夜晚一般是犯罪率發(fā)生比較高的時段，而且大都發(fā)生在光線差甚至沒有光的場所。當(dāng)攝像機(jī)安裝在這些場所時，所獲得的場景影像呈粗粒狀，難以看到清晰的車牌或人臉等畫面。因此，加大低光技術(shù)的研究對打擊犯罪而言就顯得尤為重要。憑借著在圖像處理方面30年的技術(shù)積累，德州儀器（TI）義不容辭地加入到低照技術(shù)的研究中來。近日，在北京舉辦的中國國際公共安全博覽會(CPSE)上，TI視頻系統(tǒng)應(yīng)用部工程總監(jiān)Peter Labaziewicz，TI單核處理器業(yè)務(wù)、視頻安全業(yè)務(wù)部市場營銷經(jīng)理Sean Murphy，TI視頻安全業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Jason Jacob，以及TI DSP視頻產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理王承寧向記者展示了TI在低照技術(shù)上所取得的成果，并進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
低照技術(shù)對比實(shí)驗(yàn)
    Peter在現(xiàn)場做了一個實(shí)驗(yàn)：在一個黑暗的箱子里放著兩款相機(jī)，一款是目前市場上以低照度著稱的相機(jī)，另一款是基于TI最新低照技術(shù)的相機(jī)。實(shí)驗(yàn)的光線環(huán)境是人眼已經(jīng)沒有辦法看見的程度。根據(jù)兩個相機(jī)采集的圖像可以看出，基于TI最新低照技術(shù)的相機(jī)可以采集到更清晰的字符和圖像。Peter說：“針對低照環(huán)境下的圖像采集，很多客戶采用了其他辦法，如加紅外補(bǔ)光，但這會增加成本。TI的低照技術(shù)是在最新推出的達(dá)芬奇DM385視頻處理器基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。DM385集成了3D降噪與WDR處理技術(shù)，并結(jié)合了面部檢測、視頻穩(wěn)定、多重曝光、雙傳感器支持、變焦失真校正等影像信號處理技術(shù)。這些特性的完美整合，可為安全行業(yè)打造業(yè)界一流的低照技術(shù)。”

低照技術(shù)對比(左下部為采用TI方案的效果)

3D降噪和高壓縮率
    提高照度有很多不同的方式。一是增加光圈，但這會使鏡頭的尺寸變大，并增加系統(tǒng)成本。二是增加曝光時間，其缺點(diǎn)是運(yùn)動時會有拖影的情況發(fā)生。三是增強(qiáng)從傳感器來的光學(xué)信號強(qiáng)度以提高增益，其缺點(diǎn)是噪聲也會被一起放大。Peter解釋：“噪聲變大之后，編碼會變得非常困難，可能將一些噪聲當(dāng)成圖像進(jìn)行編碼，從而損失編碼的性能。在這種情況下，關(guān)鍵是如何增強(qiáng)有用信息并減少噪聲，但是要做到這一點(diǎn)確實(shí)很難。”
    降噪分為兩個部分，空間域的2D降噪以及加上時間域的3D降噪。Peter強(qiáng)調(diào)：“在降噪時需要處理很多數(shù)據(jù)，因此TI在硬件上設(shè)計了降噪濾波器，可以迅速地處理大量數(shù)據(jù)并減少噪聲，但只是機(jī)械地處理。因此我們在軟件上加入了智能判斷，在大量的數(shù)據(jù)中判斷哪些是噪聲、哪些是圖像的細(xì)節(jié)，這也是業(yè)界面臨的挑戰(zhàn)。一些公司推出的3D降噪功能就往往將圖像的細(xì)節(jié)隨著噪聲一起去掉了。”
    如果沒有很好的降噪處理，不僅圖像清晰度會受影響，而且編碼時會把噪聲當(dāng)成圖像內(nèi)容進(jìn)行編碼。如果系統(tǒng)中同時有幾百個攝像機(jī)，隨著碼率的提高，對客戶端整體成本的影響還是很大的。TI最新推出的達(dá)芬奇DM8107能為多通道(DVR/NVR)設(shè)計實(shí)現(xiàn)業(yè)界最高效率的視頻壓縮，是很好的低成本解決方案。DM8107視頻壓縮引擎的壓縮效率比市場標(biāo)準(zhǔn)高200%以上，在無損影像質(zhì)量的情況下，既可使保存數(shù)據(jù)的存儲量銳降50%，同時可使傳輸數(shù)據(jù)所需的帶寬減半。
強(qiáng)者的策略
    Jason表示：“TI對新技術(shù)的投資都是為了幫助客戶解決最終問題，例如使得攝像機(jī)更智能，在低照度情況下能夠捕捉更好的圖像，提高相機(jī)自動識別有用信息的能力，降低網(wǎng)絡(luò)和存儲壓力，這些都是我們正在努力的新方向。”
    現(xiàn)在幾大FPGA廠商都瞄準(zhǔn)了安防監(jiān)控領(lǐng)域，對于來自FPGA的競爭，Sean表示：“如果單純在編碼器和傳感器之間加一個FPGA用來實(shí)現(xiàn)低照度和降噪處理，不僅會增加系統(tǒng)復(fù)雜度、成本、功耗和面積，有時還需要額外的器件來支持它。例如，時域3D降噪處理要存儲前一幀圖像，用FPGA實(shí)現(xiàn)IP攝像機(jī)時就需要額外的DDR存儲器，會提高系統(tǒng)成本。而TI是用同樣的硬件和存儲器來達(dá)到同樣的效果。”
    Peter表示：“我們面臨不同的競爭對手，但TI的一致策略是提供完整的低成本解決方案。此外，還會注重新技術(shù)的研發(fā)，包括提高編碼性能，降低碼率和后端存儲的壓力，以及新的低照度技術(shù)和智能分析技術(shù)，以保證客戶做出差異化、高端的產(chǎn)品。”