走向成熟的智能數字視頻監控

　　視頻分析

　　視頻分析技術(shù)業(yè)已在數字視頻監控領(lǐng)域逐步顯露鋒芒，從而使得監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容相當廣泛，其中有物體檢測統計、目標物體識別和監控目標跟蹤，還可以設立警戒區進(jìn)行檢測或行為分析。對于攝像機自身的智能化處理，已有視頻穩定和鏡頭受襲告警實(shí)用技術(shù)。人臉識別技術(shù)目前已經(jīng)開(kāi)始實(shí)現市場(chǎng)化，并已有不少成功的應用，例如北京奧運會(huì )和上海世博會(huì )。

　　在談到數字視頻監控新的增長(cháng)點(diǎn)時(shí)，智能視頻分析一定是一個(gè)熱門(mén)話(huà)題。視頻分析從計算機后端分析到前端嵌入式分析，使得其應用范圍大大增加，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 數字視頻SoC集成結構的算法并進(jìn)入實(shí)用?；诂F在的達芬奇的C64+核心，已可實(shí)現單片的智能視頻應用。未來(lái)DM8168的C674x將可提供更加強大的高級智能視頻分析性能。

　　在視頻監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，如內容和事件的識別。在圖像信號處理(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16兆像素的分辨率，ISP流水線(xiàn)的HDR(高動(dòng)態(tài)范圍)可達 192分貝。

　　MAXIM 業(yè)務(wù)總監Jim Fox介紹，該公司的Mobilygen專(zhuān)利技術(shù)大大降低了系統計算的復雜度，在保持低功耗的同時(shí)提供最高畫(huà)質(zhì)。預先定義的配置和固件API允許開(kāi)發(fā)人員設置比特率、幀速率等參數以及GOP結構、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轉換、矩陣比例縮放、CABAC和任意分割尺寸的宏模塊自適應幀/場(chǎng)(MBAFF)。先進(jìn)的固件算法提供圖像自適應幀/場(chǎng)(PAFF)編碼、加權預測、定制矩陣比例縮放和影視圖像反轉處理，以達到最佳圖像質(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格式驅動(dòng)本地顯示器。

　　行業(yè)應用的特殊需求

　　雖然在所有的應用之中，數字視頻監控的基本圖像處理相似，不過(guò)某些應用確有具體的特殊需求。例如，在工業(yè)應用中，高速度和高幀率是捕捉圖像細節的必備條件，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;對于交通運輸攝像頭，需要增強的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)牌號碼，當有迎面而來(lái)的車(chē)輛前車(chē)燈時(shí)，他們也許突然變得明亮。因此需要對不同產(chǎn)業(yè)類(lèi)別的應用根據FW做特殊的應用，以配合特殊產(chǎn)業(yè)與廠(chǎng)商的需求。例如工業(yè)應用要求高速視頻(120 ~240 fps)，但是對分辨率的需求并不是很高(QVGA~VGA)，醫療應用則需要可拋式攝像頭，這些特殊功能都需要圖像感應器廠(chǎng)商與鏡頭廠(chǎng)商配合。

　　這些需求構成了對半導體制造商相同的基本挑戰：即提高了數據處理負載。萊迪思Douglas Hunter坦言，半導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，針對大的和小的應用提供處理邏輯。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)載攝像機降低交通事故數，減少人員傷亡，控制直接財產(chǎn)損失，是中國汽車(chē)電子行業(yè)不容無(wú)視的重大研究課題和商機，本文通過(guò)概要介紹若干系統，為中國汽車(chē)電子行業(yè)拋磚引玉。值得一提的是，開(kāi)發(fā)針對汽車(chē)安全的車(chē)載攝像機系統需要汽車(chē)電子與汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)展密切合作，從攝像頭、視頻數據采集、視頻傳輸、實(shí)時(shí)監視和播放平臺等多個(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)主持標準化與規格化工作。截至目前，已經(jīng)有15家國際性汽車(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)系統上。

　　MOST在制訂上完全合乎ISO/OSI的7層數據通訊協(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64個(gè)裝置(節點(diǎn))建立連接。

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