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2022年3月7日 星期一
· 安控攝影機的內部結構
攝影機是如何運作的？ How does a camera work?（非本文影片）
安控攝影機分類根據輸出影像信號的不同，我們可以將安控攝影機分為類比、數位、網路三類。不同類型的攝影機內部組件和機制不同，例如類比攝影機和數位攝影機，它們只有圖像處理，沒有影像圖像編碼。
為了簡單起見，這裡介紹一下攝影機的內部結構和組成。總的來說，我們可以將安控攝影機的內部分為圖像採集、影像圖像處理與編碼、信號輸出三大部分。
圖像捕捉
攝影機的圖像採集，主要由鏡頭和晶片上的圖像感測器完成。光線穿過鏡頭，進入晶片上的感測器。感測器負責將接收到的光信號轉換成電信號，然後交給晶片上的後續單元進行處理。
影像採集請參考安控攝影機影像參數。
鏡頭的焦距（定焦、變焦）、光圈、數量（多眼相機使用的多鏡頭）、有效像素等，都會影響發送到感測器的信號，從而影響最終的成像效果。
鏡頭的相關概念，及其在安控行業的具體應用，請參考以下章節：安控攝影機鏡頭、魚眼鏡頭、安控攝影機景深、基於像素密度的攝影機選擇。
光到達感測器後，首先進行將光信號轉換為電信號的初步處理。感測器的主要性能參數，包括目標尺寸、有效像素、弱光性能等。這些也會影響最終的成像效果。感測器的參數和性能，請參考安控圖像感測器、Starvis 全彩攝影機技術、安控攝影機寬動態功能等章節。
圖像處理、影像編碼
感測器轉換後的電信號，需要傳送到攝影機晶片上的處理器，進行圖像處理、影像編碼等操作。
處理器是一個很籠統的名詞，類似於電腦或手機的 CPU。對於輸出類比或數位信號的攝影機來說，這裡的處理器主要是指 ISP，即 Image Signal Processor。
ISP 的主要工作包括：
- DEMOSAIC，翻譯成中文就是解馬賽克。感測器輸出的每個像素信號，只包含 R、G、B 中的一種顏色數據。這種數據就是拜耳數據，也就是通常所說的 RAW 數據。顯然，RAW 數據所反映的色彩資訊，並不是真實的色彩資訊。DEMOSAIC 的工作，是透過插值算法，計算出每個像素所代表的真彩色，即將貝爾圖像轉換為真彩色圖像。
- 3A 控制。它是自動對焦 (AF)、自動曝光 (AE) 和自動白平衡 (AWB) 的總稱。這是 ISP 對比的核心部分，處理的好壞直接關係到最終輸出的圖像效果。ISP 可透過 CONTRAST AF、PDAF、LASER AF 等，多種自動對焦算法實現自動對焦，使目標在感測器上清晰成像。曝光主要影響圖像的亮度。ISP 可以控制曝光程度，使圖像亮度合適。白平衡與色溫有關，用於衡量圖像的色彩真實性和準確性。自動白平衡功能力求在各種複雜場景中，準確還原目標的原始色彩。
- 伽瑪校正。感測感器對光的反應，不同於人眼對光的反應。伽瑪校正，就是使圖像看起來符合人眼的特性。
- 圖像裁剪。即透過改變圖像的大小，可以輸出不同解析度的圖像。比如原來 2048*1536 的解析度，4:3 裁剪成 2304×1296，16:9 的解析度更符合寬螢幕的視覺效果。或者 5MP 感測器，也可以支持 4MP、3MP、1080P 等不同解析度。
- 智慧算法。用於辨識特定目標，如人臉辨識、人形辨識、車牌辨識等。ISP 利用各種智慧算法準確辨識特定目標。當然，在網路攝影機中，也可以將智慧算法內置到編碼晶片中。同時，智慧算法和結構化數據功能可以放置在感測器中。比如索尼的 AI 感測器（SONY IMX500/501）已經實現了結構化數據的直接輸出。
