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详解IP高清摄像机核心技术

详解IP高清摄像机核心技术
来源:我爱方案网 时间:2012-11-26

导读:IP高清摄像机正逐渐超越传统的模拟摄像机,而其主要的核心部件就是图像 传感器 以及处理芯片。本文就这两大核心部件做一详细解析。

高清监控Image Sensor是关键

IP高清摄像机从本意上讲超越了传统常用的模拟摄像机。现在市面上的高清监控摄像机已经形成以百万像素为基础,200万像素,300万像素为先导的多元化产品格局。一台IP高清网摄像机主要由视频采集、视频编码、网络传输等几部分组成。一台IP高清摄像机可以被看作一台高清摄像机和一台电脑的结合体。它通过CMOS/CCD感光器进行逐行扫描,将光信号直接能够捕获影像并通过SoC单芯片处理,直接通过IP网络进行传输,从而使用户能够通过标准的基于IP网络基础构架在本地或者远程地点实现观看、存储和管理高清视频数据。

IP高清摄像机以核心部件的图像传感器(Image Sensor)做分类的话,主要有CCD和CMOS两种。其中CMOS又细分为传统的CMOS和Exmor CMOS即背照式CMOS。CCD和CMOS就基本结构和工作原理来说,区别如下:

CCD是 Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写,它是一种半导体成像器件,CCD电荷耦合器存储的电荷信息,需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取,电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的 电源 相配合,整个电路较为复杂。

CMOS是Complementary Metal-Oxide Semiconductor(互补性氧化金属半导体)的缩写,和CCD一样同为在高清摄像机中可记录光线变化的半导体,CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流(或电压)信号,信号读取十分简单,两者的特点如下。

· CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下,以行为单位一位一位地输出信息,速度较慢;

· CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图像信息,速度比CCD电荷耦合器快很多;

· CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电,耗电量较大;

· CMOS光电传感器只需使用一个电源,耗电量非常小,CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。

IP高清摄像机的“大脑”:核心处理芯片

高清IPC的设计方案很多,但从架构上来看,主要包括两种:其一,采用CCD/CMOS传感器作为图像采集设备,配套提供实现图像处理和编码功能的SoC芯片;其二,采用前端摄影机模块,作为图像采集设备,和一个通用的ASIC或DSP进行编码和传输。由于种架构设计灵活,广泛被厂家采用。

在图像处理方面有三种实现方案:种方案采用专用的ISP处理芯片和编码处理部分,该方案较灵活,采用专用的ISP芯片稳定性好,能够保证图像的质量;第二种方案采用集成ISP的编码芯片,该方案灵活性次于种方案,且专用的ISP处理芯片稳定性虽高,但图像质量一般、成本较高;第三种方案采用FPGA等芯片实现信号处理及编码功能,该方案灵活性强,但是稳定性差、成本、图像质量难于保证。专用ISP方案设计灵活、性价比高、可以保证图像的质量,适用于高清IPC的设计。