DSP數(shù)字信號(hào)處理主導(dǎo)攝像機(jī)的發(fā)展進(jìn)程

　　DSP(DigitalSignalProcessing)即數(shù)字信號(hào)處理，是利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脭?shù)字信號(hào)處理設(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、綜合、估值、識(shí)別等加工處理，借以達(dá)到提取有用信息、便于應(yīng)用的目的。

　　DSP芯片是一種特殊的微處理器，根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論的數(shù)學(xué)模型和算法，設(shè)計(jì)出專門的數(shù)字信號(hào)微處理器芯片。計(jì)算程序全部"硬化",數(shù)字濾波器所需要的其他設(shè)備也全部集成、硬化，比如加法器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其他類型的外部設(shè)備等。許多在模擬信號(hào)處理器中無(wú)法進(jìn)行的工作，都可以在數(shù)字處理中進(jìn)行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)、數(shù)字背景光補(bǔ)償、膚色輪廓校正、細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率調(diào)節(jié)、準(zhǔn)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(jī)，可大大提高圖像的質(zhì)量。

　　攝像機(jī)DSP芯片的作用

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

　　1、色彩還原。攝像機(jī)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(zhǔn)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(xiàn)。在低光環(huán)境下攝像機(jī)能否獲得明亮的圖像，靈敏度是否出色。

　　4、寬動(dòng)態(tài)。在光線明暗對(duì)比強(qiáng)烈的場(chǎng)景中攝像機(jī)能否兼顧亮區(qū)和暗區(qū)，動(dòng)態(tài)范圍是否足夠大。

　　5、對(duì)焦準(zhǔn)確性。攝像機(jī)能否在各種光照條件下精確對(duì)焦，不出現(xiàn)失焦或?qū)躬q豫反復(fù)的情況。

　　攝像機(jī)圖像質(zhì)量的高低，很大程度上依賴DSP的后期處理。在攝像機(jī)應(yīng)用中，經(jīng)過(guò)光學(xué)成像芯片產(chǎn)生的信號(hào)不可避免產(chǎn)生有很多缺陷，如圖像細(xì)節(jié)信號(hào)弱、亮度不均勻、彩色不自然等，必須經(jīng)過(guò)DSP信號(hào)處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和校正。

　　攝像機(jī)DSP芯片除了對(duì)圖像信號(hào)放大、校正外，還對(duì)攝像機(jī)特殊功能的實(shí)現(xiàn)有較好表現(xiàn)。如自動(dòng)聚焦、寬動(dòng)態(tài)、數(shù)字慢快門、彩色黑白轉(zhuǎn)換、區(qū)域屏蔽、數(shù)字降噪、白平衡等功能，都源自于DSP數(shù)字信號(hào)處理器。因此，監(jiān)控?cái)z像機(jī)特別是模擬攝像機(jī)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(jī)在一些領(lǐng)域中依然占有較多的份額。

　　DSP芯片技術(shù)升級(jí)進(jìn)步

　　競(jìng)爭(zhēng)日益激烈

　　作為攝像機(jī)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(jī)監(jiān)控畫面的品質(zhì)情況。目前，國(guó)內(nèi)攝像機(jī)廠家并沒有研發(fā)核心的芯片處理技術(shù)的實(shí)力，很大程度上是依靠購(gòu)買國(guó)外芯片成品來(lái)組裝自己的攝像機(jī)，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紛紛提升自己的核心研發(fā)力量，使得芯片之戰(zhàn)在往年的基礎(chǔ)之上有激化升級(jí)之勢(shì)。

　　近年來(lái)，各大廠家的芯片研發(fā)投入一直持續(xù)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(bào)警技術(shù)、可視性增強(qiáng)技術(shù)以及超級(jí)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(jī)的畫面效果。

　　三星電子推出了A1高清智能芯片，該芯片具有智能識(shí)別技術(shù)，使得攝像機(jī)在前端就能識(shí)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(jí)的2D/3D影像降噪技術(shù)，使得攝像機(jī)的影像得到大大改進(jìn)。松下推出了具備第五代超級(jí)寬動(dòng)態(tài)技術(shù)(SD5)的模擬和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。其已經(jīng)不僅僅局限于傳統(tǒng)快門及信號(hào)處理技術(shù)使整體圖像的表現(xiàn)效果，而是融合了超級(jí)動(dòng)態(tài)+自動(dòng)暗區(qū)補(bǔ)償+智能移動(dòng)偵測(cè)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(duì)畫面性能和穩(wěn)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(guó))有限公司安防事業(yè)部技術(shù)工程師丁全表示，目前大多廠家都對(duì)DSP內(nèi)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(xiàn)在市場(chǎng)上的攝像機(jī)的圖像效果日益精細(xì);在提高性能的同時(shí)，各家也都在對(duì)其穩(wěn)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(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，廠家對(duì)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(nèi)完全滿足市場(chǎng)，而現(xiàn)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(shè)計(jì)影響了整套方案的圖像效果，同時(shí)面對(duì)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(tǒng)攝像機(jī)為實(shí)現(xiàn)菜單、白平衡、色彩還原等功能，需要使用多種解決方案，對(duì)攝像機(jī)的功耗、兼容性、穩(wěn)定性等帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

