來源:CPS中安網 作者:張福明
高清IPC即High Definition IP Camera，也就是完全符合HDTV標準的IPC。很顯然，高清視頻意味著更大的資料量，無論對於編碼晶片、編碼演算法、網路傳輸及儲存系統都帶來的巨大的考驗，而得益於這些相關領域的不斷突破，高清IP監控已得以實現，並快速地發展和應用。
高清IP
根據SMPTE(美國電影電視工程師協會)標準，高清IP監控系統需達到如下要求：
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解析度要求。即需要達到1280×720/逐行或1920×1080/隔行/逐行。
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幀率能夠達到全幀速。
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具有更好的圖像色彩保真度。
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16：9格式。
因此，高清IP不僅指感測器有效畫素的大幅度提高，而且實現視頻的即時性、具有高圖像色彩的保真度、長寬比為16：9的格式成像效果。
高清IPC的設計方案很多，但從架構上來看，主要包括兩種：其一，採用CCD/CMOS感測器作為圖像採集設備，配套提供實現影像處理和編碼功能的SOC晶片；其二，採用前端攝影機模組，作為圖像採集設備，和一個通用的ASIC或DSP進行編碼和傳輸。由於第一種架構設計靈活，廣泛被廠家採用。在影像處理方面有三種實現方案。
第一種方案採用專用的ISP處理晶片和編碼處理部分，該方案較靈活，採用專用的ISP晶片穩定性好，能夠保證圖像的品質。
第二種方案採用集成ISP的編碼晶片，該方案靈活性次於第一種方案，且專用的ISP處理晶片穩定性雖高，但圖像品質一般、成本較高。
第三種方案採用FPGA等晶片實現信號處理及編碼功能，該方案靈活性最強，但是穩定性差、成本最高、圖像品質難於保證。專用ISP方案設計靈活、性價比高、可以保證圖像的品質，適用於高清IPC的設計。
ISP處理晶片
ISP（image signal processing）是指視訊訊號處理晶片，一般通過專門的ASIC或者DSP加以實現。通常情況下，感測器部分設置有內嵌的影像處理晶片，以處理一些較簡單的功能，而較複雜的3A(即自動曝光、自動白平衡以及自動對焦)、WDR等功能，則必須通過後端ISP處理，以獲得良好的影像效果。
以Nextchip的高清多功能ISP晶片NVP2400為例，該晶片可應用於1.3M/2M的HD-SDI 攝影機、高清類比攝影機及高清IPC的設計。其內部集成8位快速8051MCU、64M SDRAM及片上X-RAM等。晶片有I2C、UART、SPI等通信介面，並具有計時器、PWM、中斷等功能，可與標準8051MCU相容。
NVP2400可直接接收原始視訊訊號或者LVDS信號，經過ISP預處理後，晶片可以輸出複合類比信號，和BT656/BT1120/YC16bits視頻資料流程。與某些僅支援單一Sensor的專用ISP晶片不同，它可與多款Sensor進行無縫連接，包括Panasonic的MN34031PL，Sony的IMX036LQR/LLR，Aptina的MT9P031，Omnivision的Ov2715等系列CMOS。
NVP2400支援多種圖像預處理功能，其中有3A處理、鏡頭畸形校正(LSC)處理、亮度自我調整ACCE即寬動態、2D/3D數字降噪、壞點檢測DPC、假色修正、色滾抑制、64倍電子放大/畫中畫、日夜轉換、運動偵測MD、隱私遮蔽、自訂OSD等功能，下面詳列幾項說明。
ACCE（adaptive contrast and color enhancement）
ACCE（高對比亮度/顏色自我調整功能），是寬動態技術（WDR）的一種。NVP2400根據人眼對高亮度區域敏感的視覺特性，通過對高對比及其邊緣部分亮度/顏色的有效調整，可以增強整個畫面的可視度。
DEFOG去霧化功能
Camera在有霧或下雨的環境中，圖像可能出現模糊不清，動態範圍下降的現象。因為在正常情況下，Sensor可以接收多個層次的亮度，但是有霧情況下，圖像的亮度層次被霧遮蓋。NVP2400通過分析每個區域的亮度柱狀圖，改進其亮度分佈情況，可有效增強霧化圖像的寬動態範圍。
Color Interpolation色彩演算法
由於Sensor使用的彩色濾光片的排列方式為拜爾排列，獲取資訊中彩色信號不全，必須從周圍的像素進行推測，補償信號的不足，稱為補間處理。與一般的雙線性插值演算法不同，NVP2400採用了對角插值演算法，可以消除由線性演算法產生的圖像顏色失真，進一步提高圖像細節的分辨能力。
2D/3D數字降噪
降噪是Camera獲得高品質圖像很重要的部分。NVP2400的2D降噪功能可以有效降低平面及邊緣雜訊。而在表現運動物體時，NVP2400可根據前一幀圖像，及當前圖像像素間資訊的對比，通過運算有效地消除3D雜訊、鬼影及拖尾等現象。
對於安防的視頻監控領域應用的高清IPC較傳統類比攝影機、普通網路攝影機具有更多優勢，比如高清晰度、百萬畫素級的感測器、可以獲得更多的視頻資訊，逐行掃描的CCD/CMOS技術可以讓畫中畫更清晰、自然流暢，沒有機械移動部件，更耐用，更大的視覺覆蓋範圍等。
