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一、DSP攝像機(jī)

DSP（Digital Signal Processing）即數(shù)字信號(hào)處理，它是利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脭?shù)字信號(hào)處理設(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、綜合、估值、識(shí)別等加工處理，借以達(dá)到提取有用信息、便于應(yīng)用的目的。DSP芯片是一種特殊的微處理器，它就是根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論的數(shù)學(xué)模型和算法，設(shè)計(jì)出來的專門的數(shù)字信號(hào)微處理器芯片。計(jì)算程序全部“硬化”，數(shù)字濾波器所需要的其他設(shè)備也全部集成、硬化，如加法器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其他類型的外部設(shè)備等。由于有了DSP芯片，才出現(xiàn)了DSP的新型攝像機(jī)。這種攝像機(jī)的主要特點(diǎn)是，在攝像機(jī)內(nèi)部的電路采用了大規(guī)模數(shù)字信號(hào)處理集成電路（DSPLSI），并且由微處理器對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與控制，因此其穩(wěn)定性、可靠性、一致性等都大大提高。許多在模擬信號(hào)處理器中無法進(jìn)行的工作，都可以在數(shù)字處理中進(jìn)行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)、數(shù)字背景光補(bǔ)償、膚色輪廓校正、細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率調(diào)節(jié)、準(zhǔn)確的彩色矩陣、精確的丫校正、自動(dòng)聚焦等。攝像機(jī)有了DSP，能大大提高圖像的質(zhì)量。此外，通過數(shù)字設(shè)定，可進(jìn)行畫面格式變換，還可均衡調(diào)節(jié)各參數(shù)值，把攝像機(jī)之間的差別縮減到最小。DSP彩色攝像機(jī)，還能方便地輸岀亮度信號(hào)與色度信號(hào)分離的視頻信號(hào)（簡(jiǎn)稱Y/C信號(hào)或S-Video信號(hào)）。

DSP技術(shù)不僅使攝像機(jī)在性能上獲得優(yōu)勢(shì)，而且縮小了體積，節(jié)省了零件及裝配時(shí)間，從而降低了成本。目前，TI公司的DSPTM320C6X芯片的處理速度已高達(dá)2000M1PS以上，這正好是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等視頻產(chǎn)品所需要的。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、高清化、智能化的發(fā)展，監(jiān)控用的攝像機(jī)最終也必須智能化。下面先簡(jiǎn)介一下提高圖像質(zhì)量型的DSP攝像機(jī)，能檢測(cè)識(shí)別預(yù)/報(bào)警型的智能DSP或SOC攝像機(jī)也將在后面的文章中介紹。

DSP彩色CCD攝像機(jī)的組成原理框圖如圖1所示。

圖1 DSP攝像機(jī)的組成原理

由圖1可知，當(dāng)時(shí)鐘脈沖信號(hào)產(chǎn)生行、場(chǎng)驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)移控制等脈沖驅(qū)動(dòng)CCD工作時(shí)，CCD將所攝取的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為時(shí)序的視頻信號(hào)輸出，經(jīng)相關(guān)雙取樣及保持電路并進(jìn)行低通濾波和自動(dòng)增益控制放大該模擬信號(hào)。由于要進(jìn)行DSP處理，必須將此模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后將此數(shù)字信號(hào)通過微處理控制器控制進(jìn)行亮度和色度處理以及自動(dòng)電子曝光和自動(dòng)白平衡控制等（圖中從A/D到D/A方框?yàn)镈SP處理部分）。雖然自動(dòng)增益控制，以及Y校正是在A/D轉(zhuǎn)換前，但其控制電壓和補(bǔ)償信號(hào)是根據(jù)數(shù)字部分檢測(cè)決定的，因而也可以調(diào)節(jié)得很精確。由于亮度與色度信號(hào)分開處理，且采用了二維數(shù)字梳狀濾波最大限度保留亮度信號(hào)高頻成分，并減小了亮度信號(hào)對(duì)色度信號(hào)的串?dāng)_，因而其圖像質(zhì)量比一般的CCD攝像機(jī)的高。亮度信號(hào)Y和色度信號(hào)C可數(shù)字輸出，也可經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換而模擬輸岀。但是，分開輸出的Y與C信號(hào)，還需輸入一個(gè)如圖2所示的Y/C混合電路混合后，再經(jīng)視頻放大器輸出。

圖2 Y/C合成電路

這樣，才能使輸出的模擬視頻信號(hào)與電視監(jiān)控系統(tǒng)的其他模擬視頻設(shè)備（如監(jiān)視器等）進(jìn)行直接連接。

相對(duì)于模擬攝像機(jī)，DSP攝像機(jī)能方便地使用一些改善圖像質(zhì)量的新技術(shù)。通過數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可以獲得許多模擬信號(hào)處理難以實(shí)現(xiàn)的效果。一般，提高圖像質(zhì)量型的DSP彩色CCD攝像機(jī)，采用了如下的幾種技術(shù)。

（1）數(shù)字2H增強(qiáng)技術(shù)。采用數(shù)字2H增強(qiáng)技術(shù)，可以有效地增強(qiáng)視頻信號(hào)的水平和垂直邊緣，從而獲得邊緣分明的清晰圖像。圖3為2H增強(qiáng)技術(shù)示意圖。

由圖3可看出，在采用了2H增強(qiáng)信號(hào)與視頻信號(hào)合成后，就可使視頻信號(hào)的邊緣部分得到增強(qiáng)。

圖3 2H增強(qiáng)示意圖

（2）數(shù)字拐點(diǎn)技術(shù)。數(shù)字拐點(diǎn)技術(shù)可以有效擴(kuò)展視頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，這樣在拍攝高亮度景物時(shí)，不致于使圖像的高光部分被白色完全淹沒。圖4為數(shù)字拐點(diǎn)技術(shù)示意圖。

圖4 數(shù)字拐點(diǎn)技術(shù)示意圖