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视频监控行业发展 如何支持大数据和智慧城市

2014-01-07 14:12:28   作者:   来源:元器件交易网    评论:0  点击:


  目前我们最时髦的词就是大数据和智慧城市。而且现在大数据和智慧城市已经越来越实际化,越来越有实际的应用,已经不仅仅是一个概念了。从视频监控这个角度来看,如果支持我们的数据和智慧城市,有三个方面:

  一、要有稳定、高效、清晰的监控录像:因为如果不清晰,基本就实现不了智慧应用,实现不了大数据。所以说,一个非常清晰的图像,本身就是一个应用的门槛,一个准入机制。二、还有一个是生物识别技术的应用:这个主要是人脸的识别和追踪,尤其是人脸的特殊部分,比如说如果蒙面,他要分析的出来。

  三、同时,有上述两个比较复杂的应用:和这样复杂的图像,你必须具备一个超长距离的高宽带的传输。这时候像WIFI,像4G的应用就要有。还有一个就是HDCVI的标准,这个标准可以使用较便宜的铜裸线,可以传输比较大量的视频流。

  这三个方面的技术同步发展,我们才能真正做到,实现大数据和智慧城市的基础,而这个基础是非常重要的。

  像CIS芯片本身:传统来说,监控摄像头和手机不一样。在监控里面,对图像要求非常高。因为监控,有几个固定的指标:一、他有速度要求。比如说要拍人或车运动,一秒钟是60帧,而一秒60帧可能达不到应用要求;二、还有一个是低噪。比如在较暗的地方拍摄,必须要有足够的感光度,一般来说彩色的要0.360、黑白的要0.03。这样的感光度是手机绝对无法实现的。

  (价格因素)

  一直以来CCD本身被日本所垄断,而CCD是非常的昂贵,几年前在CMOS还未进入安防监控的时候,CCD一个感光器件可以卖到80人民币,随着CMOS的进入,CCD基本已经掉到了40人民币以内。为什么CMOS可以部分取代CCD?这里我列了几点,第一个毋庸置疑的是CMOS的价格比CCD要便宜,因为使用CMOS的CIS制作过程采用了标准CMOS工艺,第二个是VGA级别模拟机芯片本身的BOM清单,CIS是足够的便宜,CCD的感光器件和图像处理,加起来需要60RMB,而目前的CMOS只需要30,这里面也有很大的差距。

  (技术特点)

  从技术特点来看:

  第一、CMOS的低噪性能的确比CCD要弱一点,但是后期通过红外补光即可弥补这一点。红外补光这一点对CMOS是有一定的限制的,做过的都知道,我们的摄像头实际上都是有滤光片的,就是白天和晚上都要切换一下,白天如果过高的波长进入CMOS芯片的话会带来更多的噪音,所以白天会做一个低通滤光片;晚上则把他都打开。所以用CMOS做的摄像头,滤光片是容易坏的,比CCD芯片坏的快的多。所以很多厂商为什么规模都这么大,实际上很多部门是关于更新换代的,基本上前面的滤光片坏掉,整个CMOS芯片就要都换掉,这也是带来一个商机吧。

  第二、有点缺陷的是,在路上,在拍车牌的时候,这个摄像头一般是用CCD的。CCD是全局曝光,而CMOS是逐行曝光,会带来图像的扭曲或模糊。因为车跑的比较快,一会就不见了,所以这块都是使用CCD的。大概统计下来,所有的摄像头,包括路上的、楼里的,有三分之一还是CCD,另外的三分之二,全部还是CMOS。

  第三、还有一个CIS的优点,是他的噪点容易控制。从物理电路来说,CIS是每个点都会放大,所以比较容易控制。

  第四、功耗就更不用说了,基本上CIS是CCD十分之一的功耗。

  这也是为什么说,除了个别的应用领域,CMOS是完全可以取代CCD应用的。同时带来了种种的降低,包括功耗的降低等;以及供应商的增多,因为CCD技术大都在固定的几个厂商里面,价格很难谈。

  今年夏天的一个调查中显示,中国生产的摄像头里所采用的感光器件的调查分布。正如前面所说,三分之一是CCD,剩下的三分之二是CMOS。可以看到其实中国企业里面,进入CIS监控领域的最大厂家是比亚迪(002594,股吧),也是非常值得我去研究和尊重的。比亚迪在夏天还是0.5KK/月,现在据说已经到了0.8,这方面是做的非常不错的,那么剩下的是韩国和美国的一些企业,在这里APTINA是最有名气的,虽然他量不是最大的,但他是最有名气的,且他的综合效果是非常好。

  接下来讲一下安防监控行业的发展趋势,里面会穿插一些对CIS的要求。

  安防和手机最大的区别就在于,安防必须要求灵敏度,也可以说是低噪度。就是说在暗的时候,必须能够做到可捕捉到、识别到图像。灵敏度是CIS进入每一个安防厂家的指标门槛,举一个比较时髦的例子,比如说iphone5s,最大的宣传亮点是背部摄像头,没有增大分辨率,但是增大了PixelSize。我们所谈的透光量,他主要的指标依据是每个像素点的大小,那么苹果在这块,维持了800万像素,但是他把PixelSize增大到1.5μm。苹果4和苹果5都是1.4μm的,传感器的表面增大了15%,但其整个的透光量增大了33%。他更强调对拍照的效果。

  【动态范围】

  因为监控,不管是在车里面,还是移动监控,都会遇到明暗的交换,这个过程里面,必须能够清楚的识别图像,因为监控一般要求证据,或是追踪的依据,如果这个(监控的)图因为任何的切换导致了不清楚,那么这个图就是不合格的。大家可以试验一下自己的手机,如果窗外有阳光,大家从室内往外转一下摄像头,就会发现屏幕上一片白,根本看不到,或者直接就是黑的,这也就是说手机摄像头的动态范围是不够的。如果动态范围不够,后面就会涉及到一些图像处理的问题。

  【从标清到高清】

  为什么现在监控摄像头里高清的比较少,监控里所提到的高清,大都在720P,可以叫假高清,或者是半高清,也叫HD。只有1080P才可以叫FULLHD,这主要是带宽的原因,并不是监控摄像头的原因。监控摄像头做高清的已经非常多了。从这个图我们可以看出,标清和高清所传递的信息量也是不一样的,通过局部的放大以后,标清放大之后大都是像马赛克一样的东西,而高清放大以后才能看到一些比较有用的信息,比如人脸特征或车牌等等。

  【低功耗低成本】

  这个就不用过多的解释了,因为CMOS的功耗和成本确实很低。

  【去雾】

  实际上作为监控摄像头,所获取的信息是非常全面的,然而有些信息用人眼看的话可能无法捕捉里面最重要的东西,比如说有雾的时候。大家可以看到,左边这个图,其实白茫茫的一片,只有通过后面的数据处理,才能做到透雾的效果。还有一些类似于下雨时的雨滴,也可以做一个除雨滴的算法。这些算法都是在后面的ISP里面,在这里面包括一些去坏点、去噪声、自动曝光、自动白平衡等算法和效果。其实这个应用,针对手机是完全可以做到的,在芯片里面添加一些比如去雾等算法。尤其是现在PM2.5指数越来越高,对日常拍照,不仅是监控,对透雾也是需要处理的。

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