淺析高清監(jiān)控中的圖像處理技術(shù)的介紹

前言

當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了模擬化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化這幾個歷史階段后，高清監(jiān)控隨著網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的展開，成為新的應(yīng)用需求亮點(diǎn)。在高清攝像機(jī)內(nèi)部集成了圖像采集，圖像編碼，圖像傳輸?shù)饶K。在圖像采集部分，CCD和CMOS兩種傳感器分別針對不同的需求而設(shè)計(jì)，CMOS在高像素方面有著一定的優(yōu)勢，而CCD對監(jiān)控場景的適應(yīng)性更佳。在視頻壓縮編碼部分，不同的壓縮算法和算法實(shí)現(xiàn)方案決定了高清圖像的質(zhì)量和編碼效率。在通信控制部分，網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、安全性、碼流的封裝格式和傳輸功能，取決于監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。相信隨著技術(shù)的革新，圖像處理技術(shù)的方方面讓高清監(jiān)控已經(jīng)不在是浮云。

圖像處理之視頻采集

對于高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)來說，傳感器是最核心的部件，相當(dāng)于監(jiān)控?cái)z像機(jī)的眼睛。被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至 傳感器芯片上， 傳感器根據(jù)光的強(qiáng)弱經(jīng)過處理，形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監(jiān)視器或電視機(jī)的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。從高清監(jiān)控誕生之初，CCD和CMOS的爭霸就已經(jīng)開始。CCD和CMOS有什么區(qū)別?高清監(jiān)控圖像處理的芯片究竟是CCD還是CMOS?

從技術(shù)的角度比較，CCD與CMOS有如下四個方面的不同：

1.信息讀取方式

CCD是 Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫，它是一種半導(dǎo)體成像器件，CCD電荷耦合器存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實(shí)施轉(zhuǎn)移后讀取，電荷信息轉(zhuǎn)移和讀取輸出需要有時(shí)鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為復(fù)雜。

CMOS是Complementary Metal-Oxide Semiconductor(互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體)的縮寫，和CCD一樣同為在高清攝像機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體，CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流(或電壓)信號，信號讀取十分簡單。

2.速度

CCD電荷耦合器需在同步時(shí)鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢;而CMOS光電傳感器采集光信號的同時(shí)就可以取出電信號，還能同時(shí)處理各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快很多。

3.電源及耗電量

CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大;CMOS光電傳感器只需使用一個電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光電傳感器在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢。

4.成像質(zhì)量

CCD電荷耦合器制作技術(shù)起步早，技術(shù)成熟，采用PN結(jié)或二氧化硅(SiO2)隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量相對CMOS光電傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS光電傳感器集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴(yán)重，噪聲對圖像質(zhì)量影響很大，使CMOS光電傳感器很長一段時(shí)間無法進(jìn)入實(shí)用。近年，隨著CMOS電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。

從實(shí)際應(yīng)用中看，CCD和CMOS相比較，CCD的夜間成像效果要大大好于CMOS，但是CCD的價(jià)格要比CMOS貴出很多，而且受技術(shù)能力限制，目前CCD大部分都集中于200萬像素以下的高清健康產(chǎn)品，而200萬像素以上則是CMOS的天下。所以從長遠(yuǎn)來看，高清監(jiān)控一定是朝著一個高像素的方向發(fā)展，如果CCD在300萬以上像素缺少實(shí)際應(yīng)用的話，未來則很有可能高清監(jiān)控是CMOS的天下。