简析IP视频监控图像处理芯片介绍及应用

2013-01-06 11:31:11来源: 中安网

高清IPC的设计方案很多,但从架构上来看,主要包括两种:其一,采用CCD/CMOS传感器作为图像采集设备,配套提供实现图像处理和编码功能的SOC芯片;其二,采用前端摄像机模组作为图像采集设备和一个通用的ASIC或DSP进行编码和传输。由于第一种架构设计灵活,广泛被厂家采用。在图像处理方面有三种实现方案...

    高清监控的要求

    高清监控意味着更大的数据量,无论对于编码芯片、编码算法、网络传输及存储系统都带来的巨大的考验,而得益于这些相关领域的不断突破,高清IP监控已得以实现,并快速地发展和应用。

    根据SMPTE(美国电影电视工程师协会)标准,高清IP监控系统需达到如下要求:

    分辨率要求。即需要达到1280×720/逐行或1920×1080/隔行/逐行。

    帧率能够达到全帧速。

    具有更好的图像色彩保真度。

    16:9格式。

    因此,高清IP不仅指传感器有效像素的大幅度提高,而且实现视频的实时性、具有高图像色彩的保真度、长宽比为16:9的格式成像效果。

    高清IPC的设计方案很多,但从架构上来看,主要包括两种:其一,采用CCD/CMOS传感器作为图像采集设备,配套提供实现图像处理和编码功能的SOC芯片;其二,采用前端摄像机模组作为图像采集设备和一个通用的ASIC或DSP进行编码和传输。由于第一种架构设计灵活,广泛被厂家采用。在图像处理方面有三种实现方案。

    第一种方案采用专用的ISP处理芯片和编码处理部分,该方案较灵活,采用专用的ISP芯片稳定性好,能够保证图像的质量。

    第二种方案采用集成ISP的编码芯片,该方案灵活性次于第一种方案,且专用的ISP处理芯片稳定性虽高,但图像质量一般、成本较高。

    第三种方案采用FPGA等芯片实现信号处理及编码功能,该方案灵活性最强,但是稳定性差、成本最高、图像质量难于保证。

    专用ISP方案设计灵活、性价比高、可以保证图像的质量,适用于高清IPC的设计。

    ISP处理芯片

    ISP(imagesignalprocessing)是指视频信号处理芯片,一般通过专门的ASIC或者DSP加以实现。通常情况下,传感器部分设置有内嵌的图像处理芯片以处理一些较简单的功能,而较复杂的3A(即自动曝光、自动白平衡以及自动对焦)、WDR等功能,则必须通过后端ISP处理,以获得良好的影像效果。

    以Nextchip的高清多功能ISP芯片NVP2400为例,该芯片可应用于1.3M/2M的HD-SDI摄像机、高清模拟摄像机及高清IPC的设计。其内部集成8位快速8051MCU、64MSDRAM及片上X-RAM等。芯片有I2C、UART、SPI等通信接口,并具有定时器、PWM、中断等功能,可与标准8051MCU兼容。

    NVP2400可直接接收原始视频信号或者LVDS信号,经过ISP预处理后,芯片可以输出复合模拟信号和BT656/BT1120/YC16bits视频数据流。

    芯片特点分析

    与某些仅支持单一Sensor的专用ISP芯片不同,它可与多款Sensor进行无缝连接,包括Panasonic的MN34031PL,Sony的IMX036LQR/LLR,Aptina的MT9P031,Omnivision的Ov2715等系列CMOS。

    NVP2400支持多种图像预处理功能,其中有3A处理、镜头畸形校正(LSC)处理、亮度自适应ACCE即宽动态、2D/3D数字降噪、坏点检测DPC、假色修正、色滚抑制、64倍电子放大/画中画、日夜转换、运动侦测MD、隐私遮蔽、自定义OSD等功能,下面详列几项说明。

    ACCE(adaptivecontrastandcolorenhancement)

    ACCE(高对比度亮度/颜色自适应功能),是宽动态技术(WDR)的一种。NVP2400根据人眼对高亮度区域敏感的视觉特性,通过对高对比度及其边缘部分亮度/颜色的有效调整,可以增强整个画面的可视度。

    DEFOG去雾化功能

    Camera在有雾或下雨的环境中,图像可能出现模糊不清,动态范围下降的现象。因为在正常情况下,Sensor可以接收多个层次的亮度,但是有雾情况下,图像的亮度层次被雾遮盖。NVP2400通过分析每个区域的亮度柱状图,改进其亮度分布情况,可有效增强雾化图像的宽动态范围。

    ColorInterpolation色彩算法

    由于Sensor使用的彩色滤光片的排列方式为拜尔排列,获取信息中彩色信号不全,必须从周围的像素进行推测,补偿信号的不足,称为补间处理。与一般的双线性插值算法不同,NVP2400采用了对角插值算法,可以消除由线性算法产生的图像颜色失真,进一步提高图像细节的分辨能力。

    2D/3D数字降噪

    降噪是Camera获得高质量图像很重要的部分。NVP2400的2D降噪功能可以有效降低平面及边缘噪声。而在表现运动物体时,NVP2400可根据前一帧图像及当前图像像素间信息的对比,通过运算有效地消除3D噪声、鬼影及拖尾等现象。

    结束语

    对于安防的视频监控领域应用的高清IPC较传统模拟摄像机、普通网络摄像机具有更多优势,比如高清晰度、百万像素级的传感器、可以获得更多的视频信息,逐行扫描的CCD/CMOS技术可以让画中画更清晰、自然流畅,没有机械移动部件,更耐用,更大的视觉覆盖范围等。

 

 

 

关键字:视频监控

编辑:Gem 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2013/0106/article_5317.html
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