星光級(jí)攝像機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用

□ 文/王紀(jì)超

星光級(jí)攝像機(jī)是如何崛起的？在CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法席卷安防領(lǐng)域的深度智能時(shí)代，星光級(jí)攝像機(jī)又有怎樣的表現(xiàn)與限制？未來星光級(jí)攝像機(jī)的發(fā)展又改何去何從？本篇文章將給你答案。

星光級(jí)攝像機(jī)的崛起

2014年，安訊士“覓光者”技術(shù)的提出，星光級(jí)攝像機(jī)的概念首次被提出。隨后，隨著索尼背照式傳感器的發(fā)布，1080P星光級(jí)攝像機(jī)逐漸被人熟知并進(jìn)入安防領(lǐng)域。“星光級(jí)”指的是攝像機(jī)在星光環(huán)境下無任何輔助光源，可以顯示清晰彩色圖像的技術(shù)。監(jiān)控錄像作為事故發(fā)生后重要的追溯手段，對(duì)圖像的要求與星光級(jí)攝像機(jī)的特點(diǎn)不謀而合。并且，相比于紅外補(bǔ)光，星光級(jí)攝像機(jī)可以還原彩色圖像，還不會(huì)使車牌過曝；相比于白光補(bǔ)光，星光級(jí)攝像機(jī)無需另配補(bǔ)光燈，成本更低。隨后，各個(gè)廠家相繼推出自己的星光級(jí)攝像機(jī)，“0.001Lux”、“0.0005Lux”這些數(shù)字的背后，代表著競爭的激烈和星光級(jí)攝像機(jī)正式崛起。

深度智能時(shí)代下的星光級(jí)

深度智能時(shí)代的來臨，視頻監(jiān)控的模式從“看”向“抓”轉(zhuǎn)變，抓取監(jiān)控畫面內(nèi)的各種特征作為事故發(fā)生后的回溯線索。人臉作為識(shí)別一個(gè)人的明顯特征，自然而然的成為主要抓拍對(duì)象。當(dāng)下，一提到人臉抓拍攝像機(jī)，“深度智能”、“抓拍率”、“并發(fā)檢測數(shù)量”等等關(guān)鍵詞就會(huì)在腦海里浮現(xiàn)，“星光級(jí)”這個(gè)詞好像慢慢淡出了視線，離我們越來越遠(yuǎn)。

然而，事實(shí)真的如此嗎？

要回答這個(gè)問題，我們得先從人臉這一特征作為被抓拍的對(duì)象，有哪些缺點(diǎn)說起。首先，人臉存在易變性，人臉的外形很不穩(wěn)定，人可以通過臉部的變化產(chǎn)生很多表情，而在不同觀察角度，人臉的視覺圖像也相差很大；其次是人臉受光照條件的影響比較大，光照條件的好壞直接影響人臉的成像效果。

▲圖1：光照條件影響人臉成像效果

如圖所示，以上兩種情況下，人臉亮度都比較暗，攝像機(jī)難以抓拍到，即使抓拍到了，也不能用于識(shí)別和比對(duì)。看來，良好的圖像質(zhì)量在深度智能時(shí)代還是必不可少的。為了提升人臉亮度，目前市面上常見的補(bǔ)光方案有兩種——白光和紅外。但白光燈的補(bǔ)光區(qū)域是扇形的，會(huì)造成畫面中間亮，兩邊暗的現(xiàn)象；同時(shí)白光燈也不具有隱蔽性。紅外補(bǔ)光方案也存在缺失彩色信息的弊端。

▲圖2：白光燈補(bǔ)光存在亮區(qū)和暗區(qū)

因此，在這兩種補(bǔ)光方式都不理想的情況下，“星光級(jí)”再次進(jìn)入人們的視線。有一類廠家選擇了一個(gè)攝像機(jī)內(nèi)置兩個(gè)傳感器的雙Sensor架構(gòu)，一路Sensor感知色彩信息，另一路Sensor感知亮度細(xì)節(jié)，最終合成一路圖像，色彩信息和亮度細(xì)節(jié)互不干擾，達(dá)到成像效果相比于一個(gè)傳感器大幅提升的效果。

▲圖3：雙Sensor合成圖像原理

這種技術(shù)雖然解決了補(bǔ)光燈帶來的問題，但技術(shù)本身卻存在缺陷。第一，由于是兩幅圖像進(jìn)行合成，合成后的圖像會(huì)偏色；第二，在完全無光的環(huán)境下，圖像效果差，圖像質(zhì)量無法保證；第三，成本高，沒有辦法在雪亮、智慧社區(qū)、出入口等場景大面積覆蓋?？磥恚瑹o論有補(bǔ)光還是無補(bǔ)光的方式，都無法完美解決圖像問題。

星光級(jí)攝像機(jī)的發(fā)展趨勢

看了上述內(nèi)容，我們不禁要問：星光級(jí)攝像機(jī)到底何去何從？其實(shí)我們可以發(fā)現(xiàn)，深度智能時(shí)代下的星光級(jí)機(jī)攝像機(jī)需要解決的問題只有一個(gè)——如何在低照環(huán)境下抓拍到人臉。宇視工程師給出的答案是“Extra-ISP”和“U-FACE”技術(shù)。

“Extra-ISP”技術(shù)是在新一代芯片的ISP的基礎(chǔ)上，增加了時(shí)域降噪算法和多為度銳度提升算法，大大降低了低照環(huán)境下運(yùn)動(dòng)圖像的拖影，讓人臉等運(yùn)動(dòng)物體的細(xì)節(jié)可以充分展現(xiàn)出來。時(shí)域降噪是對(duì)多幀圖像進(jìn)行分析運(yùn)算來進(jìn)行降噪。運(yùn)動(dòng)估計(jì)的設(shè)置是為了防止劇烈移動(dòng)的主體出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)殘留的現(xiàn)象。

▲圖4：Extra-ISP處理運(yùn)動(dòng)人臉前后對(duì)比

“U-FACE”技術(shù)是以全新一代深度智能核心芯片為支撐，加持全新人臉曝光和人臉小圖增強(qiáng)雙重算法，專門針對(duì)低照環(huán)境下的人臉進(jìn)行優(yōu)化，提升人臉的亮度、通透性和均衡性，最后輸出優(yōu)質(zhì)的人臉小圖。

▲圖5：U-FACE處理過暗人臉前后對(duì)比

有了這兩種算法的加持，宇視攝像機(jī)便可以針對(duì)低照環(huán)境下的人臉進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)揮星光級(jí)攝像機(jī)的最大價(jià)值。

隨著需求的不斷增加和多樣化，未來星光級(jí)攝像機(jī)的發(fā)展肯定也是多種多樣的。有些廠家會(huì)去追求更復(fù)雜的視頻融合技術(shù)，比如三Sensor架構(gòu)，有些廠家會(huì)選擇新的ISP技術(shù)，還有些廠家可能會(huì)開發(fā)出新的補(bǔ)光方式去替代白光燈和紅外燈?？傊?，無論攝像機(jī)怎么發(fā)展，都是服務(wù)于公共安全的，都是為了為了更好的保護(hù)好我們的財(cái)產(chǎn)安全以及出現(xiàn)膠葛或有分歧事情時(shí)供給一個(gè)杰出的視頻舉證復(fù)原現(xiàn)場，為大家創(chuàng)造一個(gè)安全的環(huán)境。