當(dāng)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)開始在圖像數(shù)字化中得到應(yīng)用，人們就已開始著手設(shè)計(jì)數(shù)字照相機(jī)，盡管早期樣機(jī)無(wú)論是采集性能和分辨率都與實(shí)用還有較大距離。DSP平臺(tái)性能和功能的提高，數(shù)字視頻處理技術(shù)得到迅速發(fā)展，人們自然又把數(shù)字攝像機(jī)作為一個(gè)產(chǎn)品目標(biāo)。當(dāng)然要使之能夠?qū)崿F(xiàn)還需要依賴于形成和完善相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈，特別是面向數(shù)字視頻監(jiān)控的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，因?yàn)檫@里不僅包含數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，還有視頻前端的光電處理、音頻壓縮處理技術(shù)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接標(biāo)準(zhǔn)等等。當(dāng)這些技術(shù)逐步成熟并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之后，新的需求又接踵而至，其中首先是高清化和智能化，然后就是更有效的網(wǎng)絡(luò)化互通互通。在這里將介紹和探討DSP平臺(tái)是如何全面推進(jìn)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的高清智能及網(wǎng)絡(luò)化的歷程和趨勢(shì)。

　　基于DSP數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的前世和今生

　　作為DSP領(lǐng)先者的美國(guó)德州儀器公司(TI)在數(shù)字照相機(jī)應(yīng)用方面同樣獨(dú)占鰲頭。首先基于TMS320C54x通用平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)影像壓縮，然后將影像前端處理的分立器件集成為一個(gè)專用芯片，進(jìn)而把兩者合二為一并集成ARM7通用處理器，就是TMS320DSC2x系列通用數(shù)字相機(jī)平臺(tái)。這是TI為業(yè)界首創(chuàng)的單片影像處理體系架構(gòu)(SOC)，之后又不斷提升該平臺(tái)的性能和功能，并成功推進(jìn)更新?lián)Q代。

　　與此同時(shí)，在通用DSP上實(shí)現(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的嘗試始終沒(méi)有停止，而真正的突破在與TI的DSP專家采用C6211實(shí)現(xiàn)的MJPEG實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。雖然外圍還需要不少分立的期間，但是依賴于C6x高速并行處理能力，其視頻性能在業(yè)界處于優(yōu)異的水平。而其功能已經(jīng)可以滿足數(shù)字監(jiān)控基本需求，并且系統(tǒng)較為當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)所接受，因此很快得到實(shí)際應(yīng)用，其中在中國(guó)的產(chǎn)品化進(jìn)程并沒(méi)有落在國(guó)際之后。隨著通用數(shù)字媒體處理器DM642的問(wèn)世，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)集成度更高，而且可以支持實(shí)時(shí)H.264,并已集成視頻口和以太網(wǎng)接口。DM642對(duì)數(shù)字視頻監(jiān)控的貢獻(xiàn)是劃時(shí)代，其成功不僅在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，還有數(shù)字視頻服務(wù)器、視頻壓縮卡、嵌入式硬盤錄像機(jī)等。

　　影像SOC的繼續(xù)創(chuàng)新表現(xiàn)在核心處理上集成協(xié)處理器，先支持影像后支持視頻增強(qiáng)能力;在控制器上由ARM7升級(jí)到ARM9;在前端處理方面也由影像提升到視頻功能等。至此，產(chǎn)品由DSC系列上升到DM270再到DM320和DM355.DM系列就是DigitalMedia,即數(shù)字媒體處理器的含義，該系列不僅支持JPEG靜態(tài)影響壓縮，還可支持MPEG-4實(shí)時(shí)處理，因此已經(jīng)是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的理想平臺(tái)。將該器件擴(kuò)展以太網(wǎng)接口就是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，而且DM355可支持實(shí)時(shí)MPEG-4達(dá)到分辨率為720P.由于這個(gè)體系有視頻前處理子系統(tǒng)VPSS,可以直接連視頻傳感器，由在主芯片上進(jìn)行ISP處理的可能，就是使得網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)達(dá)到一個(gè)更高程度的集成。

　　后來(lái)，沿著DM642的軌跡有了稱為"達(dá)芬奇"的DM644x系列，集成有ARM9、DSP和VPSS的SOC平臺(tái)，于是支持D1實(shí)時(shí)地H.264產(chǎn)品不少遷移到此平臺(tái)以提高集成度;再往后，沿著DM355的足跡有了DM365,不變的是720P高清的性能，但已是支持H.264,而且有了以太網(wǎng)接口，前端也是名副其實(shí)的ISP單元。

