走向成熟的智能數(shù)字視頻監(jiān)控

　　視頻分析

　　視頻分析技術(shù)業(yè)已在數(shù)字視頻監(jiān)控領(lǐng)域逐步顯露鋒芒，從而使得監(jiān)控真正向智能化的視覺(jué)方向發(fā)展。視頻分析所包含的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，其中有物體檢測(cè)統(tǒng)計(jì)、目標(biāo)物體識(shí)別和監(jiān)控目標(biāo)跟蹤，還可以設(shè)立警戒區(qū)進(jìn)行檢測(cè)或行為分析。對(duì)于攝像機(jī)自身的智能化處理，已有視頻穩(wěn)定和鏡頭受襲告警實(shí)用技術(shù)。人臉識(shí)別技術(shù)目前已經(jīng)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化，并已有不少成功的應(yīng)用，例如北京奧運(yùn)會(huì)和上海世博會(huì)。

　　在談到數(shù)字視頻監(jiān)控新的增長(zhǎng)點(diǎn)時(shí)，智能視頻分析一定是一個(gè)熱門(mén)話(huà)題。視頻分析從計(jì)算機(jī)后端分析到前端嵌入式分析，使得其應(yīng)用范圍大大增加，目前已開(kāi)始啟動(dòng)市場(chǎng)化的進(jìn)程。TI鄭小龍認(rèn)為，在這過(guò)程中通用可編程的DSP扮演了極其重要的角色，從DM642到DM6437或DM6435，許多智能視頻分析廠(chǎng)商推出了出色

　　圖2 數(shù)字視頻SoC集成結(jié)構(gòu)的算法并進(jìn)入實(shí)用?；诂F(xiàn)在的達(dá)芬奇的C64+核心，已可實(shí)現(xiàn)單片的智能視頻應(yīng)用。未來(lái)DM8168的C674x將可提供更加強(qiáng)大的高級(jí)智能視頻分析性能。

　　在視頻監(jiān)控中的軟件算法可以用于兩個(gè)方面。首先是圖像處理引擎中執(zhí)行一套算法。第二個(gè)是幫助人們完成任務(wù)的VA軟件，如內(nèi)容和事件的識(shí)別。在圖像信號(hào)處理(ISP)領(lǐng)域，萊迪思從合作伙伴Helion GmbH那里得到了算法，它提供了業(yè)界最快的自動(dòng)曝光，支持傳感器高達(dá)16兆像素的分辨率，ISP流水線(xiàn)的HDR(高動(dòng)態(tài)范圍)可達(dá) 192分貝。

　　MAXIM 業(yè)務(wù)總監(jiān)Jim Fox介紹，該公司的Mobilygen專(zhuān)利技術(shù)大大降低了系統(tǒng)計(jì)算的復(fù)雜度，在保持低功耗的同時(shí)提供最高畫(huà)質(zhì)。預(yù)先定義的配置和固件API允許開(kāi)發(fā)人員設(shè)置比特率、幀速率等參數(shù)以及GOP結(jié)構(gòu)、H.264工具等。MAXIM器件支持完整的高畫(huà)質(zhì)H.264工具套件，包括8 x 8轉(zhuǎn)換、矩陣比例縮放、CABAC和任意分割尺寸的宏模塊自適應(yīng)幀/場(chǎng)(MBAFF)。先進(jìn)的固件算法提供圖像自適應(yīng)幀/場(chǎng)(PAFF)編碼、加權(quán)預(yù)測(cè)、定制矩陣比例縮放和影視圖像反轉(zhuǎn)處理，以達(dá)到最佳圖像質(zhì)量。視頻輸出處理器能夠組合實(shí)時(shí)圖像和/或存儲(chǔ)圖像，其圖像覆蓋功能可以創(chuàng)建單路輸出。該輸出可以放大或縮小，通過(guò)雙向端口發(fā)送到另外一個(gè)器件或輸出，以8位YUV 4:2:0格式或18位RGB格式驅(qū)動(dòng)本地顯示器。

