2020 之後監視攝影機的主流技術發展

2020 之後監視攝影機的主流技術發展

攝影機作為視頻監控的重要核心設備之一,從第一代攝像機發展到現在,已經取得了巨大的發展。從黑白到彩色,從普通攝像機到目前的一體機、智能攝像機,寬動態,低照度、解析度、信噪比等技術指標迅速提升,但其基本原理基本沒有改變。目前攝像機中主流技術涉及寬動態、智能分析、高清以及低照度等。
(1)寬動態
  數位寬動態並沒有達到真正意義上的擴大成像動態範圍的目的,而是通過軟體的圖像後處理演算法提高了局部區域的對比度,一般由攝像機ISP模組實現。肉眼可辨別的灰階範圍十分有限,而實際上電腦卻可以區分非常微弱的灰度差異,數位寬動態正是通過影像處理演算法將這些微弱的差異增強到肉眼足以區分。之後在CCD硬體技術基礎上出現了雙幀合成寬動態,解決方法就是用一顆CCD,但是上面的每一點在單一時間內曝光兩次,一次長曝光(低快門),一次短曝光(高快門)。
  所以每一點都有兩個資料輸出,就叫”雙輸出CCD”,利用DSP特有的影像處理演算法,將兩幅圖像當中亮度適當的部分分別切割下來,最後進行疊加合成並輸出一幅明暗區域都清晰可見的圖像。無論是數位寬動態還是雙快門寬動態,其寬動態效果均不理想。
  隨著DSP和CMOS技術的演進,DPS採用的是每一個圖元單獨曝光和控制技術,加之利用CMOS感測器採集的多幀畫面合成一幅完整圖像的線性疊加,相比於CCD的兩次曝光成像有了更高的動態範圍。從數值上來說,採用DPS技術的CMOS攝像機就目前的處理技術,其動態範圍即可到達120dB甚至140dB。寬動態技術已經成為衡量一款攝像機性能的重要指標。就目前來看,標配寬動態功能,已經成為各IPC廠商的共識。
(2)智能分析
  攝像機從2011年推出的移動偵測、視頻遮擋等兩三個智慧分析功能,發展到如今,幾乎所有的主流廠家攝像機標配的智慧功能都超過10餘種,當然目前這些智慧功能的標配絕大多數僅局限于中高端行業產品中。
  1、診斷類智慧分析。攝像機的診斷類智慧分析主要是針對視頻圖像出現的黑屏、模糊、雲台失控、畫面凍結等常見的攝像頭故障、視訊訊號干擾如場景變更、物品遺留/消失等進行準確分析、判斷和報警。

  2、識別類智慧分析。攝像機的這項技術偏向於對靜態場景的分析處理,通過圖像識別、圖像比對及模式匹配等核心技術,實現對人、車、物等相關特徵資訊的提取與分析。在對車的識別分析應用上主要是車牌識別技術。
  3、行為類智慧分析。攝像機該項技術側重於對動態場景的分析處理。典型的功能有:車輛逆行、防區入侵偵測、人員聚焦檢測、絆線穿越檢測、快速移動、人員徘徊檢測和客流統計等。
  隨著算力的提升,前端攝像機通過內置人工智慧晶片,可即時分析視頻內容,檢測運動物件,識別人、車屬性資訊,並通過網路傳遞到後端人工智慧的中心資料庫進行存儲。
  目前,人臉身份確認、車輛識別應用、視頻結構化、行為分析已經較為常見。

(3)高像素
  2010年高清元年推出的還只是720P高清網路攝影機,一直到2012年,主流安企高清網路攝影機還是以130萬和200萬為主,300以上畫素還很少。隨著CMOS技術的引入,高清攝影機快速發展,300萬、400萬、500萬、600萬、1200萬像素的攝影機像雨後春筍一般冒上來,這就是技術的創新帶來了產品體系的創新。

  目前以4K、8K為代表的超高清成為各廠家的標配。對使用者而言,4K像素不僅僅是對視覺的體驗和享受,而是4K的解析度是1080P的4倍,如果用4K攝像機和1080P攝像機拍攝相同視場角下的同一場景,4K攝像機會用4倍於1080P攝像機所用的信息量去還原場景,畫面自然更清晰、更貼近真實。從”用”的角度來講,由於4K畫面的信息量是1080P的四倍,基於更多的信息量,就能實現更準確的智慧分析,4K一旦大規模部署,智慧分析的準確率就能上升一個臺階,而且也會有更豐富更令人驚喜的智慧應用得到實現。

(4)低照度
  行業內公認0.001Lux及以下稱之為星光級攝影機,目前廣泛應用于平安城市、金融、酒店樓宇、平安村居、港口、高速公路等項目中,無需大規模安裝補光照明設施,就可以得到較好的夜間高清彩色監控畫面需求。星光級照度監控技術主要受鏡頭、圖像感測器、後端影像處理技術等因素的影響,各安企廠家也都是從利用大光圈鏡頭、選用大靶面感測器以及良好的影像處理技術等幾個方面等幾個方面進行提升。
  當前出現了以AI超微光技術為代表,通過對應用場景靶心圖表像要求的提煉,採集了海量夜間低照情況下車輛卡口、車輛電警、人員卡口以及全結構化攝影機的圖像樣本與類比資料,並針對性的進行了數學建模,設計了一套從採集、標圖、訓練以及模型轉化的端到端的深度學習模型。另外還有超星光、黑光、極光等技術。