基于FPGA的視頻監(jiān)控時(shí)代

HDR處理算法有很強(qiáng)的處理功能，尤其是當(dāng)使用更高幀速率的兆像素傳感器時(shí)。這些都需要很強(qiáng)的處理能力，現(xiàn)成的圖像信號處理器(ISP)往往無法實(shí)現(xiàn)。使用FPGA實(shí)現(xiàn)這些復(fù)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(xiàn)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(xiàn)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(diào)映射算法是用單片萊迪思的MachXO2 FPGA來實(shí)現(xiàn)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(yīng)用領(lǐng)域，包括安防監(jiān)控、汽車、交通控制、以及零售。運(yùn)動(dòng)檢測是最流行的視頻分析算法，相對固定的背景場景檢測運(yùn)動(dòng)。Intellivision公司針對基于LatticeECP3 HDR-60攝像機(jī)開發(fā)套件已經(jīng)開發(fā)了一套完整的智能視頻分析和移植，可實(shí)現(xiàn)智能安全攝像機(jī)的設(shè)計(jì)。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(jī)篡改檢測。智能視頻移動(dòng)探測可以區(qū)分動(dòng)物和人，必要時(shí)會發(fā)送警報(bào)。當(dāng)有人打開一扇門或進(jìn)入受限制的空間時(shí)，智能入侵檢測會發(fā)出警報(bào)。有了攝像機(jī)篡改檢測功能，如果攝相機(jī)被移動(dòng)，阻擋或破壞聚焦，可以發(fā)出警報(bào)并采取相應(yīng)的行動(dòng)。

圖6 視頻分析演示

針對基于HDR-60攝像機(jī)開發(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。黃線表示計(jì)數(shù)器演示，用戶能夠在屏幕的水平，垂直或?qū)蔷€位置上定位這條黃線。如果一個(gè)對象穿過這根線，那么這個(gè)對象從一個(gè)位置到另個(gè)位置就會被計(jì)數(shù)。此功能可以用來數(shù)出人們進(jìn)入或退出某個(gè)位置的數(shù)目。紅色方框表示一個(gè)受限制的區(qū)域，可以對紅色框的大小和位置進(jìn)行編程，以滿足特定應(yīng)用。一旦對象進(jìn)入現(xiàn)場，就會被檢測到。對象進(jìn)入紅色框表示的受限制區(qū)域可以設(shè)置警報(bào)。自動(dòng)檢測和報(bào)警可以取代昂貴的攝像機(jī)圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在圖6中未展示的第三個(gè)功能是攝像機(jī)的篡改檢測。當(dāng)攝相機(jī)被遮蓋或移動(dòng)時(shí)，會發(fā)送警報(bào)。

總結(jié)

更高分辨率和更高幀速率圖像傳感器的需求在繼續(xù)增長。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，開辟了新的、還無法想象的應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)有的信號處理器跟不上新的復(fù)雜應(yīng)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(yùn)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。