- 動態範圍。動態範圍是圖像的明暗範圍。ISP 處理使目標圖像的暗部不會曝光不足，明亮的場景不會過度曝光。除了 ISP 支持的動態範圍處理，圖像感測器還需要支持動態範圍（HDR）功能。詳情請參考「安控攝影機的寬動態功能」部分。
- 穩定圖像，防抖。主要功能是防止由於攝影機的輕微晃動，而導致圖像模糊。
除了以上的工作和流程，ISP的功能還包括降噪、對比度、飽和度、銳度等。由於不同廠商、不同方案商的技術積累，以及算法的差異，攝影機的圖像效果與相同的硬體解決方案，會有所不同。
類比光信號透過感測器轉換為數位信號，經過 ISP 處理後，可以直接輸出數位信號的圖像，如 SDI 攝影機。也可以再次進行數位類比轉換，將數位信號轉換成類比信號輸出，如傳統 cvbs 信號的類比 SD 攝影機，AHD/CVI/TVI/XVI 等高清類比攝影機。
另一方面，數位信號也可以透過網路，即網路攝影機進行編碼輸出和傳輸。此時的編碼需要專門的編碼晶片來完成。需要說明的是，目前大部分的編碼晶片都整合了 ISP 功能。
對於具有影像編碼功能的處理器，我們一般稱其為 CPU、DSP 或 SOC。嚴格來說，三者之間是有區別的。但是對於安控攝影機的處理晶片來說，稱它為 CPU、DSP 或 SOC 也不錯。為了統一和遵循廠商的習慣命名，我們將支持影像編碼功能的處理器稱為 SOC。
SOC，即片上系統，可以看作是處理器、ISP、編碼晶片三合一。下面是典型的安控影像編碼晶片框圖：
由此我們可以看出其主要結構分為四核 Arm® Cortex®-A53（即處理器）、圖像信號處理器（ISP）、影像編解碼器。前端可連接感測器、音響、報警器等設備。為了支持系統的運行，有運行內不記憶體和內部。可直接擴展 WiFi/4G、SD 卡儲存等，可輸出類比/數位影像、音訊、警報、網路、串口（485、232）等信號。
SOC 的核心功能是影像編碼。例如，上面提供的典型 SOC 晶片支持三種影像編碼方式：H.264、H.265 和 MJPEG。影像編碼的相關概念在影像編碼部分有詳細的介紹，這裡不再贅述。
現階段，隨著晶片技術和 AI 智慧算法的發展，越來越多的 SOC 廠商將智慧功能，內置到 SOC 晶片中，比 ISP 內置的功能更多、功能更強大、擴展性更強。
關於 SOC、DSP，即其智慧功能，請參考以下章節：安控產品中的處理器-DSP、ISP、SOC。
信號輸出
經 ISP 或 SOC 處理的影像信號、音訊或其他信號，可根據需要輸出為類比、數位和網路信號。
- 類比信號。影像圖像的電信號經過 ISP 處理後，透過 D/A 轉換成類比信號，透過 BNC 連接器輸出。常見的類比影像信號包括標清 CVBS、高清 AHD/TVI/CVI/XVI 等。理論上，高清 AHD/TVI/CVI/XVI 信號，可以在傳輸影像信號的同時傳輸音頻、警報和控制信號。
- 數位信號。影像圖像的電信號經過 ISP 處理後，不再直接透過 D/A 轉換輸出數位信號。常見的輸出接口，可以是 BNC 頭或 HDMI 接口。這種攝影機主要是 SDI 攝影機。HDMI 接口可以在傳輸數位影像信號的同時傳輸音訊。
- 網路信號。數位信號透過編碼晶片進行編碼，然後可以透過網路傳輸。這種網路信號需要經過相應的解碼，才能顯示影像圖像。常見的解碼設備和方法，包括相應的電腦客戶端、NVR、影像解碼器、網路矩陣等。另一方面，音訊、警報、RS485 等信號，也可以與影像信號一起編碼後，透過網路傳輸。
· 門禁控制即服務：這是什麼意思？
回歸基礎：簡化 Sangoma 的 SmartOffice 訪問控制即服務
