
　　低照度
 
　　行業(yè)內(nèi)公認(rèn)0.001Lux及以下稱之為星光級(jí)攝像機(jī)，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利用大光圈鏡頭、選用大靶面?zhèn)鞲衅饕约傲己玫膱D像處理技術(shù)等幾個(gè)方面等幾個(gè)方面進(jìn)行提升。
 
　　當(dāng)前出現(xiàn)了以AI超微光技術(shù)為代表，通過對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景目標(biāo)圖像要求的提煉，采集了海量夜間低照情況下車輛卡口、車輛電警、人員卡口以及全結(jié)構(gòu)化攝像機(jī)的圖像樣本與模擬數(shù)據(jù)，并針對(duì)性的進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，設(shè)計(jì)了一套從采集、標(biāo)圖、訓(xùn)練以及模型轉(zhuǎn)化的端到端的深度學(xué)習(xí)模型。另外還有超星光、黑光、極光等技術(shù)。
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