本文主要分析了寬動(dòng)態(tài)范圍 (WDR) 特性的新式安保攝像機(jī)可以提高視頻圖像的精度，使傳輸給視頻分析的數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，質(zhì)量更高。
文/John Monti, Pixim營(yíng)銷和業(yè)務(wù)拓展副總裁
視頻分析技術(shù)將使安保攝像機(jī)在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用面目一新。例如，正處于研制階段的智能視頻解決方案能夠從數(shù)百萬候選者臉型中識(shí)別出特定的人、在一座人山人海的體育場(chǎng)館中鎖定可疑人物、追蹤一群恐怖分子、在鬧市街頭或機(jī)場(chǎng)監(jiān)測(cè)可疑行為。
同樣令人振奮的是，視頻分析技術(shù)還能應(yīng)用在非安保領(lǐng)域，為人們提供高含金量的業(yè)務(wù)情報(bào)。例如用于庫(kù)存管理，或在營(yíng)銷方面分析客流模式和人口統(tǒng)計(jì)信息。然而，無論視頻分析軟件如何優(yōu)秀，其效果都取決于視頻圖像的質(zhì)量。要獲得足夠的分析數(shù)據(jù)，需要圖像傳感器傳輸?shù)膱D像質(zhì)量具備寬動(dòng)態(tài)范圍(WDR)、高信噪比(SNR)、極低的圖像偽影以及準(zhǔn)確的色彩還原等特征。人們對(duì)視頻分析的期望已經(jīng)超出了CCD攝像機(jī)的能力范圍。無論燈光條件、溫度和其它環(huán)境因素如何變化，都必須能持續(xù)生成高質(zhì)量的圖像，同時(shí)還要避免誤報(bào)警——這對(duì)于基于模擬CCD的傳統(tǒng)安保攝像機(jī)來說是相當(dāng)困難的。因此，新一代的分析系統(tǒng)紛紛采用新型的數(shù)字圖像傳感器。
CCD攝像機(jī)在視頻分析領(lǐng)域的局限性
由于動(dòng)態(tài)范圍有限，模擬式電荷耦合元件(CCD)攝像機(jī)在智能視頻應(yīng)用中表現(xiàn)吃力，比如存在亮區(qū)過度飽和、暗區(qū)曝光不足、色彩還原不佳以及交叉?zhèn)斡暗葐栴}，從而引發(fā)誤報(bào)或漏報(bào)?？朔﨏CD的缺陷需要評(píng)估和過濾影響數(shù)據(jù)精度、降低分辨率和浪費(fèi)寶貴帶寬的無用數(shù)據(jù)。
CCD傳感器有限的動(dòng)態(tài)范圍會(huì)造成過度飽和，出現(xiàn)飽和、高光溢出和垂直拖尾等圖像偽影。飽和現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，亮區(qū)內(nèi)的像素曝光過度，全部變?yōu)榘咨８吖庖绯鲋笖z像機(jī)圖像傳感器在捕捉照明強(qiáng)度很高（如太陽(yáng)或明亮物體）的有限區(qū)域時(shí)，發(fā)生色彩失真。與之類似，CCD的讀通道接收到超量的光能時(shí)，所捕捉圖像的大片區(qū)域會(huì)丟失信息，顯示為白色的豎直條紋。然而，許多用來修補(bǔ)CCD圖像缺陷的技術(shù)又會(huì)造成亮度、色彩飽和度和細(xì)節(jié)上的損失，使智能視頻解決方案?jìng)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)精度降低。
CCD技術(shù)的另一個(gè)問題是傳感器芯片上的電子泄漏所造成的時(shí)序性視頻噪聲，表現(xiàn)為視頻流中的串?dāng)_。這種隨機(jī)性視頻噪聲會(huì)降低畫面質(zhì)量，引起誤報(bào)并加大智能視頻算法的延時(shí)，從而影響圖像處理的實(shí)時(shí)性。算法通常會(huì)將隨機(jī)的傳感器噪聲誤認(rèn)為場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)。
基于CCD的攝像機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)交叉?zhèn)斡埃浔憩F(xiàn)為運(yùn)動(dòng)物體周圍出現(xiàn)的鋸齒狀邊緣。造成這種現(xiàn)象的原因是NTSC和 PAL電視制式標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)限制，而它們對(duì)視頻分析應(yīng)用來說毫無用處。
簡(jiǎn)而言之，CCD存在許多局限性，例如圖像過飽和、隨機(jī)噪聲引起的視頻失真以及各種明顯的圖像偽影等，導(dǎo)致視頻流數(shù)據(jù)含量低，迫使算法作出評(píng)估或猜測(cè)，最終造成誤報(bào)或漏報(bào)事故。另外，為克服CCD局限性而采用的其它過濾技術(shù)則占用了寶貴的帶寬、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和處理時(shí)間，還降低了分辨率。
WDR對(duì)視頻分析的貢獻(xiàn)
一種具有寬動(dòng)態(tài)范圍 (WDR)特性的新式安保攝像機(jī)可以提高視頻圖像的精度，使傳輸給視頻分析的數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，質(zhì)量更高。
WDR指攝像機(jī)能夠以最高的明暗比捕捉圖像。換句話說，即使在高反差照明、強(qiáng)逆光、眩光、反光和其它無法控制或變化不定的照明條件下，WDR攝像機(jī)都可以同時(shí)捕捉一個(gè)場(chǎng)景中最亮和最暗區(qū)域的細(xì)節(jié)和準(zhǔn)確色彩。
