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        星光級攝像機的發(fā)展與應(yīng)用

        2018-12-06 02:04:48王紀超
        中國公共安全 2018年10期
        關(guān)鍵詞:補光白光星光

        □ 文/王紀超

        星光級攝像機是如何崛起的?在CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法席卷安防領(lǐng)域的深度智能時代,星光級攝像機又有怎樣的表現(xiàn)與限制?未來星光級攝像機的發(fā)展又改何去何從?本篇文章將給你答案。

        星光級攝像機的崛起

        2014年,安訊士“覓光者”技術(shù)的提出,星光級攝像機的概念首次被提出。隨后,隨著索尼背照式傳感器的發(fā)布,1080P星光級攝像機逐漸被人熟知并進入安防領(lǐng)域。“星光級”指的是攝像機在星光環(huán)境下無任何輔助光源,可以顯示清晰彩色圖像的技術(shù)。監(jiān)控錄像作為事故發(fā)生后重要的追溯手段,對圖像的要求與星光級攝像機的特點不謀而合。并且,相比于紅外補光,星光級攝像機可以還原彩色圖像,還不會使車牌過曝;相比于白光補光,星光級攝像機無需另配補光燈,成本更低。隨后,各個廠家相繼推出自己的星光級攝像機,“0.001Lux”、“0.0005Lux”這些數(shù)字的背后,代表著競爭的激烈和星光級攝像機正式崛起。

        深度智能時代下的星光級

        深度智能時代的來臨,視頻監(jiān)控的模式從“看”向“抓”轉(zhuǎn)變,抓取監(jiān)控畫面內(nèi)的各種特征作為事故發(fā)生后的回溯線索。人臉作為識別一個人的明顯特征,自然而然的成為主要抓拍對象。當下,一提到人臉抓拍攝像機,“深度智能”、“抓拍率”、“并發(fā)檢測數(shù)量”等等關(guān)鍵詞就會在腦海里浮現(xiàn),“星光級”這個詞好像慢慢淡出了視線,離我們越來越遠。

        然而,事實真的如此嗎?

        要回答這個問題,我們得先從人臉這一特征作為被抓拍的對象,有哪些缺點說起。首先,人臉存在易變性,人臉的外形很不穩(wěn)定,人可以通過臉部的變化產(chǎn)生很多表情,而在不同觀察角度,人臉的視覺圖像也相差很大;其次是人臉受光照條件的影響比較大,光照條件的好壞直接影響人臉的成像效果。

        ▲圖1:光照條件影響人臉成像效果

        如圖所示,以上兩種情況下,人臉亮度都比較暗,攝像機難以抓拍到,即使抓拍到了,也不能用于識別和比對??磥?,良好的圖像質(zhì)量在深度智能時代還是必不可少的。為了提升人臉亮度,目前市面上常見的補光方案有兩種——白光和紅外。但白光燈的補光區(qū)域是扇形的,會造成畫面中間亮,兩邊暗的現(xiàn)象;同時白光燈也不具有隱蔽性。紅外補光方案也存在缺失彩色信息的弊端。

        ▲圖2:白光燈補光存在亮區(qū)和暗區(qū)

        因此,在這兩種補光方式都不理想的情況下,“星光級”再次進入人們的視線。有一類廠家選擇了一個攝像機內(nèi)置兩個傳感器的雙Sensor架構(gòu),一路Sensor感知色彩信息,另一路Sensor感知亮度細節(jié),最終合成一路圖像,色彩信息和亮度細節(jié)互不干擾,達到成像效果相比于一個傳感器大幅提升的效果。

        ▲圖3:雙Sensor合成圖像原理

        這種技術(shù)雖然解決了補光燈帶來的問題,但技術(shù)本身卻存在缺陷。第一,由于是兩幅圖像進行合成,合成后的圖像會偏色;第二,在完全無光的環(huán)境下,圖像效果差,圖像質(zhì)量無法保證;第三,成本高,沒有辦法在雪亮、智慧社區(qū)、出入口等場景大面積覆蓋。看來,無論有補光還是無補光的方式,都無法完美解決圖像問題。

        星光級攝像機的發(fā)展趨勢

        看了上述內(nèi)容,我們不禁要問:星光級攝像機到底何去何從?其實我們可以發(fā)現(xiàn),深度智能時代下的星光級機攝像機需要解決的問題只有一個——如何在低照環(huán)境下抓拍到人臉。宇視工程師給出的答案是“Extra-ISP”和“U-FACE”技術(shù)。

        “Extra-ISP”技術(shù)是在新一代芯片的ISP的基礎(chǔ)上,增加了時域降噪算法和多為度銳度提升算法,大大降低了低照環(huán)境下運動圖像的拖影,讓人臉等運動物體的細節(jié)可以充分展現(xiàn)出來。時域降噪是對多幀圖像進行分析運算來進行降噪。運動估計的設(shè)置是為了防止劇烈移動的主體出現(xiàn)運動殘留的現(xiàn)象。

        ▲圖4:Extra-ISP處理運動人臉前后對比

        “U-FACE”技術(shù)是以全新一代深度智能核心芯片為支撐,加持全新人臉曝光和人臉小圖增強雙重算法,專門針對低照環(huán)境下的人臉進行優(yōu)化,提升人臉的亮度、通透性和均衡性,最后輸出優(yōu)質(zhì)的人臉小圖。

        ▲圖5:U-FACE處理過暗人臉前后對比

        有了這兩種算法的加持,宇視攝像機便可以針對低照環(huán)境下的人臉進行優(yōu)化,發(fā)揮星光級攝像機的最大價值。

        隨著需求的不斷增加和多樣化,未來星光級攝像機的發(fā)展肯定也是多種多樣的。有些廠家會去追求更復(fù)雜的視頻融合技術(shù),比如三Sensor架構(gòu),有些廠家會選擇新的ISP技術(shù),還有些廠家可能會開發(fā)出新的補光方式去替代白光燈和紅外燈。總之,無論攝像機怎么發(fā)展,都是服務(wù)于公共安全的,都是為了為了更好的保護好我們的財產(chǎn)安全以及出現(xiàn)膠葛或有分歧事情時供給一個杰出的視頻舉證復(fù)原現(xiàn)場,為大家創(chuàng)造一個安全的環(huán)境。

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