　　行業(yè)應(yīng)用的特殊需求

　　雖然在所有的應(yīng)用之中，數(shù)字視頻監(jiān)控的基本圖像處理相似，不過(guò)某些應(yīng)用確有具體的特殊需求。例如，在工業(yè)應(yīng)用中，高速度和高幀率是捕捉圖像細(xì)節(jié)的必備條件，需要傳感器具有全局快門(mén)，而不是滾動(dòng)快門(mén);在醫(yī)療市場(chǎng)中，出色的低光照性能和極低的功耗是必不可少的，要求非常低的延時(shí)和無(wú)損圖像壓縮;對(duì)于交通運(yùn)輸攝像頭，需要增強(qiáng)的HDR性能和快速的自動(dòng)曝光，需要使用帶有全局快門(mén)的捕捉速度極高的攝像頭，以便在夜間光線(xiàn)較暗時(shí)讀取車(chē)牌號(hào)碼，當(dāng)有迎面而來(lái)的車(chē)輛前車(chē)燈時(shí)，他們也許突然變得明亮。因此需要對(duì)不同產(chǎn)業(yè)類(lèi)別的應(yīng)用根據(jù)FW做特殊的應(yīng)用，以配合特殊產(chǎn)業(yè)與廠(chǎng)商的需求。例如工業(yè)應(yīng)用要求高速視頻(120 ~240 fps)，但是對(duì)分辨率的需求并不是很高(QVGA~VGA)，醫(yī)療應(yīng)用則需要可拋式攝像頭，這些特殊功能都需要圖像感應(yīng)器廠(chǎng)商與鏡頭廠(chǎng)商配合。

　　這些需求構(gòu)成了對(duì)半導(dǎo)體制造商相同的基本挑戰(zhàn)：即提高了數(shù)據(jù)處理負(fù)載。萊迪思Douglas Hunter坦言，半導(dǎo)體制造商必須提供低成本、低功耗并行處理器件，如各種配置的FPGA，針對(duì)大的和小的應(yīng)用提供處理邏輯。他們還必須提供IP，支持不同種類(lèi)的圖像傳感器， 以及提供低延遲和HDR處理的ISP流水線(xiàn)。

　　對(duì)于交通行業(yè)而言，需求又有所不同。如何利用車(chē)載攝像機(jī)降低交通事故數(shù)，減少人員傷亡，控制直接財(cái)產(chǎn)損失，是中國(guó)汽車(chē)電子行業(yè)不容無(wú)視的重大研究課題和商機(jī)，本文通過(guò)概要介紹若干系統(tǒng)，為中國(guó)汽車(chē)電子行業(yè)拋磚引玉。值得一提的是，開(kāi)發(fā)針對(duì)汽車(chē)安全的車(chē)載攝像機(jī)系統(tǒng)需要汽車(chē)電子與汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)展密切合作，從攝像頭、視頻數(shù)據(jù)采集、視頻傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)視和播放平臺(tái)等多個(gè)方面進(jìn)行研究，才有利于車(chē)廠(chǎng)最終使其產(chǎn)品化。

　　特別的，車(chē)載攝像頭需要的高速總線(xiàn)，MOST(面向媒體的系統(tǒng)傳輸總線(xiàn))技術(shù)目前已經(jīng)被50多種車(chē)型采用它由MOST組織來(lái)主持標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)格化工作。截至目前，已經(jīng)有15家國(guó)際性汽車(chē)廠(chǎng)商和70余家主要零配件生產(chǎn)廠(chǎng)商加盟該組織。

　　目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的MOST技術(shù)有MOST25、MOST50，第3代MOST 150Mbps技術(shù)—150MOST正在開(kāi)發(fā)中。150Mbps可以達(dá)到與MOST25塑料光纖同等的傳輸速度，不用增加物理層成本就可以提高通信速度。采用MOST150后，視頻傳輸變得更容易，不僅可以用在休閑娛樂(lè)方面，還可以用在車(chē)載攝像頭等行車(chē)系統(tǒng)上。

　　MOST在制訂上完全合乎ISO/OSI的7層數(shù)據(jù)通訊協(xié)議參考模型，而在網(wǎng)線(xiàn)連接上MOST采行環(huán)狀拓樸，允許改采星狀(亦稱(chēng)放射狀)或雙環(huán)狀的連接組態(tài)，每套MOST傳控網(wǎng)絡(luò)允許最多達(dá)64個(gè)裝置(節(jié)點(diǎn))建立連接。

　　目前，在MOST的應(yīng)用中，美國(guó)車(chē)種僅占9%，歐洲車(chē)種占比達(dá)58%，亞太車(chē)系則占比大約為33%。