DSP數字信號處理主導攝像機的發(fā)展進(jìn)程

　　DSP(DigitalSignalProcessing)即數字信號處理，是利用數字計算機或專(zhuān)用數字信號處理設備，以數值計算的方法對信號進(jìn)行采集、變換、綜合、估值、識別等加工處理，借以達到提取有用信息、便于應用的目的。

　　DSP芯片是一種特殊的微處理器，根據數字信號處理理論的數學(xué)模型和算法，設計出專(zhuān)門(mén)的數字信號微處理器芯片。計算程序全部"硬化",數字濾波器所需要的其他設備也全部集成、硬化，比如加法器、存儲器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其他類(lèi)型的外部設備等。許多在模擬信號處理器中無(wú)法進(jìn)行的工作，都可以在數字處理中進(jìn)行，如二維數字濾波、數字動(dòng)態(tài)圖像檢測、數字背景光補償、膚色輪廓校正、細節補償頻率調節、準確的彩色矩陣、精確的校正、自動(dòng)聚焦等。因此，有了DSP的攝像機，可大大提高圖像的質(zhì)量。

　　攝像機DSP芯片的作用

　　圖像品質(zhì)是監控最基本也是最重要的要求，監控場(chǎng)景千差萬(wàn)別，這就要求監控攝像機能適應各種場(chǎng)景的復雜光線(xiàn)，獲得出色的圖像品質(zhì)。圖像品質(zhì)包含的內容非常多，主要有以下幾點(diǎn)：

　　1、色彩還原。攝像機是否能真實(shí)還原實(shí)際場(chǎng)景的圖像顏色，白平衡是否準確，是否存在偏暖或偏冷。

　　2、動(dòng)態(tài)效果。移動(dòng)物體邊緣是否清晰，是否有拖尾。

　　3、低照度表現。在低光環(huán)境下攝像機能否獲得明亮的圖像，靈敏度是否出色。

　　4、寬動(dòng)態(tài)。在光線(xiàn)明暗對比強烈的場(chǎng)景中攝像機能否兼顧亮區和暗區，動(dòng)態(tài)范圍是否足夠大。

　　5、對焦準確性。攝像機能否在各種光照條件下精確對焦，不出現失焦或對焦猶豫反復的情況。

　　攝像機圖像質(zhì)量的高低，很大程度上依賴(lài)DSP的后期處理。在攝像機應用中，經(jīng)過(guò)光學(xué)成像芯片產(chǎn)生的信號不可避免產(chǎn)生有很多缺陷，如圖像細節信號弱、亮度不均勻、彩色不自然等，必須經(jīng)過(guò)DSP信號處理器對信號進(jìn)行放大和校正。

　　攝像機DSP芯片除了對圖像信號放大、校正外，還對攝像機特殊功能的實(shí)現有較好表現。如自動(dòng)聚焦、寬動(dòng)態(tài)、數字慢快門(mén)、彩色黑白轉換、區域屏蔽、數字降噪、白平衡等功能，都源自于DSP數字信號處理器。因此，監控攝像機特別是模擬攝像機在清晰度方面取得的突破，很大程度決定于DSP,使得模擬攝像機在一些領(lǐng)域中依然占有較多的份額。

　　DSP芯片技術(shù)升級進(jìn)步

　　競爭日益激烈

　　作為攝像機的核心元器件的DSP處理芯片，其性能優(yōu)劣直接決定攝像機監控畫(huà)面的品質(zhì)情況。目前，國內攝像機廠(chǎng)家并沒(méi)有研發(fā)核心的芯片處理技術(shù)的實(shí)力，很大程度上是依靠購買(mǎi)國外芯片成品來(lái)組裝自己的攝像機，因此，領(lǐng)先的品牌形象和巨大的市場(chǎng)需求促使眾多知名大廠(chǎng)紛紛提升自己的核心研發(fā)力量，使得芯片之戰在往年的基礎之上有激化升級之勢。

　　近年來(lái)，各大廠(chǎng)家的芯片研發(fā)投入一直持續不斷，例如：索尼推出了最新的DynaViewEX寬動(dòng)態(tài)技術(shù)芯片，并在芯片上融合了DEPA二代智能音視頻報警技術(shù)、可視性增強技術(shù)以及超級動(dòng)態(tài)降噪技術(shù)，使得芯片技術(shù)大大改進(jìn)，從而提升了攝像機的畫(huà)面效果。

　　三星電子推出了A1高清智能芯片，該芯片具有智能識別技術(shù)，使得攝像機在前端就能識別可疑人物，比較人性化。三星光電子推出了SV-IV第四代高性能DSP圖像引擎，該芯片融合了精密圖像分析技術(shù)，具備SSNRIII、新升級的2D/3D影像降噪技術(shù)，使得攝像機的影像得到大大改進(jìn)。松下推出了具備第五代超級寬動(dòng)態(tài)技術(shù)(SD5)的模擬和數字攝像機。其已經(jīng)不僅僅局限于傳統快門(mén)及信號處理技術(shù)使整體圖像的表現效果，而是融合了超級動(dòng)態(tài)+自動(dòng)暗區補償+智能移動(dòng)偵測三大核心技術(shù)。LG的XDI-SDSP芯片于2009年成功投產(chǎn)，其將過(guò)去的DSP、OPD、OSD、TG等多個(gè)芯片整合為一，該單芯片解決方案對畫(huà)面性能和穩定性都有了很大的提高。而LG最新的XDI-S2DSP技術(shù)在水平清晰度、色彩還原、自動(dòng)白平衡和低照度降噪等方面都有明顯突破。

