發布日期：2022-05-12 點擊率：114
數字錄像監督體系如今具有更多的才能，對傳統模仿監控體系發生直接性的代替效應。除了供給領先的緊縮技能，如MPEG-4和H.264，數字錄像監督體系如今裝備了如圖畫安穩，全景錄像和視頻運動檢測等算法。本文將評論這些新技能的長處，和它們在用數字信號處置器(DSP)和FPGA協處置器平臺上的優化完結，論述現代監督體系的需求。
商用錄像監督體系的通常需求，是撐持1～8個監督器，領先的視頻緊縮如MPEG-4，Windows Media 9 H.264，低推遲編碼(1～3幅)和不一樣幅速率下的同步檢查和記載。編碼分辨率從CIF(大概是VCR分辨率)到D1(大概是DVD分辨率)。視訊速率從每秒2幅(家用安全)到賭場和其它高檔體系中高達每秒30幅。
增強錄像監督的質量
在固定頻寬情況下，可以選用不一樣的方法如Codec以界說方針區域、圖畫安穩和全景拍攝來改善視訊質量。最常用的視訊緊縮技能是MPEG-4。可是，描繪者正在檢測H.264的根本功用，經比擬它可以將視訊質量進步33%(圖1)，大大地晉升錄像監督體系的檢測才能。
因而，視訊質量和檢測才能可以透過界說高度安全警戒的區域來增強。在非核心區域如天空、天花板和風中搖晃的樹冠等，體系可以添加視訊緊縮等級，然后削減那些區域的頻寬和處置負荷，由于這些當地呈現安全漏洞的危險性是很低的。反之，體系更關需加強安全的區域，包羅外門、窗戶、高安全區域的內部已有挪動印象的區域，則透過界說愛好區域，愈加重視這些當地，以削減虛警數量、添加檢測到真實安全漏洞的機率。
監督器的挪動和顫動也會下降錄像監督的質量，挪動監督器以保證掩蓋整個監督區域，而顫動可以是環境要素如風或過往車輛形成。這兩種要素會下降緊縮質量，可以會形成丟幅、下降錄像監督體系的質量。在最蹩腳的情況下，這些要素會形成體系處置超負荷。當前可透過算法來處置監督器的物理顫動，以強化數字錄像監督體系安穩技能，將圖畫的某些局部和曾經的圖畫比對，運用圖片不一樣的向量偏移，尋覓圖畫間關聯性最大的點。然后把偏移向量使用在整個圖畫上，邊際上進行一些取舍，可是大局部的圖畫仍然是安穩的。
FPGA可以作為查找和關聯的評價。30fps D1分辨率單信道的通常需求是大約3,000～5,000個FPGA邏輯單元—等效于大容量器材如Altera Stratix II FPGA大約4～7%的邏輯面積。供給全景圖也是聯系了旋轉監督器的錄像監督體系的重要功用，能使得掩蓋特定場所所需的監督器數目最少，讓安全局部監督體系很快地檢查更大的區域，或重視曾經檢查到潛在安全問題的特定區域。當全景算法聯系挑選監督器(PTZF)，體系可以盯梢視訊圖畫的挪動，不是將圖畫移回中間，而是圖畫放大為更大分辨率的圖片。新的圖畫「縫在」舊圖畫上，掩蓋局部被更新。將FPGA機制用于全景拍攝，具有添加最小核算量的縫合功用。
視訊挪動檢測在室內和室外，無論白天黑夜都很有用，可以大大地增強錄像監督體系的才能。這個特性運用盯梢算法，接納來自監督監督器的噪聲檢測，提取出由圖畫噪聲、如風、樹枝等環境要素形成監督器挪動，或環境要素形成的過錯圖畫。它簡化了盯梢入侵者的算法，可以和傳統的挪動檢測相聯系，讓過錯辨認降至最低。挪動檢測算法從用幾百個邏輯單元中，運用簡略的邊際檢測濾波器，可以戰勝雨、風攪擾及人、小動物和車輛等的差異。領先的算法通常選用挪動追尋，和 MPEG緊縮中的運轉估量模塊相似。追尋圖畫不一樣局部的挪動，答應體系疏忽雨、塵埃和燈火的改變，此挪動檢測算法需求只需求1,000～3,000 FPGA邏輯單元。
視訊存盤
錄像監督體系中的視訊存盤是有必要的功用，讓安全局部保管可以的侵入和保護用于辨認入侵者的視訊。有在創立圖畫的本地端完結，或許在更安全的長途地址完結。 IP監督器或視訊服務器把一切的緊縮視訊發送給后臺局部，在那里中心記載單元搜集一切的視訊流并進行歸檔。這種裝備不需求貴重的終端單元，簡單進行視訊辦理，可是需求十分牢靠的具有頻寬的網絡，一次撐持一切監督器的傳送。另一種裝備運用本地硬盤記載，讓后臺局部一次只能檢查一臺監督器，或拜訪任何單元的恣意存盤視訊。
DSP和FPGA強化信號處置才能
DSP處置器和FPGA協處置器的組合，具有數字錄像監督體系所需的十分高的功用和高度靈敏的信號處置才能。DSP處置器優勢包羅高頻率速率(高度 1GHz)，依據C/C++的開發，內建的內存辦理和內建的I/O界面。一起，DSP處置器具有指令/時鐘和乘法器，以及固定的字長和I/O接口。別的，大局部DSP答應十分有限的處置器間通訊，選用低速總線如PCI和其它DSP相連。
另一方面，FPGA包羅很多的指令/周期，比DSP多一至兩個數量級的乘法器。例如，Stratix II FPGA每個器材有多達384個18×18乘法器/累加器，每個可以運轉在370MHz，及將近180K個規范邏輯單元。FPGA撐持領先的內存件如 DDR、DDR II、RLDRAM和QDR。別的還可以透過高速LVDS和數千兆SERDES總線和其它FPGA或其它器材相連，如DSP。它們的驅動包羅更長的開發工夫，更大的器材功率(固然不是依據核算量)和1/3 DSP峰值處置速率的時鐘速率。
這兩類組件明顯極能互補，固然DSP可以疾速地開發新的和雜亂的算法，可是它們一次只能完結兩至四個核算。另一方面，FPGA可以一次對整個向量乃至矩陣進行算術操作。并且，FPGA在銜接多個處置點上十分拔尖，在DSP間分配數據，把搜集并把分支核算組合成單個輸出流。
尤其在錄像監督使用中，FPGA可以用來預處置視訊、完結視訊安穩、濾波和挪動檢測。然后將安穩的視訊及挪動檢測信息送給DSP進行視訊緊縮和協議棧處置。
FPGA強化監督體系彈性
錄像監督僅僅一些視訊印象體系的一種，需求十分高的信號處置和貯存頻寬以及多處置單元間通訊的才能，以完結所需分辨率和實時視訊觀看需求。其它使用包羅醫療印象、光學檢測、視訊播送、科學核算和軍事使用。描繪這些體系的工程師，將不斷地運用DSP處置器和高功用FPGA的組合來完結所需的印象質量。
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