本文主要分析了寬動態(tài)范圍 (WDR) 特性的新式安保攝像機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營銷和業(yè)務拓展副總裁
視頻分析技術將使安保攝像機在世界范圍內(nèi)的應用面目一新。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別出特定的人、在一座人山人海的體育場館中鎖定可疑人物、追蹤一群恐怖分子、在鬧市街頭或機場監(jiān)測可疑行為。
同樣令人振奮的是，視頻分析技術還能應用在非安保領域，為人們提供高含金量的業(yè)務情報。例如用于庫存管理，或在營銷方面分析客流模式和人口統(tǒng)計信息。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)量具備寬動態(tài)范圍(WDR)、高信噪比(SNR)、極低的圖像偽影以及準確的色彩還原等特征。人們對視頻分析的期望已經(jīng)超出了CCD攝像機的能力范圍。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，同時還要避免誤報警——這對于基于模擬CCD的傳統(tǒng)安保攝像機來說是相當困難的。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攝像機在視頻分析領域的局限性
由于動態(tài)范圍有限，模擬式電荷耦合元件(CCD)攝像機在智能視頻應用中表現(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)誤報或漏報。克服CCD的缺陷需要評估和過濾影響數(shù)據(jù)精度、降低分辨率和浪費寶貴帶寬的無用數(shù)據(jù)。
CCD傳感器有限的動態(tài)范圍會造成過度飽和，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，亮區(qū)內(nèi)的像素曝光過度，全部變?yōu)榘咨?。高光溢出指攝像機圖像傳感器在捕捉照明強度很高（如太陽或明亮物體）的有限區(qū)域時，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，所捕捉圖像的大片區(qū)域會丟失信息，顯示為白色的豎直條紋。然而，許多用來修補CCD圖像缺陷的技術又會造成亮度、色彩飽和度和細節(jié)上的損失，使智能視頻解決方案傳輸?shù)臄?shù)據(jù)精度降低。
CCD技術的另一個問題是傳感器芯片上的電子泄漏所造成的時序性視頻噪聲，表現(xiàn)為視頻流中的串擾。這種隨機性視頻噪聲會降低畫面質(zhì)量，引起誤報并加大智能視頻算法的延時，從而影響圖像處理的實時性。算法通常會將隨機的傳感器噪聲誤認為場景運動。
基于CCD的攝像機經(jīng)常會出現(xiàn)交叉?zhèn)斡埃浔憩F(xiàn)為運動物體周圍出現(xiàn)的鋸齒狀邊緣。造成這種現(xiàn)象的原因是NTSC和 PAL電視制式標準的傳統(tǒng)限制，而它們對視頻分析應用來說毫無用處。
簡而言之，CCD存在許多局限性，例如圖像過飽和、隨機噪聲引起的視頻失真以及各種明顯的圖像偽影等，導致視頻流數(shù)據(jù)含量低，迫使算法作出評估或猜測，最終造成誤報或漏報事故。另外，為克服CCD局限性而采用的其它過濾技術則占用了寶貴的帶寬、數(shù)據(jù)存儲空間和處理時間，還降低了分辨率。
WDR對視頻分析的貢獻
一種具有寬動態(tài)范圍 (WDR)特性的新式安保攝像機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攝像機都可以同時捕捉一個場景中最亮和最暗區(qū)域的細節(jié)和準確色彩。
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提供100分貝或更高的動態(tài)范圍，從而使同一場景中不同照明區(qū)域能生成噪聲極低（高信噪比）、色彩準確、圖像質(zhì)量優(yōu)秀、細節(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“看到”的東西進行評估或做出最佳猜測，以區(qū)分前景和背景、靜止和移動物體，以及視頻偽影或其它傳感器錯誤和目標敏感事件。
WDR攝像機能傳輸穩(wěn)定的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，優(yōu)化視頻應用程序的算法，從而實現(xiàn)精確評估和識別。其生成的高質(zhì)量圖像在整個場景（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攝像機還能為現(xiàn)場實時網(wǎng)絡視頻分析（即在攝像機中內(nèi)置分析功能）提供最佳數(shù)據(jù)。有了全數(shù)字WDR攝像機，無須再將數(shù)據(jù)從模擬轉換為數(shù)字；而且因為視頻分析是在現(xiàn)場完成，只有重要事件才會通過網(wǎng)絡傳輸，從而減少了流量和時間，并降低誤報率和數(shù)據(jù)存儲空間。即使數(shù)據(jù)是先傳輸?shù)街醒敕掌髟僮鞣治?，WDR攝像機也能為分析提供最高質(zhì)量的數(shù)字數(shù)據(jù)，以及降低存儲空間需求。
DPS技術為視頻分析技術帶來了新的應用空間
新型數(shù)字傳感器改進了安保攝像機的視頻圖像質(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）超寬動態(tài)范圍技術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也可以在一個場景中同時捕捉最亮和最暗區(qū)域的細節(jié)和準確色彩。采用Pixim技術的攝像機還能將垂直拖尾、像素高光溢出、陰影曝光不足、亮區(qū)過飽和、移動物體周圍的交叉?zhèn)斡暗仍贑CD攝像機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)境條件下實現(xiàn)高質(zhì)量的視頻圖像。這一技術為視頻分析應用程序研發(fā)商、攝像機制造商和最終用戶帶來了無限可能。
對許多重要的應用場合，如金融服務機構、零售商店、賭場、邊境、學校、勞教所，以及許多與運輸相關的環(huán)境，包括機場、海港、火車、輕軌和公共汽車等，DPS技術的超寬動態(tài)范圍、高分辨率、準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)量的圖像還能實現(xiàn)視頻分析和提高業(yè)務情報的質(zhì)量。例如，清晰、色彩犀利、細節(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，以改善庫存管理。零售商店可以計算每天特定時間內(nèi)進入某區(qū)域的人數(shù)，找出顧客流量最大的購物走廊。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)，在乘客結束上下車時安全地關閉自動門，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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