基于FPGA的視頻監控時(shí)代

HDR處理算法有很強的處理功能，尤其是當使用更高幀速率的兆像素傳感器時(shí)。這些都需要很強的處理能力，現成的圖像信號處理器(ISP)往往無(wú)法實(shí)現。使用FPGA實(shí)現這些復雜和需要大量資源的的算法是最佳的。相同的FPGA器件可用于實(shí)現附加的圖像處理算法。

圖5 基于FPGA的傳感器接口橋接和HDR處理

圖5展示了用松下MN34041圖像傳感器實(shí)現HDR。具有不同曝光時(shí)間的兩個(gè)1080p幀以每秒60幀(fps)的速度捕獲。通過(guò)一個(gè)行緩沖器傳遞一個(gè)幀，同步這兩個(gè)捕獲的幀。同步后，兩幀被組合，并加工成每秒30幀的1080p幀。在上述的例子中，傳感器接口、行緩沖器控制器、幀合成器和色調映射算法是用單片萊迪思的MachXO2 FPGA來(lái)實(shí)現的。處理的幀然后被傳遞的圖像信號處理器，用于進(jìn)一步的處理。

視頻分析

視頻分析(VA)具有能夠自動(dòng)分析視頻的功能， 以檢測并確定事件。視頻分析可用于廣泛的應用領(lǐng)域，包括安防監控、汽車(chē)、交通控制、以及零售。運動(dòng)檢測是最流行的視頻分析算法，相對固定的背景場(chǎng)景檢測運動(dòng)。Intellivision公司針對基于LatticeECP3 HDR-60攝像機開(kāi)發(fā)套件已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一套完整的智能視頻分析和移植，可實(shí)現智能安全攝像機的設計。該套件包括智能視頻移動(dòng)檢測、智能入侵檢測，以及攝像機篡改檢測。智能視頻移動(dòng)探測可以區分動(dòng)物和人，必要時(shí)會(huì )發(fā)送警報。當有人打開(kāi)一扇門(mén)或進(jìn)入受限制的空間時(shí)，智能入侵檢測會(huì )發(fā)出警報。有了攝像機篡改檢測功能，如果攝相機被移動(dòng)，阻擋或破壞聚焦，可以發(fā)出警報并采取相應的行動(dòng)。

圖6 視頻分析演示

針對基于HDR-60攝像機開(kāi)發(fā)套件的視頻分析演示，圖6展示了基于以太網(wǎng)的圖形控制界面。黃線(xiàn)表示計數器演示，用戶(hù)能夠在屏幕的水平，垂直或對角線(xiàn)位置上定位這條黃線(xiàn)。如果一個(gè)對象穿過(guò)這根線(xiàn)，那么這個(gè)對象從一個(gè)位置到另個(gè)位置就會(huì )被計數。此功能可以用來(lái)數出人們進(jìn)入或退出某個(gè)位置的數目。紅色方框表示一個(gè)受限制的區域，可以對紅色框的大小和位置進(jìn)行編程，以滿(mǎn)足特定應用。一旦對象進(jìn)入現場(chǎng)，就會(huì )被檢測到。對象進(jìn)入紅色框表示的受限制區域可以設置警報。自動(dòng)檢測和報警可以取代昂貴的攝像機圖像的實(shí)時(shí)監控。在圖6中未展示的第三個(gè)功能是攝像機的篡改檢測。當攝相機被遮蓋或移動(dòng)時(shí)，會(huì )發(fā)送警報。

總結

更高分辨率和更高幀速率圖像傳感器的需求在繼續增長(cháng)。這些圖像傳感器和先進(jìn)的圖像信號處理算法的整合，如HDR和智能視頻分析，開(kāi)辟了新的、還無(wú)法想象的應用領(lǐng)域?，F有的信號處理器跟不上新的復雜應用的性能要求?？删幊蘁PGA器件能夠同時(shí)與多個(gè)高分辨率圖像傳感器接口，拼接在一起成為全景或平鋪格式，并在同一芯片上運行HDR和智能視頻分析算法，因此FPGA器件是一個(gè)的理想選擇。