　　總之，DSP啟動(dòng)了攝像機(jī)市場(chǎng)，就推動(dòng)了數(shù)字視頻監(jiān)控市場(chǎng)的發(fā)展，而以此為核心的SOC又使這樣的推動(dòng)力向更高更新的技術(shù)領(lǐng)域邁進(jìn)。

　　高清智能化的技術(shù)趨勢(shì)及實(shí)現(xiàn)手段

　　到這里該談到當(dāng)前數(shù)字視頻監(jiān)控市場(chǎng)的迫切需求。眾所周知，視頻監(jiān)控的使命就是保證安全，而其關(guān)鍵就在于要得到盡可能清晰的視頻影像。數(shù)字視頻與模擬視頻在D1分辨率下并沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，所以720P或以上的高清才是其必由之路。1080P是高清數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的分辨率，也是許多高清數(shù)字監(jiān)視器所支持的制式，因此高清數(shù)字視頻監(jiān)控應(yīng)用也期待著能夠盡早實(shí)現(xiàn)，這將使現(xiàn)有數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)新的水平。TI的DM368可支持H.264編碼達(dá)到1080P分辨率下每秒30幀，而且與DM365體系和管腳兼容，TI還有相應(yīng)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)，可以加快客戶的開發(fā)和產(chǎn)品化進(jìn)程。

　　再有就是所有"監(jiān)控"的更高境界就是不僅要能監(jiān)視，還要能夠控制，特別是自動(dòng)地控制，這就是為什么對(duì)智能視頻內(nèi)容分析的呼聲越來(lái)越高。然而，智能視頻的發(fā)展現(xiàn)狀又如何呢?其實(shí)，從DM642開始，視頻內(nèi)容分析技術(shù)就由基于PC機(jī)的后端處理轉(zhuǎn)向基于DSP的嵌入式前端處理，并且取得令人矚目的進(jìn)展。在達(dá)芬奇平臺(tái)上，智能視頻分析算法又得到了長(zhǎng)足的進(jìn)展，這不僅歸功于DM644x平臺(tái)，還得益于DM643x平臺(tái)的推廣。DM643x是以C64+的DSP核心為主，同時(shí)也由視頻前端VPSS,還有SPI和PCI接口，可以作為從處理器協(xié)同出處理器工作。針對(duì)C64+核心，TI開發(fā)出一套名為VLIB的智能視頻處理基礎(chǔ)函數(shù)庫(kù)，其類型多達(dá)五十多種，客戶只需調(diào)用就可開發(fā)自己的智能算法，而且該軟件包是免費(fèi)的。

　　至此，一臺(tái)高清智能化網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的雛形已經(jīng)完成，如圖1所示。由于DM36x已經(jīng)免費(fèi)捆綁了H.264、MPEG-4、JPEG和音頻語(yǔ)音算法，客戶需要做的工作就是在主控ARM9上開發(fā)有特色化的應(yīng)用程序，還有就是在ISP上進(jìn)行光電結(jié)合的獨(dú)特調(diào)試。至于智能化的性能，DM36x前端已有人臉檢測(cè)和視頻穩(wěn)定的功能可啟用，若需要更多的功能不妨在智能視頻處理子板上開發(fā)自己的算法或與第三方合作。目前已有許多廠商在該架構(gòu)上開發(fā)，不久將會(huì)有眾多的高清智能化的應(yīng)用得到推廣。不過(guò)要有更廣泛的普及還有賴于智能視頻與網(wǎng)絡(luò)化更深層次的結(jié)合。

　　智能視頻與網(wǎng)絡(luò)化結(jié)合的必由之路

　　數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的智能化是按類型，分階段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，交通運(yùn)輸、商業(yè)和銀行、政府職能部門為三個(gè)主要的應(yīng)用，而這三個(gè)領(lǐng)域又都有分布較廣，監(jiān)控對(duì)象相對(duì)密集而監(jiān)控人員有限，因此適合于網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)品，并且以采用高清智能化的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)為優(yōu)選產(chǎn)品，這樣就可以依托于診-有的寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目前高端的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以采用高清智能化的比例還很低，這主要還是過(guò)去采用的方案成本較高且不過(guò)靈活。如果采用前面討論過(guò)的典型設(shè)計(jì)將有可能使智能化的比例大大提高。為使IPCamera也有可能實(shí)現(xiàn)智能化而不增加太多的成本，TI新近推出DMVAx系列平臺(tái)，可以兼顧高清、標(biāo)清，甚至模擬攝像機(jī)的應(yīng)用，如圖2所示。