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三大高清监控摄像机芯片方案应用简析

[作者:网络  来源:网络转摘  时间:2014/1/20 15:11:56  阅读:2857次][字体:字体颜色]
随着安防监控行业市场的高速发展,对于监控系统而言,早在前几年,高清只是一个全新的技术概念,通过几年来研发人员的不懈努力,整个视频监控系统,包括从图像采集、转换、压缩、传输、存储、控制、显示等都得到了质的提升。而对整个视频监控系统而言,前端图像采集设备即摄像机是整个系统的核心,只有前端保证了高清,整套系统的高清才不会是空中楼阁,不仅如此,在高清化的同时,各大厂商结合自己行业技术沉淀,网络化和智能化等也逐渐走进人们的视野。
  当前市场情况,高清监控系统大致分为三条主线,分别是960h模拟摄像机、hd-sdi数字高清摄像机、百万高清网络摄像机。下面,我们将简单探讨一下各主要方案的芯片方案。
  960h模拟摄像机
  模拟监控时代,清晰度从最早的380线发展到420线、480线,再到540线、600线、到如今的960h方案,这些演变是历经了市场的洗礼和用户的需求提升。目前模拟高清主要以960h为主,前端图像传感器主要以类似icx663和icx673,以及icx811、icx679等可达960h的水平像素的sensor为主,这些传感器的有效像素都可做到976(h)×582(v)。
而后端大多以sony的effio系列为主,通常以icx663搭配effio-p的方式,做成宽动态的机型,这种搭配方式主要是为提升摄像机的整体宽动态效果,以满足特殊场合场景的应用,一般金融行业对此有较高的需求,如自动取款机场景。景阳依此方案而研发的59/50系列宽动态机型,在输出高清的同时,将宽动态范围做到100db以上,实现了在各种逆光或者背光环境下,依然清晰可见画面中的前景和背景。
  同时结合2d/3d降噪,将混杂在视频信号中的杂波信号滤除,做到了画面的干净细腻,在行业中处于领先水平。另外一种方式是icx673搭配effio-e的方案,增强版的effio-e是sony基于960h推出的高清解决方案,在完全兼容旧版本的情况下,增加了诸如透雾、多级osd菜单等功能,图像效果更加清晰细腻,配备可移动红外滤光片,实现真正的日夜监控,多级的osd菜单,可调节摄像的各个不同参数以满足不同应用场景的需求。此种方案以景阳的59/30系列摄像机为代表,广泛应用在要求高清画质的场所,如平安城市、交通、金融、教育、监狱、矿业、电力等行业场所。
  hd-sdi数字高清摄像机
  属于高清监控的快速发展领域,有着他自身一些优势,首先由于其实现了真正的数字高清的同时,保留了原有模拟系统的简单易用特点,在旧有模拟监控系统框架上非常容易替换,施工人员无需培训,可轻松上手。其次,sdi(serialdigitalinterface)接口是一种数字分量串行接口,是smpte制定的一种广播级信号标准,hd-dsi作为其中一种,同样采用bnc接口走视频同轴线输出,或者光纤传输。采用标准的传输接口,具有良好的兼容性,壳方便接入任何厂家提供的hd-dvr设备,在实际项目中有较大的选择空间,同时对于后期维护替换等方面也较方便,这一优势是目前高清网络摄像机不可比拟的。最后,hd-sdi数字高清摄像机有高质量的低延时特性,这一特性填补了特殊市场的需求,例如审讯系统。hd-sdi监控不采用网络来传输,不会产生网络带宽带来的延时问题,高质量的传输线材可做到30~50ms的低延时,这在监控系统来讲,可称之为无延时的实时图像,另一方面,hd-sdi摄像机没有做压缩编码处理,可做到无损输出,在画面细节表现上更加出色,同时也减少的因压缩编码带来的耗时问题。