Back to the Basics: Simplifying Sangoma's SmartOffice Access Control as a Service
每個行業都有自己的行話。門禁控制和實體安全也不例外。應用程式介面？開發工具包？然後是 ACaaS。這個首字母縮寫詞已經存在了幾年，它的意思是「門禁控制即服務」。想想流行的軟體即服務 (SaaS) 概念，客戶在固定期限內付費使用軟體，但用門禁控制替換軟體元素，你就明白了。
ACaaS 的好處
我們在其他安全領域也看到了這種模式，例如用於監控的影像即服務 (VaaS)。ACaaS 代表門禁控制即服務，並應用軟體即服務技術。雖然所有門禁控制硬體都保留在現場，但軟體和伺服器從企業的場所中移除，並儲存在強大的數據中心。Tapkey 高度可擴展的雲基礎設施，例如託管在具有高安全標準的歐洲數據中心。
與傳統或本地門禁控制系統相比，門禁控制即服務具有許多優勢。這對最終用戶意味著什麼？至少有五件事：
- 最低前期成本：ACaaS 比傳統門禁控制便宜得多。
- 降低維護成本
- 可訪問性：可以隨時隨地訪問的智慧手機和桌面應用 apps。
- 遠端支持和協助
- 方便安全
總之，可以說 ACaas 比傳統門禁控制便宜得多。ACaaS 使管理員能夠隨時隨地管理訪問和查看訪問活動。它可以管理多個設施。一些系統允許用戶使用他們的智慧手機來驗證他們的身份訪問。另一種選擇是經典的 RFID 標籤，或其他 NFC 轉發器。儘管如此，一項研究顯示，智慧手機被認為比晶片更安全、更實用。隨著數位技術的發展，ACaaS 將安全性提升到了一個新的水準。
整合 ACaaS
一些 ACaaS 提供商提供了將他們的門禁解決方案，整合到現有軟體中的可能性。這使整合商能夠向現有客戶銷售免費服務，並創造新的經常性收入業務。這就是 Tapkey 發揮作用的地方。該平台提供開放接口（API 和 Mobile SDK）以輕鬆整合訪問功能。這對於道具技術應用 apps 特別有趣。在提供額外服務的同時，他們可以專注於他們所屬的時間和資源：開發創新的應用 apps 來發展他們的業務。該整合消除了最終客戶手動同步記錄的需要，並避免了手動處理數據輸入時可能出現的衝突。雲中可用的這些整合和其他便利，消除了許多過去一直困擾物業經理工作的瑣事。
展望未來
市場主要由需要削減開支，並專注於核心業務的公司推動。在 COVID-19 危機期間，全球門禁控制即服務 (ACaaS) 市場在 2020 年估計為 8.423 億美元，預計到 2027 年將增至 30 億美元。³
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· 智慧道路技術：未來的數位高速公路
未來的道路——成為智慧道路 Road in the future - Being Smart Roads
在討論現代交通基礎設施的未來發展和數位化轉型時，這條道路經常被忽視。畢竟，我們都聽說過聯網汽車、自動駕駛汽車、GPS 導航、路線優化應用 apps 和叫車服務。你會想到通用道路如何適應這場數位革命，這是可以原諒的，事實證明，道路本身可以成為一系列驚人創新的平台。
道路可以透過通信、照明和電力傳輸技術進行升級，這些技術可以支持永續性、提高安全性和效率，進而有助於改變駕駛體驗。
什麼是智慧道路技術？
智慧道路使用物聯網 (IoT) 設備使駕駛更安全、更高效，並符合政府目標，更環保。智慧道路將感測器和太陽能電池板等物理基礎設施，與人工智慧和大數據等軟體基礎設施相結合。
智慧道路技術嵌入道路，可以提高能見度、發電、與自動駕駛和聯網車輛通信、監控道路狀況等。
這裡有一些例子：