WDR的衡量單位是分貝(dB)。一般而言，有效的視頻分析要求攝像機(jī)提供100分貝或更高的動(dòng)態(tài)范圍，從而使同一場(chǎng)景中不同照明區(qū)域能生成噪聲極低（高信噪比）、色彩準(zhǔn)確、圖像質(zhì)量?jī)?yōu)秀、細(xì)節(jié)突出的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。
視頻分析算法必須不斷根據(jù)攝像機(jī)“看到”的東西進(jìn)行評(píng)估或做出最佳猜測(cè)，以區(qū)分前景和背景、靜止和移動(dòng)物體，以及視頻偽影或其它傳感器錯(cuò)誤和目標(biāo)敏感事件。
WDR攝像機(jī)能傳輸穩(wěn)定的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，優(yōu)化視頻應(yīng)用程序的算法，從而實(shí)現(xiàn)精確評(píng)估和識(shí)別。其生成的高質(zhì)量圖像在整個(gè)場(chǎng)景（亮區(qū)和陰影）中正確曝光，色彩逼真度高，特征表現(xiàn)銳利，細(xì)節(jié)突出，圖像偽影較少存在或不存在，視頻噪聲低。
除了圖像質(zhì)量和色彩還原以外，全數(shù)字WDR攝像機(jī)還能為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)視頻分析（即在攝像機(jī)中內(nèi)置分析功能）提供最佳數(shù)據(jù)。有了全數(shù)字WDR攝像機(jī)，無須再將數(shù)據(jù)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字；而且因?yàn)橐曨l分析是在現(xiàn)場(chǎng)完成，只有重要事件才會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而減少了流量和時(shí)間，并降低誤報(bào)率和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。即使數(shù)據(jù)是先傳輸?shù)街醒敕?wù)器再作分析，WDR攝像機(jī)也能為分析提供最高質(zhì)量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以及降低存儲(chǔ)空間需求。
DPS技術(shù)為視頻分析技術(shù)帶來了新的應(yīng)用空間
新型數(shù)字傳感器改進(jìn)了安保攝像機(jī)的視頻圖像質(zhì)量，以滿足安保和分析方面的要求。尤其是Pixim的Digital Pixel System(r)（數(shù)字像素系統(tǒng)，DPS）超寬動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)提供了最適合視頻分析的圖像質(zhì)量。
即使在高反差照明、強(qiáng)逆光、眩光、反光和其它無法控制或變化不定的照明條件下，配備Pixim專業(yè)圖像處理芯片組的攝像機(jī)也可以在一個(gè)場(chǎng)景中同時(shí)捕捉最亮和最暗區(qū)域的細(xì)節(jié)和準(zhǔn)確色彩。采用Pixim技術(shù)的攝像機(jī)還能將垂直拖尾、像素高光溢出、陰影曝光不足、亮區(qū)過飽和、移動(dòng)物體周圍的交叉?zhèn)斡暗仍贑CD攝像機(jī)上常見的圖像偽影減少到最低程度。
通過提供最佳的WDR（最高120分貝），Pixim能夠在任何照明或其它環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的視頻圖像。這一技術(shù)為視頻分析應(yīng)用程序研發(fā)商、攝像機(jī)制造商和最終用戶帶來了無限可能。
對(duì)許多重要的應(yīng)用場(chǎng)合，如金融服務(wù)機(jī)構(gòu)、零售商店、賭場(chǎng)、邊境、學(xué)校、勞教所，以及許多與運(yùn)輸相關(guān)的環(huán)境，包括機(jī)場(chǎng)、海港、火車、輕軌和公共汽車等，DPS技術(shù)的超寬動(dòng)態(tài)范圍、高分辨率、準(zhǔn)確色彩以及最低程度的圖像偽影都能顯著地提高安保效果。
除上述安保方面的用途以外，高質(zhì)量的圖像還能實(shí)現(xiàn)視頻分析和提高業(yè)務(wù)情報(bào)的質(zhì)量。例如，清晰、色彩犀利、細(xì)節(jié)突出的圖像有助于企業(yè)追蹤載有其貨物的交通工具和集裝箱，以改善庫(kù)存管理。零售商店可以計(jì)算每天特定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入某區(qū)域的人數(shù)，找出顧客流量最大的購(gòu)物走廊。列車公司可以使用智能視頻分析程序追蹤每站上下車的人數(shù)，在乘客結(jié)束上下車時(shí)安全地關(guān)閉自動(dòng)門，又或者根據(jù)某列火車上的乘客數(shù)量以及售出的票數(shù)推算出月票或其它套票的使用情況。
經(jīng)過優(yōu)化的高質(zhì)量圖像帶給視頻分析的好處數(shù)不勝數(shù)。Pixim將不斷提高圖像質(zhì)量水平，提供優(yōu)秀的業(yè)務(wù)信息和更好的數(shù)據(jù)，以幫助避免事故，捉拿罪犯。
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