智能平民化——未來高清前端段新趨勢

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　  現(xiàn)今高清監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，不僅表現(xiàn)在單個視頻的高清上，規(guī)模也在不斷的擴大，例如普通的平安城市動輒上千路、幾千路甚至更多，傳統(tǒng)高清攝像機只用來采集，使用中實時監(jiān)看往往很難有效的“照顧”到所有視頻，已經(jīng)很難滿足人們“用好”高清的需求。

　　高清網(wǎng)絡攝像機發(fā)展日新月異，無論圖像質(zhì)量、性能、功能、價格，更新?lián)Q代的速度越來越快，基本遵循摩爾定律，但萬變不離其宗，所有的提升創(chuàng)新均需要圍繞人的需求，如果攝像機自身對圖像、聲音、行為能做出智能判斷過濾，既集成智能盒功能又避免平臺分析路數(shù)少的瓶頸，在成本有效控制的同時更智能，看得清的同時，又能使監(jiān)控系統(tǒng)變被動為主動。在高清產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重的今天，哪些技術可以更實在的節(jié)省整體方案成本?哪些實用的智能可以更巧妙的融入到前端，給整個方案帶有亮點?下面就這兩個方面為大家展開分析：

　　可以節(jié)省成本的技術

　　隨著編碼技術的不斷發(fā)展，硬件平臺性能的不斷提升，超低碼流，在保證畫質(zhì)的情況下，帶寬及存儲由原來的1080P實時6M～8M，降低到2M～4M，只占原來的一半甚至四分之一，從根源上降低高清方案的整體成本。目前超低碼流已成為多數(shù)廠家的標配。

　　可伸縮編碼(SVC)，有效降低網(wǎng)絡抖動的影響。在不影響圖像質(zhì)量的情況下，丟棄權(quán)重低的幀，抗網(wǎng)絡丟包能力更強，網(wǎng)絡適應能力更好。在同一時刻，PC可以請求到全幀率的主碼流，手持設備可以請求到非實時的主碼流;存儲端快速回放時，可以跳幀解碼，減少網(wǎng)絡傳輸與解碼的壓力;對同一路碼流，可以實時監(jiān)視，非實時存儲，有效節(jié)省網(wǎng)絡及存儲成本。

　　感興趣區(qū)域(ROI)，提高指定區(qū)域視頻的畫質(zhì)。相同帶寬下，將有限的碼流資源集中在用戶感興趣的區(qū)域。保證低帶寬的情況下，用戶感興趣區(qū)域圖像得到保證，最大支持4個區(qū)域同時設置。有效緩解網(wǎng)絡及存儲壓力。

　　走廊模式，滿足縱深場景需求應用。特定場景走廊模式，一臺設備可以實現(xiàn)兩臺攝像機的效果，典型的應用場景例如長走廊、公路等。另外諸如三碼流、20路同時訪問、超低延時等，均對硬件平臺性能及ISP處理功底有著較高的要求。

　　高清網(wǎng)絡攝像機給人們帶來更好的視覺體驗，同時對安裝調(diào)試人員也有著更高的要求。自動后調(diào)焦功能，集成一鍵清晰按鍵并且可通過遠程網(wǎng)絡控制，可以大大降低調(diào)試及后期維護成本。

　　實用高效的智能分析

　　透霧：當前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)對天氣條件非常敏感，當遇到雨霧、陰霾等能見度較低的情況時，景物圖像嚴重退化，極大地限制了戶外視頻監(jiān)控系統(tǒng)效用的發(fā)揮。目前全球氣候越來越惡劣，霧霾天氣時常出現(xiàn)，透霧功能顯的尤為重要，根據(jù)霧天成像的散射模型，采用暗通道先驗原理，可實現(xiàn)高性能的透霧技術，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)全天候工作。

　　透霧算法原理：

　　霧天成像的模型如下圖所示：

　　圖1 霧天成像模型

　　公式表示為：

　　其中，I (x)是霧霾下圖像的色彩值;J (x) t(x)指物體表面光線到達傳感器的過程中,由于大氣微顆粒的散射而產(chǎn)生衰減，衰減后剩余部分;A(1-t(x))指環(huán)境光線因大氣微顆粒反射而進入傳感器成像。

　　暗通道先驗原理，絕大多數(shù)的無霧圖像，其每個局部區(qū)域都會存在至少一個顏色通道的強度值很低的像素，根據(jù)這個原理，定義圖像暗通道J dark為：

