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一、DSP攝像機

DSP（Digital Signal Processing）即數(shù)字信號處理，它是利用數(shù)字計算機或?qū)Ｓ脭?shù)字信號處理設(shè)備，以數(shù)值計算的方法對信號進行采集、變換、綜合、估值、識別等加工處理，借以達到提取有用信息、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)字信號處理理論的數(shù)學(xué)模型和算法，設(shè)計出來的專門的數(shù)字信號微處理器芯片。計算程序全部“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。這種攝像機的主要特點是，在攝像機內(nèi)部的電路采用了大規(guī)模數(shù)字信號處理集成電路（DSPLSI），并且由微處理器對系統(tǒng)的狀態(tài)進行檢測與控制，因此其穩(wěn)定性、可靠性、一致性等都大大提高。許多在模擬信號處理器中無法進行的工作，都可以在數(shù)字處理中進行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動態(tài)圖像檢測、數(shù)字背景光補償、膚色輪廓校正、細節(jié)補償頻率調(diào)節(jié)、準確的彩色矩陣、精確的丫校正、自動聚焦等。攝像機有了DSP，能大大提高圖像的質(zhì)量。此外，通過數(shù)字設(shè)定，可進行畫面格式變換，還可均衡調(diào)節(jié)各參數(shù)值，把攝像機之間的差別縮減到最小。DSP彩色攝像機，還能方便地輸岀亮度信號與色度信號分離的視頻信號（簡稱Y/C信號或S-Video信號）。

DSP技術(shù)不僅使攝像機在性能上獲得優(yōu)勢，而且縮小了體積，節(jié)省了零件及裝配時間，從而降低了成本。目前，TI公司的DSPTM320C6X芯片的處理速度已高達2000M1PS以上，這正好是網(wǎng)絡(luò)攝像機等視頻產(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)控用的攝像機最終也必須智能化。下面先簡介一下提高圖像質(zhì)量型的DSP攝像機，能檢測識別預(yù)/報警型的智能DSP或SOC攝像機也將在后面的文章中介紹。

DSP彩色CCD攝像機的組成原理框圖如圖1所示。

圖1 DSP攝像機的組成原理

由圖1可知，當時鐘脈沖信號產(chǎn)生行、場驅(qū)動及轉(zhuǎn)移控制等脈沖驅(qū)動CCD工作時，CCD將所攝取的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為時序的視頻信號輸出，經(jīng)相關(guān)雙取樣及保持電路并進行低通濾波和自動增益控制放大該模擬信號。由于要進行DSP處理，必須將此模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換，然后將此數(shù)字信號通過微處理控制器控制進行亮度和色度處理以及自動電子曝光和自動白平衡控制等（圖中從A/D到D/A方框為DSP處理部分）。雖然自動增益控制，以及Y校正是在A/D轉(zhuǎn)換前，但其控制電壓和補償信號是根據(jù)數(shù)字部分檢測決定的，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高頻成分，并減小了亮度信號對色度信號的串擾，因而其圖像質(zhì)量比一般的CCD攝像機的高。亮度信號Y和色度信號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，還需輸入一個如圖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）進行直接連接。

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

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

由圖3可看出，在采用了2H增強信號與視頻信號合成后，就可使視頻信號的邊緣部分得到增強。

圖3 2H增強示意圖

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

圖4 數(shù)字拐點技術(shù)示意圖