DM365解决方案在高清网络摄像机中的应用

2010-06-20 11:41:40 安锐通市场部 642


        1 、市场背景


        从个人电脑、家用数字视频产品,到安防领域,“高清”都是一个热门词汇。清晰度一直是安防行业追求的一个目标。数字高清网络摄像机经过概念、市场推广阶段,逐渐得到了客户的认可,安防产品数字化、智能化、高清化和网络化是一个不可逆转的潮流,市场上的高清产品如雨后春笋般展现用户眼前。

          

                4g监控摄像头

        

     依据不同的市场需求和产品定位来选择符合自有产品发展方向的解决方案,是每个厂商需要面对的一个问题。数字高清网络摄像机的产品设计需要重点考虑以下几点:


       1.1、 存储和带宽的平衡:


       随着图像分辨率的提升,以1920X1080 30帧为例,利用H.264 的编码算法,为保证清晰度,码流需要控制在6Mbps左右,这样每小时的存储空间需要2.7GB。百兆局域网只能可靠传输5路编码后的视频,即使1T的硬盘也只能存储370小时左右。而千兆网目前还没有普及,磁盘阵列的价格还没有达到大规模民用的程度,所以如何平衡存储和带宽是摆在厂商面前的一个难题。


        1.2、 成像系统的性能:


     老牌模拟视频厂商经过几十年的发展,光学成像系统都比较成熟,随着分辨率的提升,对镜头精度、水平度控制都提出了新的要求,五百万网络摄像机的分辨率是PAL制式的十倍还要多,而高清相机和高清摄像机上采用的技术用在安防产品上的成本较高,不利于网络高清摄像机的推动。如何降低成像系统的门槛,是网络高清摄像机发展的关键因素。


      1.3、 自动对焦、自动曝光和自动白平衡的实现:


        目前,自动对焦、白平衡,自动曝光技术在模拟摄像机上发展的比较完善,一些厂家也推出了新的对焦和曝光技术,如多点曝光、AGC区域控制等技术,但在数字高清摄像机上的该技术的应用相对比较薄弱,这些技术对于高清晰的图像质量非常重要。国内在这些技术领域所涉及的控制算法上积累的经验比较少,尤其在高清系统中,分辨率的增加将会增加相应算法开销,如何保证实时快速的完成这些控制算法显得非常重要。


       2 DM365数字高清网络摄像机应用系统


       2.1 系统介绍


       DM365是TI公司2009年3月推出的一款针对数字高清网络摄像机的高性价比解决方案。它可以支持分辨率为720p,每秒30帧,H.264的高清编码,依据其特点,我们结合自身算法的优势,推出了一款数字高清网络摄像机产品。 


       2.2 系统特点


        针对高清网络摄像机,该系统提供如下主要特点:


       2.2.1 存储和带宽  


       跟标清相比,高清需要面对存储和传输问题,以及保证原系统能够进行低成本的升级。为方便高清产品的推广,更好地兼容特定的观看设备以及网络带宽,产品设计策略将采用不同的分辨率对视频流进行编码,产生相对应的视频流以满足网络带宽、CPU解码能力的要求。如果原始视频流无法被直接编码成所需要的格式,就必须先对已经被编码的前一组视频流进行解码,然后按需要的压缩比进行编码,这种编解码方式对系统开销的占用是非常大的,并且图像质量无法得到保证。TI的DM365支持多格式、多速率高清视频,H.264、MPEG-4、MPEG-2、MJPEG 以及 VC1 等编解码器,可实现高度的视频灵活性。DM365可以同时输出720P,D1,CIF三个码流,或者更多的组合方式,使得同一视频源可以满足用户不同场合的需求,如:高清本地存储和现场显示,标清图像供智能分析,CIF图像用于远程查看。


        2.2.2 自动对焦、曝光和白平衡处理


        标清模拟摄像机经过几十年的发展,在自动对焦、曝光和白平衡等方面的技术已经发展的非常成熟了,为提升高清网络摄像机的竞争力,需要开发新的算法来适合高清网络摄像机的应用。DM365片上 ISP 支持噪声过滤、视频稳定、面部检测、自动白平衡、自动对焦、自动曝光以及边缘增强等影像增强技术,并可提升视频处理的智能化水平。能够解决如下几个主要问题:


        1) 在黑暗环境中,造成的曝光过度问题;
        2) 在逆光环境下,人像曝光不足问题;
        3) 物体背景反差过大时,导致的偏色问题;
         4) 对于场景监控,大范围的背景颜色信息不丰富问题;
      5) 对于忽然进出场景的物体,导致白平衡处理不准确的问题;
        6) 对于场景的剧烈变化,导致曝光和白平衡不准确等问题;


       2.2.3 无线网络的支持


       在现今的网络体系中,有线网和无线网广泛应用在视频监控中,为视频数据的远距离传输、智能化管理提供了强有力支持。在现实的监控需求中,复杂的地理环境往往成为有线网络在视频监控中的制约。比如森林防火、野外油田、远距离的高速公路、成熟的公园景区等环境,有线网络搭建很难完成;或者用户成本投入过高,网络建设周期过长。无线网络以其高度的灵活性、便捷性、移动性、低成本、保护用户投资等特性成为视频监控的最佳网络解决方案,合理地解决复杂环境的视频传输。 该系统在网络应用方面拥有最前沿的技术保证,系统预留RS232和USB接口,提供用户可编程API,以支持不同的无线解决方案,如WIFI,3G等。


        2.2.4 智能支持


        高清技术的发展将推动图像识别和智能分析技术的发展和应用。智能化是IP监控未来的发展方向,针对某个行业或者应用提供一个优化后的智能算法解决方案,实现高可靠性是设计智能算法的出发点。而数字网络摄像机直接可以输出数字信号供智能算法使用,在这一点上存在着先天优势。所以该产品设计中,我们预留了DSP扩展板接口,用户可以选择不同规格的DSP作为算法运算,通过SPI接口实现与该系统的通信;另外为用户设置了加密芯片,可以由用户写入私人密钥以保护自己的知识产权。


         2.2.5 标准支持


        随着数字视频安全监控市场蓬勃发展,为避免资源浪费,以及达成产品间的互通性等目标,国际上已有两个团体(ONVIF和PSIA)针对IP-Based安防监控产品提出建议草案,制定了前后端设备的接口(Interface)共通标准。


        我公司的高清网络摄像机系统支持标准的PSIA协议V1.0版本,使得集成商可以选择任何带有PSIA(物理安全互操作性联盟标准)接口的DSP子板来开发更强大的视频分析功能,确保与符合PSIA标准的系统的连接,从而提供更便捷地实施及即插即用连接。















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