淺析高清監控中的圖像處理技術的介紹

前言

當監控系統經歷了模擬化、數字化、網絡化、智能化這幾個歷史階段后，高清監控隨著網絡監控的展開，成為新的應用需求亮點。在高清攝像機內部集成了圖像采集，圖像編碼，圖像傳輸等模塊。在圖像采集部分，CCD和CMOS兩種傳感器分別針對不同的需求而設計，CMOS在高像素方面有著一定的優勢，而CCD對監控場景的適應性更佳。在視頻壓縮編碼部分，不同的壓縮算法和算法實現方案決定了高清圖像的質量和編碼效率。在通信控制部分，網絡的適應性、安全性、碼流的封裝格式和傳輸功能，取決于監控系統的規劃和設計。相信隨著技術的革新，圖像處理技術的方方面讓高清監控已經不在是浮云。

圖像處理之視頻采集

對于高清監控攝像機來說，傳感器是最核心的部件，相當于監控攝像機的眼睛。被攝物體的圖像經過鏡頭聚焦至 傳感器芯片上， 傳感器根據光的強弱經過處理，形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。從高清監控誕生之初，CCD和CMOS的爭霸就已經開始。CCD和CMOS有什么區別?高清監控圖像處理的芯片究竟是CCD還是CMOS?

從技術的角度比較，CCD與CMOS有如下四個方面的不同：

1.信息讀取方式

CCD是 Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫，它是一種半導體成像器件，CCD電荷耦合器存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實施轉移后讀取，電荷信息轉移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為復雜。

CMOS是Complementary Metal-Oxide Semiconductor(互補性氧化金屬半導體)的縮寫，和CCD一樣同為在高清攝像機中可記錄光線變化的半導體，CMOS光電傳感器經光電轉換后直接產生電流(或電壓)信號，信號讀取十分簡單。

2.速度

CCD電荷耦合器需在同步時鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢;而CMOS光電傳感器采集光信號的同時就可以取出電信號，還能同時處理各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快很多。

3.電源及耗電量

CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大;CMOS光電傳感器只需使用一個電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光電傳感器在節能方面具有很大優勢。

4.成像質量

CCD電荷耦合器制作技術起步早，技術成熟，采用PN結或二氧化硅(SiO2)隔離層隔離噪聲，成像質量相對CMOS光電傳感器有一定優勢。由于CMOS光電傳感器集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴重，噪聲對圖像質量影響很大，使CMOS光電傳感器很長一段時間無法進入實用。近年，隨著CMOS電路消噪技術的不斷發展，為生產高密度優質的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。

從實際應用中看，CCD和CMOS相比較，CCD的夜間成像效果要大大好于CMOS，但是CCD的價格要比CMOS貴出很多，而且受技術能力限制，目前CCD大部分都集中于200萬像素以下的高清健康產品，而200萬像素以上則是CMOS的天下。所以從長遠來看，高清監控一定是朝著一個高像素的方向發展，如果CCD在300萬以上像素缺少實際應用的話，未來則很有可能高清監控是CMOS的天下。