　　Jc代表J的某一個顏色通道，而Ω(x)是以x為中心的一個方形區(qū)域。

　　對公式(1)做變形，得到

　　代入公式(2)Jdark可進一步求得透射率t：

　　t = 1 – Jdark/Ac

　　根據(jù)得到的J dark和原圖像，通過對圖像亮度值的統(tǒng)計計算，求得大氣光強A。

　　得到大氣光強A和透射率t之后，通過對霧天成像模型的逆推，便可求出透霧后的圖像：

　　該算法特色：

　　1，大氣光強采用更穩(wěn)定的統(tǒng)計方法，使得算法穩(wěn)定性高，適用各種場景。

　　2，色彩還原度好：傳統(tǒng)的透霧算法會沖淡圖像的色彩，該算法真實還原圖像色彩。

　　3，通透性好：該算法準確估計圖像的霧氣濃度，具有很好的通透性。

　　4，考慮場景的景深信息，極大程度還原圖像的細節(jié)：該算法準確估計不同景深物體的霧氣濃度，實現(xiàn)準確透霧，保留并凸顯原先被霧氣隱藏的細節(jié);傳統(tǒng)算法可能對近景透霧較好，但遠景會殘留霧氣，當增強透霧等級實現(xiàn)遠景透霧時，近景則會損失細節(jié)。

　　5，傳統(tǒng)方法為提高圖像對比度，會出現(xiàn)局部過曝或過暗的情況，損害圖像質(zhì)量;此算法不會丟失細節(jié)。

　　6，實現(xiàn)智能自動透霧：可自己判斷是否為霧天天氣，選擇開啟或者關閉透霧功能。

　　技術突破：

　　1，本算法透霧能力更強，還原度好，相比單幅圖像去霧，算法復雜度非常更高，針對這種情況，需要進行一系列的改進優(yōu)化，達到實時透霧。

　　2，考慮到幀與幀之間的關聯(lián)性，通過對算法的改進控制，實現(xiàn)平滑過度，避免閃爍現(xiàn)象。

　　3，開發(fā)智能自動透霧功能，算法可自行判斷是否為霧天天氣，選擇開啟或者關閉透霧功能，極大地方便用戶使用。

　　安裝在路邊立標上的攝像機，遇到重型車經(jīng)過或大風天氣，難免出現(xiàn)圖像抖動，此時視頻防抖技術即可派上大用場。通過估計當前幀的運動矢量，然后根據(jù)估計的運動矢量對當前幀進行運動補償，從而達到穩(wěn)定圖像序列的目的。可以有效降低甚至消除圖像抖動。

　　人臉偵測，當有人臉出現(xiàn)在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，將自動捕獲其最清晰的面部圖片，并做優(yōu)化增強，用于查詢和取證。另外虛焦、場景變換、遮擋等均可第一時間發(fā)出告警信息，有效避免無用錄像。

　　聲音異常偵測。諸如無聲偵測，無音源輸入、靜音可以產(chǎn)生報警;環(huán)境噪聲過濾，降低公共場所噪聲輸入;音頻突變偵測，例如尖叫、突發(fā)大分貝噪聲均可產(chǎn)生報警。適用于有音頻需求的場所。

　　通用的行為分析，例如絆線入侵，翻越圍欄，區(qū)域入侵，物品遺留/消失，非法停車，快速奔跑等等，所有智能功能均由前端攝像機設置完成。

　　2010年是公認的“高清元年”，大華高清網(wǎng)絡攝像經(jīng)過2009年到2011年不斷革新積累，完成全系列高清網(wǎng)絡攝像機的發(fā)布，為2012年高清網(wǎng)絡攝像機的井噴奠定了基礎。2013年初推出新一代超低碼流、超低照度、超低功耗的“綠色高清IPC”，引起業(yè)內(nèi)低碼流的潮流，同時為進一步擴大市場占比做出巨大貢獻。2014年推出的新一代多功能Smart IPC高清網(wǎng)絡攝像機，則凝聚了大華十余年在智能化、光學、圖像、網(wǎng)絡高清應用等方面的核心技術，取代了傳統(tǒng)IPC+智能盒組合方式，無論外觀、做工、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、散熱設計等都達到了業(yè)內(nèi)一流水準，為攝像機工作的可靠性，提供了“硬環(huán)境”，必將加速監(jiān)控市場由高清化向智能化應用的過渡，繼續(xù)引領行業(yè)潮流。