　　DSP在智能攝像機(jī)中的應(yīng)用

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也向智能化發(fā)展，而監(jiān)控用的攝像機(jī)也必須智能化。DSP攝像機(jī)有普通型與智能型，以往的DSP智能攝像機(jī)主要是提高圖像質(zhì)量型。新型的檢測(cè)識(shí)別報(bào)警型DSP智能攝像機(jī)比普通的DSP攝像機(jī)具備更加強(qiáng)大的圖像處理識(shí)別能力和智能因素，因此可以為用戶提供更多高級(jí)的視頻分析功能，它可以極大地提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)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(jī)內(nèi)部DSP芯片的處理，讓攝像機(jī)具備了智能功能。攝像機(jī)能夠通過(guò)內(nèi)置的智能處理算法，輕松分辨丟/放包，移動(dòng)物體偵測(cè)和場(chǎng)景變化檢測(cè)。加入智能功能后，攝像機(jī)能夠輕松區(qū)分圖像中的干擾因素與實(shí)際運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。

　　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(jī)中，攝像機(jī)自身即可對(duì)采集的圖像進(jìn)行分析判斷，并將報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)胶蠖讼到y(tǒng)中，這不同于以往智能技術(shù)將圖像傳輸?shù)胶蠖讼到y(tǒng)后再由軟件進(jìn)行分析報(bào)警的方式，報(bào)警的準(zhǔn)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(cè)"和"智能語(yǔ)音探測(cè)"功能。智能防破壞探測(cè)功能可以識(shí)別人為地對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行的遮擋、調(diào)焦、噴涂、移位等動(dòng)作，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警;智能語(yǔ)音探測(cè)則可以對(duì)尖叫、異響等作出報(bào)警。

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

　　在安防監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)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(jī)，則稱為檢測(cè)識(shí)別型的智能攝像機(jī)。DSP芯片不僅大量應(yīng)用在普通監(jiān)控系統(tǒng)，而且還將大量應(yīng)用在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　DSP技術(shù)發(fā)展何去何從

　　面對(duì)社會(huì)對(duì)安全防范意識(shí)的不斷增加，安防產(chǎn)品在不斷更新，以滿足不同客戶的需求，為此，作為攝像機(jī)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(xiàn)在面臨的重要問(wèn)題，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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(jī)、IP攝像機(jī)的不斷出現(xiàn)給傳統(tǒng)的DSP模擬攝像機(jī)帶來(lái)相當(dāng)大的考驗(yàn)。由于受到CCDIC的像素以及模擬視頻信號(hào)傳輸?shù)南拗?，模擬攝像機(jī)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(duì)市場(chǎng)的要求，DSP的特殊補(bǔ)償功能顯得非常重要。強(qiáng)光抑制、寬動(dòng)態(tài)、數(shù)字慢快門、數(shù)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(nèi)核中對(duì)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(duì)其功能效果上得到更高的提升，是DSPIC設(shè)計(jì)發(fā)展的進(jìn)程之一。

　　目前數(shù)字網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的飛速發(fā)展，又給DSP提出了更高的要求，傳統(tǒng)的被動(dòng)監(jiān)控，逐步將由具有智能視頻分析(視頻移動(dòng)探測(cè)、跟蹤，人的面像識(shí)別，人的步態(tài)識(shí)別，人與物的異常行為及非法滯留的識(shí)別，車牌識(shí)別等)等功能的主動(dòng)監(jiān)控所替代，這樣，根據(jù)不同監(jiān)控場(chǎng)景的需要，把后臺(tái)視頻分析嵌入所需攝像機(jī)的DSP中，不僅能減少項(xiàng)目的工程量和節(jié)省費(fèi)用，也能取代監(jiān)控任務(wù)中人的大部分工作。這也是智能監(jiān)控方向?qū)SP技術(shù)發(fā)展的需要。