夜晚一般是犯罪率发生比较高的时段，而且大都发生在光线差甚至没有光的场所。当摄像机安装在这些场所时，所获得的场景影像呈粗粒状，难以看到清晰的车牌或人脸等画面。因此，加大低光技术的研究对打击犯罪而言就显得尤为重要。凭借着在图像处理方面30年的技术积累，德州仪器（TI）义不容辞地加入到低照技术的研究中来。近日，在北京举办的中国国际公共安全博览会(CPSE)上，TI视频系统应用部工程总监Peter Labaziewicz，TI单核处理器业务、视频安全业务部市场营销经理Sean Murphy，TI视频安全业务部总经理Jason Jacob，以及TI DSP视频产品业务拓展经理王承宁向记者展示了TI在低照技术上所取得的成果，并进行了详细介绍。
低照技术对比实验
Peter在现场做了一个实验：在一个黑暗的箱子里放着两款相机，一款是目前市场上以低照度著称的相机，另一款是基于TI最新低照技术的相机。实验的光线环境是人眼已经没有办法看见的程度。根据两个相机采集的图像可以看出，基于TI最新低照技术的相机可以采集到更清晰的字符和图像。Peter说：“针对低照环境下的图像采集，很多客户采用了其他办法，如加红外补光，但这会增加成本。TI的低照技术是在最新推出的达芬奇DM385视频处理器基础上实现的。DM385集成了3D降噪与WDR处理技术，并结合了面部检测、视频稳定、多重曝光、双传感器支持、变焦失真校正等影像信号处理技术。这些特性的完美整合，可为安全行业打造业界一流的低照技术。”
低照技术对比(左下部为采用TI方案的效果)
3D降噪和高压缩率
提高照度有很多不同的方式。一是增加光圈，但这会使镜头的尺寸变大，并增加系统成本。二是增加曝光时间，其缺点是运动时会有拖影的情况发生。三是增强从传感器来的光学信号强度以提高增益，其缺点是噪声也会被一起放大。Peter解释：“噪声变大之后，编码会变得非常困难，可能将一些噪声当成图像进行编码，从而损失编码的性能。在这种情况下，关键是如何增强有用信息并减少噪声，但是要做到这一点确实很难。”
降噪分为两个部分，空间域的2D降噪以及加上时间域的3D降噪。Peter强调：“在降噪时需要处理很多数据，因此TI在硬件上设计了降噪滤波器，可以迅速地处理大量数据并减少噪声，但只是机械地处理。因此我们在软件上加入了智能判断，在大量的数据中判断哪些是噪声、哪些是图像的细节，这也是业界面临的挑战。一些公司推出的3D降噪功能就往往将图像的细节随着噪声一起去掉了。”
如果没有很好的降噪处理，不仅图像清晰度会受影响，而且编码时会把噪声当成图像内容进行编码。如果系统中同时有几百个摄像机，随着码率的提高，对客户端整体成本的影响还是很大的。TI最新推出的达芬奇DM8107能为多通道(DVR/NVR)设计实现业界最高效率的视频压缩，是很好的低成本解决方案。DM8107视频压缩引擎的压缩效率比市场标准高200%以上，在无损影像质量的情况下，既可使保存数据的存储量锐降50%，同时可使传输数据所需的带宽减半。
强者的策略
Jason表示：“TI对新技术的投资都是为了帮助客户解决最终问题，例如使得摄像机更智能，在低照度情况下能够捕捉更好的图像，提高相机自动识别有用信息的能力，降低网络和存储压力，这些都是我们正在努力的新方向。”
现在几大FPGA厂商都瞄准了安防监控领域，对于来自FPGA的竞争，Sean表示：“如果单纯在编码器和传感器之间加一个FPGA用来实现低照度和降噪处理，不仅会增加系统复杂度、成本、功耗和面积，有时还需要额外的器件来支持它。例如，时域3D降噪处理要存储前一帧图像，用FPGA实现IP摄像机时就需要额外的DDR存储器，会提高系统成本。而TI是用同样的硬件和存储器来达到同样的效果。”
Peter表示：“我们面临不同的竞争对手，但TI的一致策略是提供完整的低成本解决方案。此外，还会注重新技术的研发，包括提高编码性能，降低码率和后端存储的压力，以及新的低照度技术和智能分析技术，以保证客户做出差异化、高端的产品。” |
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