TI如何在低照視頻采集突破的？

在2012年底的中國(guó)國(guó)際公共安全博覽會(huì) (CPSE) 上，TI(德州儀器)推出了達(dá)芬奇 DM385視頻處理器，可通過使用獨(dú)特的低照技術(shù)，提供高質(zhì)量視頻解決方案^[1]。

                                 業(yè)界通常做法
TI視頻系統(tǒng)應(yīng)用部工程總監(jiān)Peter Labaziewicz說，為了在非常暗光線下采集到更清楚、更清晰的圖像，很多客戶采用這些辦法實(shí)現(xiàn)：
1.加紅外補(bǔ)光的方式，這主要會(huì)增加成本；
2.增加光圈，但這會(huì)使鏡頭的尺寸變大，光圈大于1.4以后就不可能再繼續(xù)做了，會(huì)增加很多系統(tǒng)性成本；
3.增加曝光時(shí)間，缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有拖影；
4.增強(qiáng)從傳感器來的光學(xué)信號(hào)強(qiáng)度可以提高增益。增加傳感器的增益缺點(diǎn)是噪聲也會(huì)被一起放大，所以圖像上有很多噪點(diǎn)，原來的圖像就變得不是那么清晰了。另外，噪聲變大以后，后面的編碼會(huì)變得非常困難，因?yàn)榉植磺迨菆D像的細(xì)節(jié)還是噪聲，所以它會(huì)把一些噪聲當(dāng)成圖像來做編碼。在這種情況下，關(guān)鍵是如何把有用的信息增強(qiáng)，把噪聲減少。但是做到這一點(diǎn)確實(shí)很難，因?yàn)橐獏^(qū)分噪聲和真正的圖像，在去掉噪聲的同時(shí)要能保證圖像的清晰度很高。
                                 
                照片 TI視頻系統(tǒng)應(yīng)用部工程總監(jiān)Peter Labaziewicz

“TI的技術(shù)在現(xiàn)有芯片方案基礎(chǔ)上，可以擁有比目前市場(chǎng)上最好的低照度相機(jī)還要好的性能。”Peter自豪地說，TI做了很好的降噪濾波器，能夠把噪聲減少，可以在完全沒有信息的地方把原始圖像顯示出來。 

                           TI降噪方法
TI方案的降噪分為兩個(gè)部分，空間單個(gè)一幀圖像的降噪處理稱為2D降噪，這些噪聲在每一幀里其實(shí)都是一致的，這是空間域的噪聲。另一種噪聲在每一幅圖像里都會(huì)有變化，這叫時(shí)間域的噪聲。空間域是2D降噪處理，加上時(shí)間域就是3D的降噪處理。這項(xiàng)技術(shù)可以用到所有IP攝像機(jī)的解決方案里面。

這項(xiàng)技術(shù)采用軟硬件結(jié)合的方法。TI芯片上有硬件加速器和處理器可以實(shí)現(xiàn)這種算法，軟件上也結(jié)合硬件來處理。
    
在實(shí)現(xiàn)中，TI做降噪處理需要很多的數(shù)據(jù)，因此TI做了硬件降噪的濾波器，可以迅速地處理大量數(shù)據(jù)。盡管在硬件上大量處理數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)都是機(jī)械地處理，在軟件上還需要智能判斷，在大量的數(shù)據(jù)中，哪些是噪聲，哪些是圖像的細(xì)節(jié)。“在做降噪圖像處理的時(shí)候，很多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也說有3D降噪的性能，但圖像的細(xì)節(jié)也隨著噪聲被去掉了，所以這是在判斷哪些是細(xì)節(jié)，哪些是噪聲時(shí)面臨的挑戰(zhàn)。”
   
 在動(dòng)態(tài)時(shí)，每一幅圖都會(huì)發(fā)生變化，TI主要強(qiáng)調(diào)的是做運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償。

                             低照度的應(yīng)用效果
“DM385芯片最大的特點(diǎn)是低照度的性能。”TI視頻安全業(yè)務(wù)部市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理Sean Murphy說，假設(shè)這個(gè)技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，場(chǎng)景在地下停車場(chǎng)，一個(gè)犯罪分子開車，在不好的方案里可能車牌就看不到，在我們的方案里可以看到車牌。如果犯罪分子身上有一些明顯的特征，比如紋身，在噪聲很大的時(shí)候很難識(shí)別，在我們的圖像里可以很清楚地把它捕捉到。在TI真實(shí)的Demo（演示）里會(huì)看得非常明確。如果字符區(qū)域是人的臉，需要很多細(xì)節(jié)的情況下，用DM385技術(shù)可以把原來看不清的圖像看清。