- 物聯網連接：城市可以將道路連接到物聯網設備，並收集交通和天氣數據。這種類型的連接可以提高安全性、交通管理和能源效率。
- 交通管理網路：用於提高安全性和減少堵塞。該網路使用測速攝影機，為危險情況提供警告標誌，並發送控制交通的自動交通分流信號。
- 交通信號燈優化：使用來自閉路電視 (CCTV) 攝影機或智慧車輛的數據，來優化交通信號燈，並更新通勤者堵塞或瓶頸的系統。
大多數與交通相關的智慧技術都專注於個人車輛，儘管在大規模智慧基礎設施的技術解決方案方面，取得了重大進展。車輛到基礎設施 (V2I)、車輛到車輛 (V2V) 和車輛到行人 (V2P) 技術的全球試驗，將使未來的城市交通更加智慧。
數位現實：7 項智慧道路技術
- 太陽能道路
光伏電池嵌入由鋼化玻璃製成的六角形面板中，用於鋪路。這些面板包含 LED、微處理器、融雪加熱裝置和電動汽車行駛時的感應充電功能。玻璃是可再生的，可以設計成比鋼更堅固，即使在高速行駛時也能讓汽車安全停車。雖然這個想法得到了廣泛的支持，但可擴展性是一個挑戰，因為它仍然很昂貴。
- 智慧道路
專門設計的道路，配備智慧功能，包括監測和報告不斷變化的道路狀況的感測器，以及為車輛、家庭和企業提供寬頻服務的 WiFi 發射器。智慧道路還可以在電動汽車行駛時為其充電。
- 在黑暗的道路上發光
塗在現有道路表面上的發光標記，使用吸收和儲存日光的光致發光粉末。500m 長的條帶在天黑後會發光 8 小時。該技術仍處於測試階段，發光還不一致，但它可能比傳統的道路照明技術更具成本效益。
- 互動燈
當汽車接近時，由運動感測器啟動的路燈照亮道路的特定部分。車一經過，燈光就變暗了。適用於交通較少的道路，交互式燈可根據需要提供夜間能見度，並在沒有汽車時減少能源浪費。荷蘭開發的一種設計利用過往車輛產生的風，來驅動燈光。
- 電動汽車充電優先車道
嵌入式電纜會產生磁場，在駕駛時為電動汽車充電。車輛中的接收器線圈從嵌入道路的發射器線圈中接收電磁振盪，並將其轉換為交流電，然後可以為汽車供電。感應充電技術已經存在於靜態汽車中，但未來的無線技術可以在行駛中為電池充電，為長途旅行的電動汽車提供距離範圍解決方案。
- 天氣檢測
人工智能集成傳感器網絡可檢測影響道路安全的天氣狀況。目前使用的道路天氣信息系統 (RWIS) 受到限制，因為它們僅從一小組氣象站收集數據。更大的未來網絡可以使用自動氣象站來收集大氣和天氣數據，並立即將其上傳到雲端。動態溫度敏感塗料可用於突出黑冰等看不見的道路狀況。
- 流量檢測
幫助旅行者規劃路線的數據。高速公路上的傳感器監控交通流量和重量負載，警告司機交通擁堵，並自動提醒當局有關事故。嵌入道路的光纖電纜可以檢測磨損，車輛和道路之間的通信可以改善交通管理。例如，快速流動技術使用人工智能 (AI) 來管理交通信號燈，這些信號燈相互響應並響應汽車。傳統系統經過預編程以優化高峰旅行時間的流量，新技術能夠實時處理和優化流量。
採用智慧道路技術
許多政府和交通當局了解智慧道路技術的價值。然而，大規模開發智慧城市基礎設施，可能既昂貴又復雜。領導者可以將智慧道路項目分為幾個階段，從可以提供初始價值的低投資、小規模舉措開始，為高投資和大規模努力奠定基礎。
在機動出行的早期，有汽車，但沒有合適的道路基礎設施；第一輛私家車幾乎不比馬車更有效。當局逐漸認識到，只有對道路基礎設施進行重大投資，才能幫助人們從新的交通技術中獲益。
同樣，今天的政府和城市交通管理部門，開始認識到智慧道路作為移動創新的重要平台的重要性。智慧道路將為更智能的汽車提供動力，賦予駕駛員權力，並為政府提供前所未有的可見性，和對機動交通的生命結構的控制。