隨著人們對(duì)公共和個(gè)人安全需求的日益增長(zhǎng)，視頻監(jiān)控越來(lái)越受到重視。據(jù)《中國(guó)安防行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》報(bào)告，到2015年，安防產(chǎn)業(yè)規(guī)?？偖a(chǎn)值達(dá)到5000億元，其中視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)值將達(dá)到1100億元。另?yè)?jù)ResearchandMarkets最新報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)在2013年~2018年期間，復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到25%左右，到2018年底，全球視頻監(jiān)控的收入將會(huì)增長(zhǎng)3倍左右，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控市場(chǎng)的收入將增長(zhǎng)近4倍，這足可見(jiàn)視頻監(jiān)控在中國(guó)的市場(chǎng)前景廣闊，國(guó)內(nèi)視頻監(jiān)控市場(chǎng)蘊(yùn)藏著巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。
視頻監(jiān)控這個(gè)“蛋糕”看似很大，但要真正吃到卻并不容易，特別是近幾年來(lái)視頻監(jiān)控逐步在向高清化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，這就需要企業(yè)更加重視技術(shù)和研發(fā)實(shí)力。隨著視頻監(jiān)控應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，用戶(hù)對(duì)視頻監(jiān)控平臺(tái)的性能、壽命、可靠性和穩(wěn)定性的要求也變得多元化和專(zhuān)業(yè)化，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)難度會(huì)進(jìn)一步加大。而據(jù)參加本次技術(shù)沙龍的一位工程師介紹，他了解的情況是，國(guó)內(nèi)目前做視頻監(jiān)控的企業(yè)大都不具備獨(dú)立開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的能力，技術(shù)部門(mén)一般都是調(diào)試和測(cè)試工程師，具備ISP工程師都很少。這樣看來(lái)，要想在視頻監(jiān)控市場(chǎng)分一杯羹，國(guó)內(nèi)的視頻監(jiān)控企業(yè)必須要考慮下如何提升自己的技術(shù)水平。
視頻監(jiān)控會(huì)涉及多種技術(shù)，一個(gè)視頻監(jiān)控方案主要包括圖像采集、圖像預(yù)處理、圖像處理與傳輸、圖像顯示及圖像管理等。而在整個(gè)視頻監(jiān)控領(lǐng)域中，最難點(diǎn)在于圖像的處理。圖像處理對(duì)于整個(gè)視頻監(jiān)控方案來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)艱巨而又關(guān)鍵的任務(wù)，直接決定了后續(xù)圖像分析的準(zhǔn)確性和便捷性。
圖像處理的一般步驟包括前處理和后處理。前處理需要有一個(gè)合適的曝光，這樣會(huì)涉及到一個(gè)自動(dòng)曝光算法。后處理的步驟比較多，有白平衡校正，插值，色再現(xiàn)，伽瑪校正，降噪、邊緣增強(qiáng)和偽彩色抑制。由于步驟比較多，數(shù)據(jù)計(jì)算量大，故圖像處理的過(guò)程(ISP)，一般由硬件模塊完成，或者用FPGA實(shí)現(xiàn)。也有一些廠商用專(zhuān)用芯片的ISP來(lái)處理，比如TI的達(dá)芬奇，海思的Hi系列SoC等。各芯片廠家的ISP流程大致相同，ISP的幾個(gè)環(huán)節(jié)(白平衡校正、色再現(xiàn)、伽瑪校正、偽彩色抑制)都是簡(jiǎn)單而透明的。真正有技術(shù)難點(diǎn)的環(huán)節(jié)是CFA插值、寬動(dòng)態(tài)、噪聲濾波和邊緣增強(qiáng)，這個(gè)才是各廠家技術(shù)實(shí)力的區(qū)別所在。
CFA插值是把原始圖像每個(gè)像素點(diǎn)單一的顏色都再增加另外兩個(gè)顏色，形成一個(gè)包含有RGB顏色的像素點(diǎn)，數(shù)據(jù)量增至三倍。該方法的研究始于1976年，目前還在持續(xù)研究發(fā)展中。CFA插值的難點(diǎn)在于：保留圖像的細(xì)節(jié)、正確還原色彩、不產(chǎn)生虛假色、不增加噪點(diǎn)、沒(méi)有摩爾紋效應(yīng)、運(yùn)算量小且可以硬件實(shí)現(xiàn)。這些條件之間往往互相制約，實(shí)際的算法都是在滿(mǎn)足應(yīng)用的前提下作了折衷。
噪聲濾波是一種圖像平滑技術(shù)，它抑制噪點(diǎn)的同時(shí)也會(huì)對(duì)細(xì)節(jié)造成損失。降噪算法就在于如何有效去除噪點(diǎn)而保留邊緣。通常，會(huì)按不同的亮度等級(jí)，來(lái)檢測(cè)噪點(diǎn)和使用不同降噪強(qiáng)度。一般地，一張圖像在高亮度和低亮度的地方，可以進(jìn)行高強(qiáng)度的濾波。
由于原始圖像的邊緣和細(xì)節(jié)往往是不盡人意的，再加上降噪平滑，所以后端要有邊緣增強(qiáng)的模塊。邊緣增強(qiáng)只對(duì)亮度分量進(jìn)行增強(qiáng)。它的算法原理一般是用拉普拉斯算子提取出邊緣信息來(lái)，然后根據(jù)邊緣的大小和正負(fù)，來(lái)決定增加或減少多少亮度值，來(lái)達(dá)到增加細(xì)節(jié)的目的。
以交通路口的測(cè)光舉例來(lái)說(shuō)，由于在交通路口我們需要知道到底是哪輛車(chē)違章了，所以會(huì)更加關(guān)注車(chē)輛本身及車(chē)牌號(hào)碼，而路邊的花草樹(shù)木我們并不關(guān)心，要達(dá)到這個(gè)目的，我們就可以把車(chē)和顯示車(chē)牌的路中間區(qū)域給較大的權(quán)重，使之亮度符合預(yù)期，而對(duì)道路邊上的建筑物或樹(shù)蔭給比較小的權(quán)重。
寬動(dòng)態(tài)技術(shù)用于改善高反差場(chǎng)景下的圖像視覺(jué)效果，使得高亮的地方不過(guò)曝，低亮的地方不過(guò)暗。目前分為前端校正和后端校正兩種。前端校正，目前的一些CMOS可以通過(guò)控制感光度來(lái)抑制像素點(diǎn)的電荷飽和，以達(dá)到寬動(dòng)態(tài)目的。還可以隔行或相鄰像素單元進(jìn)行長(zhǎng)曝光和短曝光來(lái)提升動(dòng)態(tài)范圍(類(lèi)似人眼感光細(xì)胞那樣)。后端處理，有ISP處理芯片算法實(shí)現(xiàn)。只有前端校正的方法才是真正的寬動(dòng)態(tài)方法，另為寬動(dòng)態(tài)也是圖像技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
