智能平民化——未来高清前端段新趋势

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　  现今高清监控系统的发展，不仅表现在单个视频的高清上，规模也在不断的扩大，例如普通的平安城市动辄上千路、几千路甚至更多，传统高清摄像机只用来采集，使用中实时监看往往很难有效的“照顾”到所有视频，已经很难满足人们“用好”高清的需求。

　　高清网络摄像机发展日新月异，无论图像质量、性能、功能、价格，更新换代的速度越来越快，基本遵循摩尔定律，但万变不离其宗，所有的提升创新均需要围绕人的需求，如果摄像机自身对图像、声音、行为能做出智能判断过滤，既集成智能盒功能又避免平台分析路数少的瓶颈，在成本有效控制的同时更智能，看得清的同时，又能使监控系统变被动为主动。在高清产品同质化严重的今天，哪些技术可以更实在的节省整体方案成本?哪些实用的智能可以更巧妙的融入到前端，给整个方案带有亮点?下面就这两个方面为大家展开分析：

　　可以节省成本的技术

　　随着编码技术的不断发展，硬件平台性能的不断提升，超低码流，在保证画质的情况下，带宽及存储由原来的1080P实时6M～8M，降低到2M～4M，只占原来的一半甚至四分之一，从根源上降低高清方案的整体成本。目前超低码流已成为多数厂家的标配。

　　可伸缩编码(SVC)，有效降低网络抖动的影响。在不影响图像质量的情况下，丢弃权重低的帧，抗网络丢包能力更强，网络适应能力更好。在同一时刻，PC可以请求到全帧率的主码流，手持设备可以请求到非实时的主码流;存储端快速回放时，可以跳帧解码，减少网络传输与解码的压力;对同一路码流，可以实时监视，非实时存储，有效节省网络及存储成本。

　　感兴趣区域(ROI)，提高指定区域视频的画质。相同带宽下，将有限的码流资源集中在用户感兴趣的区域。保证低带宽的情况下，用户感兴趣区域图像得到保证，最大支持4个区域同时设置。有效缓解网络及存储压力。

　　走廊模式，满足纵深场景需求应用。特定场景走廊模式，一台设备可以实现两台摄像机的效果，典型的应用场景例如长走廊、公路等。另外诸如三码流、20路同时访问、超低延时等，均对硬件平台性能及ISP处理功底有着较高的要求。

　　高清网络摄像机给人们带来更好的视觉体验，同时对安装调试人员也有着更高的要求。自动后调焦功能，集成一键清晰按键并且可通过远程网络控制，可以大大降低调试及后期维护成本。

　　实用高效的智能分析

　　透雾：当前的视频监控系统对天气条件非常敏感，当遇到雨雾、阴霾等能见度较低的情况时，景物图像严重退化，极大地限制了户外视频监控系统效用的发挥。目前全球气候越来越恶劣，雾霾天气时常出现，透雾功能显的尤为重要，根据雾天成像的散射模型，采用暗通道先验原理，可实现高性能的透雾技术，实现监控系统全天候工作。

　　透雾算法原理：

　　雾天成像的模型如下图所示：

　　图1 雾天成像模型

　　公式表示为：

　　其中，I (x)是雾霾下图像的色彩值;J (x) t(x)指物体表面光线到达传感器的过程中,由于大气微颗粒的散射而产生衰减，衰减后剩余部分;A(1-t(x))指环境光线因大气微颗粒反射而进入传感器成像。

　　暗通道先验原理，绝大多数的无雾图像，其每个局部区域都会存在至少一个颜色通道的强度值很低的像素，根据这个原理，定义图像暗通道J dark为：

　　Jc代表J的某一个颜色通道，而Ω(x)是以x为中心的一个方形区域。

　　对公式(1)做变形，得到

　　代入公式(2)Jdark可进一步求得透射率t：

　　t = 1 – Jdark/Ac

　　根据得到的J dark和原图像，通过对图像亮度值的统计计算，求得大气光强A。

　　得到大气光强A和透射率t之后，通过对雾天成像模型的逆推，便可求出透雾后的图像：

　　该算法特色：

　　1，大气光强采用更稳定的统计方法，使得算法稳定性高，适用各种场景。

　　2，色彩还原度好：传统的透雾算法会冲淡图像的色彩，该算法真实还原图像色彩。

　　3，通透性好：该算法准确估计图像的雾气浓度，具有很好的通透性。

　　4，考虑场景的景深信息，极大程度还原图像的细节：该算法准确估计不同景深物体的雾气浓度，实现准确透雾，保留并凸显原先被雾气隐藏的细节;传统算法可能对近景透雾较好，但远景会残留雾气，当增强透雾等级实现远景透雾时，近景则会损失细节。

　　5，传统方法为提高图像对比度，会出现局部过曝或过暗的情况，损害图像质量;此算法不会丢失细节。

　　6，实现智能自动透雾：可自己判断是否为雾天天气，选择开启或者关闭透雾功能。

　　技术突破：

　　1，本算法透雾能力更强，还原度好，相比单幅图像去雾，算法复杂度非常更高，针对这种情况，需要进行一系列的改进优化，达到实时透雾。

　　2，考虑到帧与帧之间的关联性，通过对算法的改进控制，实现平滑过度，避免闪烁现象。

　　3，开发智能自动透雾功能，算法可自行判断是否为雾天天气，选择开启或者关闭透雾功能，极大地方便用户使用。

　　安装在路边立标上的摄像机，遇到重型车经过或大风天气，难免出现图像抖动，此时视频防抖技术即可派上大用场。通过估计当前帧的运动矢量，然后根据估计的运动矢量对当前帧进行运动补偿，从而达到稳定图像序列的目的。可以有效降低甚至消除图像抖动。

　　人脸侦测，当有人脸出现在监控区域内，将自动捕获其最清晰的面部图片，并做优化增强，用于查询和取证。另外虚焦、场景变换、遮挡等均可第一时间发出告警信息，有效避免无用录像。

　　声音异常侦测。诸如无声侦测，无音源输入、静音可以产生报警;环境噪声过滤，降低公共场所噪声输入;音频突变侦测，例如尖叫、突发大分贝噪声均可产生报警。适用于有音频需求的场所。

　　通用的行为分析，例如绊线入侵，翻越围栏，区域入侵，物品遗留/消失，非法停车，快速奔跑等等，所有智能功能均由前端摄像机设置完成。

　　2010年是公认的“高清元年”，大华高清网络摄像经过2009年到2011年不断革新积累，完成全系列高清网络摄像机的发布，为2012年高清网络摄像机的井喷奠定了基础。2013年初推出新一代超低码流、超低照度、超低功耗的“绿色高清IPC”，引起业内低码流的潮流，同时为进一步扩大市场占比做出巨大贡献。2014年推出的新一代多功能Smart IPC高清网络摄像机，则凝聚了大华十余年在智能化、光学、图像、网络高清应用等方面的核心技术，取代了传统IPC+智能盒组合方式，无论外观、做工、内部结构、散热设计等都达到了业内一流水准，为摄像机工作的可靠性，提供了“硬环境”，必将加速监控市场由高清化向智能化应用的过渡，继续引领行业潮流。