  当前hd-sdi摄像机主流分辨率为1280x720、1920x1080,而前端传感器有ccd和cmos两种类型,但就目前市场产品形态看来,更多的是选在高分辨率的cmos来作为前端信号采集,例如景阳科技股份有限公司的hd-sdi解决方案采用的是sonyexmorrcmos背照技术的感光元件,改善了传统cmos感光元件的感光度。exmorrcmos采用了和普通方法相反、向没有布线层的一面照射光线的背面照射技术,由于不受金属线路和晶体管的阻碍,开口率(光电转换部分在一个像素中所占的面积比例)可提高至近100%。与其以往1.75μm间隔的表面照射产品相比,背面照射产品在信噪比上具有很大优势。
  但是,我们同时也应看到hd-sdi高清摄像机发展的制约的一面,首先传输距离上,由于其本身传输的数据量很大,导致实际应用受阻,目前的传输线材大多做到100~150米左右,要更远的距离需要额外增加中端设备。另一方面,后端配套设备的短缺,作为实际项目的应用,必须要配备完善的hd-sdi光端机,sdi-dvr、hd-sdi视频矩阵、显示大屏等等配套设备,才能充分体现hd-sdi的高清优势,无疑这些配套设备将会大大提高整套应用方案的成本费用。随着市场对hd-sdi的接受以及成本的减低,hd-sdi才会形成自己的发展之道。
  百万高清网络摄像机
  高清网络摄像机相对大家来家都已经不陌生了,这两年的广泛应用,一个完整的高清网络摄像机芯片方案包括图像传感器模块,图像处理模块(isp),网络摄编码压缩模块,每个模块都扮演着重要角色。
  图像传感器是摄像机的重要组成部分。根据元件的不同,可分为ccd和cmos两大类。如sony的icx445、icx274、imx036/136,aptina的mt9m034、ar0130、mt9p006,omnivison的ov2715等等。图像传感器的作用是将光学图像采集并转换成后端isp可用的电信号。
  这些cmossensor在低照度、宽动态、高像素等方面各具特色,深圳市景阳科技股份有限公司与这些sensor厂家保持着紧密的深度合作关系,
  图像信号处理器isp(imagesignalprocessor)的主要作用是对前端图像传感器输出的信号做后期的处理。不同的isp用来匹配不同厂商的图像传感器。isp的优异在整个摄像机产品中很重要,应当说它直接影响呈现给用户的影响画质的优劣。图像经过图像经过ccd或者cmos的采集后,需要经过后期的处理才可以较好的适应不同的环境,在不同的光学条件下都能较好的还原出现场细节。
在isp中它会完成我们常常提及的2a(awb/ae,自动白平衡/自动曝光)或者3a(awb/ae/af,自动白平衡/自动曝光/自动聚焦),目前主流的做法都是将isp集成在dsp部分,例如ti的tms320dm368、dm369、dm385等解决方案,海思的hi3516、hi3517、hi3518等系列。
  网络摄像机的重点部分即在于后端压缩编码部分,首先我们来了解压缩处理和数字视频转换的概念。isp将前端图像传感器信号处理后,一般会以bt.656/bt.1120/yuv4:2:2等数字接口格式传输到后端处理芯片中。压缩处理器(soc或dsp)可以将视频信号以h.264/mpeg-4/mjpeg算法进行编码压缩,然后通过内建的网络服务以tcp/ip协议的网络信号进行传输给用户。
高清摄像机中的压缩编码芯片dsp市场上常见的厂商有ti(德州仪器)、ambarella(安霸)、hislicon(海思半导体)、nxp(恩智浦半导体)等。不同厂家的硬件压缩处理器拥有各自的特性,比如低功耗、高性能、高视频压缩质量、高压缩比等。
  结束语
  高清摄像机的相关芯片解决方案正在高速发展,市场对高清监控产品的性能要求也在不断提高,各种高清解决方案也层出不穷,我们应当根据市场需求和是实际项目选择合适的高清解决方案,那么这就需要我们对摄像机的芯片有充分的了解和认识,只有充分了解,才能合理利用芯片的资源,做出有自我核心竞争力的产品。
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