文/楊云飛

安防產(chǎn)品數(shù)字化、智能化、高清化和網(wǎng)絡(luò)化已成為一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的潮流，市場(chǎng)上的高清產(chǎn)品如雨后春筍般展現(xiàn)在用戶(hù)眼前。DM365是TI公司2009年3月推出的一款針對(duì)數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的高性?xún)r(jià)比解決方案，本文主要介紹了該產(chǎn)品的主要特點(diǎn)，供讀者參考。

市場(chǎng)背景

從個(gè)人電腦、家用數(shù)字視頻產(chǎn)品，到安防領(lǐng)域，“高清”都是一個(gè)熱門(mén)詞匯。清晰度一直是安防行業(yè)追求的一個(gè)目標(biāo)。數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)經(jīng)過(guò)概念、市場(chǎng)推廣階段，逐漸得到了客戶(hù)的認(rèn)可，安防產(chǎn)品數(shù)字化、智能化、高清化和網(wǎng)絡(luò)化已成為一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的潮流，市場(chǎng)上的高清產(chǎn)品如雨后春筍般展現(xiàn)在用戶(hù)眼前。

依據(jù)不同的市場(chǎng)需求和產(chǎn)品定位來(lái)選擇符合產(chǎn)品發(fā)展方向的解決方案，是每個(gè)廠商需要面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題。數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)：

存儲(chǔ)和帶寬的平衡

隨著圖像分辨率的提升，以1920X1080 30幀為例，利用H.264 的編碼算法，為保證清晰度，碼流需要控制在6Mbps左右，這樣每小時(shí)的存儲(chǔ)空間需要2.7GB，即使1T的硬盤(pán)也只能存儲(chǔ)370小時(shí)左右；百兆局域網(wǎng)只能可靠傳輸5路編碼后的視頻。而千兆網(wǎng)目前還沒(méi)有普及，磁盤(pán)陣列的價(jià)格還沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模民用的程度，所以如何平衡存儲(chǔ)和帶寬是擺在廠商面前的一個(gè)難題。

成像系統(tǒng)的性能

老牌模擬視頻廠商經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，光學(xué)成像系統(tǒng)都比較成熟，隨著分辨率的提升，對(duì)鏡頭精度、水平度控制都提出了新的要求，五百萬(wàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的分辨率是PAL制式模擬攝像機(jī)的十倍多，而高清相機(jī)和高清攝像機(jī)上采用的技術(shù)用在安防產(chǎn)品上的成本較高，不利于網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)的推動(dòng)。如何降低成像系統(tǒng)的門(mén)檻，是網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)曝光和自動(dòng)白平衡的實(shí)現(xiàn)

目前，自動(dòng)對(duì)焦、白平衡，自動(dòng)曝光技術(shù)在模擬攝像機(jī)上發(fā)展得比較完善，一些廠家也推出了新的對(duì)焦和曝光技術(shù)，如多點(diǎn)曝光、AGC區(qū)域控制等技術(shù)，但在數(shù)字高清攝像機(jī)上該技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)比較薄弱，這些技術(shù)對(duì)于高清晰的圖像質(zhì)量非常重要。國(guó)內(nèi)在這些技術(shù)領(lǐng)域所涉及的控制算法上積累的經(jīng)驗(yàn)比較少，尤其在高清系統(tǒng)中，分辨率的增加將會(huì)增加相應(yīng)算法的開(kāi)銷(xiāo)，如何保證實(shí)時(shí)快速地完成這些控制算法顯得非常重要。

DM365數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

系統(tǒng)介紹

DM365是TI公司2009年3月推出的一款針對(duì)數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的高性?xún)r(jià)比解決方案。它能支持分辨率為720p，每秒30幀，H.264的高清編碼。依據(jù)其特點(diǎn)，并結(jié)合自身算法的優(yōu)勢(shì)，我們推出了一款數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其應(yīng)用框圖如圖1所示：

圖1 高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用框圖

系統(tǒng)特點(diǎn)

由該款高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)組成的系統(tǒng)具有如下主要特點(diǎn)：

存儲(chǔ)和帶寬

跟標(biāo)清相比，高清需要面對(duì)存儲(chǔ)和傳輸問(wèn)題，以及保證原系統(tǒng)能夠進(jìn)行低成本的升級(jí)。為方便高清產(chǎn)品的推廣，更好地兼容特定的觀看設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)帶寬，產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略將采用不同的分辨率對(duì)視頻流進(jìn)行編碼，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的視頻流以滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬、CPU解碼能力的要求。TI的DM365支持多格式（H.264、MPEG-4、MPEG-2、MJPEG 以及VC1 等編解碼器）、多速率高清視頻，可實(shí)現(xiàn)高度的視頻靈活性。DM365可以同時(shí)輸出720P，D1，CIF三個(gè)碼流，或者更多的組合方式，使得同一視頻源可以滿足用戶(hù)不同場(chǎng)合的需求，如：高清本地存儲(chǔ)和現(xiàn)場(chǎng)顯示，標(biāo)清圖像供智能分析，CIF圖像用于遠(yuǎn)程傳輸和查看。