　　樂(lè )金電子(中國)有限公司安防事業(yè)部技術(shù)工程師丁全表示，目前大多廠(chǎng)家都對DSP內部的算法進(jìn)行了多元的增加，主要都是在提升其性能、清晰度、色彩、低照度等大家關(guān)注的方面，使現在市場(chǎng)上的攝像機的圖像效果日益精細;在提高性能的同時(shí)，各家也都在對其穩定性、功耗方面投入大量的研發(fā)精力，以更卓越的性能、優(yōu)異的品質(zhì)，駐留市場(chǎng)。面對日益激烈的市場(chǎng)競爭，廠(chǎng)家對其它的方面的要求也逐漸增加。以往的一個(gè)DSP方案可以在幾年內完全滿(mǎn)足市場(chǎng)，而現在市場(chǎng)要求增多，就要使DSP解決方案不斷更新，由清晰度不斷提升，到各個(gè)功能效果的提升。這樣，多方案的匹配設計影響了整套方案的圖像效果，同時(shí)面對產(chǎn)品更新速度的不斷縮短，DSP的性能及功能等方面都得到了全面的發(fā)展。傳統攝像機為實(shí)現菜單、白平衡、色彩還原等功能，需要使用多種解決方案，對攝像機的功耗、兼容性、穩定性等帶來(lái)了挑戰。

　　DSP在智能攝像機中的應用

　　隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，視頻監控系統也向智能化發(fā)展，而監控用的攝像機也必須智能化。DSP攝像機有普通型與智能型，以往的DSP智能攝像機主要是提高圖像質(zhì)量型。新型的檢測識別報警型DSP智能攝像機比普通的DSP攝像機具備更加強大的圖像處理識別能力和智能因素，因此可以為用戶(hù)提供更多高級的視頻分析功能，它可以極大地提高視頻監控系統的能力，并使視頻資源能夠發(fā)揮更大的作用。

　　松下通過(guò)攝像機內部DSP芯片的處理，讓攝像機具備了智能功能。攝像機能夠通過(guò)內置的智能處理算法，輕松分辨丟/放包，移動(dòng)物體偵測和場(chǎng)景變化檢測。加入智能功能后，攝像機能夠輕松區分圖像中的干擾因素與實(shí)際運動(dòng)目標。

　　索尼最近推出了新一代的智能分析功能DEPAAdvanced(DEPA二代)。該技術(shù)將智能分析處理完全前移到前端網(wǎng)絡(luò )攝像機中，攝像機自身即可對采集的圖像進(jìn)行分析判斷，并將報警信號傳輸到后端系統中，這不同于以往智能技術(shù)將圖像傳輸到后端系統后再由軟件進(jìn)行分析報警的方式，報警的準確率大大提升。DEPA二代智能分析技術(shù)還具備最新研發(fā)的"智能防破壞探測"和"智能語(yǔ)音探測"功能。智能防破壞探測功能可以識別人為地對攝像機進(jìn)行的遮擋、調焦、噴涂、移位等動(dòng)作，并及時(shí)發(fā)出報警;智能語(yǔ)音探測則可以對尖叫、異響等作出報警。

　　數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化是視頻監控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，DSP智能攝像機的出現正是這一趨勢的直接體現。

　　在安防監控系統由數字化、網(wǎng)絡(luò )化向智能化發(fā)展的進(jìn)程中，除編碼壓縮技術(shù)需采用DSP芯片外，智能化的一些智能功能軟件，大多要嵌入DSP芯片作算法處理。并且，將已嵌入智能軟件的DSP芯片，嵌入攝像機，則稱(chēng)為檢測識別型的智能攝像機。DSP芯片不僅大量應用在普通監控系統，而且還將大量應用在智能視頻監控系統。

　　DSP技術(shù)發(fā)展何去何從

　　面對社會(huì )對安全防范意識的不斷增加，安防產(chǎn)品在不斷更新，以滿(mǎn)足不同客戶(hù)的需求，為此，作為攝像機核心器件的DSP是將會(huì )如何發(fā)展呢?

　　高度集成已經(jīng)是現在面臨的重要問(wèn)題，對產(chǎn)品設計、生產(chǎn)及使用都可帶來(lái)很多的便利性和優(yōu)點(diǎn)。但目前，高清攝像機、IP攝像機的不斷出現給傳統的DSP模擬攝像機帶來(lái)相當大的考驗。由于受到CCDIC的像素以及模擬視頻信號傳輸的限制，模擬攝像機清晰度的提升空間有限。樂(lè )金安防事業(yè)部的丁全表示，面對市場(chǎng)的要求，DSP的特殊補償功能顯得非常重要。強光抑制、寬動(dòng)態(tài)、數字慢快門(mén)、數字降噪、電子防抖動(dòng)等功能尤其重要。但是目前由于在DSP的時(shí)鐘及內核中對累加器時(shí)間差的處理一直是技術(shù)上的難點(diǎn)，所以，如何對其功能效果上得到更高的提升，是DSPIC設計發(fā)展的進(jìn)程之一。

　　目前數字網(wǎng)絡(luò )平臺的飛速發(fā)展，又給DSP提出了更高的要求，傳統的被動(dòng)監控，逐步將由具有智能視頻分析(視頻移動(dòng)探測、跟蹤，人的面像識別，人的步態(tài)識別，人與物的異常行為及非法滯留的識別，車(chē)牌識別等)等功能的主動(dòng)監控所替代，這樣，根據不同監控場(chǎng)景的需要，把后臺視頻分析嵌入所需攝像機的DSP中，不僅能減少項目的工程量和節省費用，也能取代監控任務(wù)中人的大部分工作。這也是智能監控方向對DSP技術(shù)發(fā)展的需要。