圖2 不同的分辨率適應(yīng)不用的存儲(chǔ)和帶寬

自動(dòng)對(duì)焦、曝光和白平衡處理

標(biāo)清模擬攝像機(jī)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，在自動(dòng)對(duì)焦、曝光和白平衡等方面的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，為提升高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力，需要開(kāi)發(fā)新的算法來(lái)適合高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的應(yīng)用。DM365片上的 ISP 支持噪聲過(guò)濾、視頻穩(wěn)定、面部檢測(cè)、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)曝光以及邊緣增強(qiáng)等影像增強(qiáng)技術(shù)，并可提升視頻處理的智能化水平。能夠解決如下幾個(gè)主要問(wèn)題：在黑暗環(huán)境中，造成的曝光過(guò)度問(wèn)題；在逆光環(huán)境下，人像曝光不足問(wèn)題；物體與背景反差過(guò)大時(shí)，導(dǎo)致的偏色問(wèn)題；對(duì)于場(chǎng)景監(jiān)控，大范圍的背景顏色信息不豐富問(wèn)題；對(duì)于忽然進(jìn)出場(chǎng)景的物體，導(dǎo)致白平衡處理不準(zhǔn)確的問(wèn)題；對(duì)于場(chǎng)景的劇烈變化，導(dǎo)致曝光和白平衡不準(zhǔn)確等問(wèn)題。

支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

在現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)體系中，有線網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)廣泛應(yīng)用在視頻監(jiān)控中，為視頻數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸、智能化管理提供了強(qiáng)有力支持。在現(xiàn)實(shí)的監(jiān)控需求中，復(fù)雜的地理環(huán)境往往制約了有線網(wǎng)絡(luò)在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用。比如森林防火、野外油田、遠(yuǎn)距離的高速公路、成熟的公園景區(qū)等環(huán)境，有線網(wǎng)絡(luò)搭建很難完成或者使用戶(hù)成本投入過(guò)高、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期過(guò)長(zhǎng)等。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以其高度靈活性、便捷性、移動(dòng)性、低成本、保護(hù)用戶(hù)投資等特性成為除有線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控外，最佳的輔助解決方案，其合理而有效地解決了復(fù)雜環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸。

該系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面擁有最前沿的技術(shù)保證，系統(tǒng)預(yù)留了RS232和USB接口，能提供給用戶(hù)可編程API，以支持不同的無(wú)線解決方案，如WIFI，3G等。

智能支持

高清技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)圖像識(shí)別和智能分析技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。智能化是IP監(jiān)控未來(lái)的發(fā)展方向，針對(duì)某個(gè)行業(yè)或者應(yīng)用提供一個(gè)優(yōu)化后的智能算法解決方案，實(shí)現(xiàn)高可靠性是設(shè)計(jì)智能算法的出發(fā)點(diǎn)。而數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)直接可以輸出數(shù)字信號(hào)供智能算法使用，在這一點(diǎn)上存在著先天優(yōu)勢(shì)。所以在該產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，已預(yù)留了DSP擴(kuò)展板接口，用戶(hù)可以選擇不同性能的DSP進(jìn)行智能分析運(yùn)算，通過(guò)SPI接口實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)通信。另外為用戶(hù)設(shè)置了加密芯片，可以由用戶(hù)寫(xiě)入私人密鑰以保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

標(biāo)準(zhǔn)支持

隨著數(shù)字視頻安全監(jiān)控市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，為避免資源浪費(fèi)，以及達(dá)成產(chǎn)品間的互通性等目標(biāo)，國(guó)際上已有兩個(gè)團(tuán)體（ONVIF和PSIA）針對(duì)IPBased安防監(jiān)控產(chǎn)品提出建議草案，制定了前后端設(shè)備的接口(Interface)共通標(biāo)準(zhǔn)。

基于DM365的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)支持標(biāo)準(zhǔn)的PSIA協(xié)議V1.0版本，使得集成商可以選擇任何帶有PSIA(物理安全互操作性聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn))接口的DSP子板來(lái)開(kāi)發(fā)更強(qiáng)大的視頻分析功能，確保與符合PSIA標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)進(jìn)行連接，從而能便捷地實(shí)施即插即用連接。