数字化摄像头模组在智慧安防领域的应用浅谈

宋国辉

（深圳市泓嘉精密影像有限公司，广东深圳 518000）

目前，从视频到数据、从AI 到AIOT，全面构建数字化摄像头视频模组，建立城市各个领域中的数据平台安防系统已经成为大势所趋。正是由于智慧安防领域中大量智能安防技术的出现才使得安防行业市场快速发展，全面推动了视频监控技术的信息化、智能化不断升级。例如本文中将要探讨的数字化摄像头模组技术已经不断深入发展到智慧安防的各个领域中，应用于交通指挥中心、车站、博物馆、展厅、商场、货运码头等各个监控场所中，并发挥了重要价值作用。

1 数字化摄像头模组在智慧安防领域中的应用概述

数字化摄像头模组主要负责智能视频监控，其组成部分包括了摄像头、传输模块、显示模块、控制模块以及记录登记模块五大部分。主要通过控制主机将视频信号分配到各种监视器以及录像设备中，进而实现对云台行为的有效控制，建立特殊录像处理技术模式。在这一套系统中，运用最多的就是云台摄像头，它是数字化摄像头模组中的核心部件，是对传统摄像头的升级。它主要通过控制云台底座自由转动（可转动范围达到270°～360°）来做到基本全向监控。就目前城市内公共场合监控与安防而言，数字化摄像头模组所提供的全景监控形态表现相当良好[1]。

就广角云台而言，其所适合的应用场景相当之多，而伴随安防监控事业的快速向前发展，业内也逐渐提高了对于数字化摄像头模组的清晰度、稳定性、安全性、隐私性应用要求。在智能安防布局整体建设过程中，目前的数字化摄像头模组在人脸抓拍、人脸识别对比、停车场车牌识别、车位检测、车流量统计等方面表现出色。而在物联网、大数据等先进技术出现以后，数字化摄像头模组也进一步扩大了自身在智慧安防领域中的应用范围，在温湿度探测、物联网监控等领域大展身手，全面丰富了智慧安防领域的技术应用内容。就以数字化云台摄像头模组设计为例，其云台设计采用自动旋转（旋转角度更大可完全实现全景拍摄）设计，不但提高了画质水平，也深度挖掘设计出了智能侦测等功能模块，基本实现了AI+安防联合操作技术要求，彻底解决了云台智能化安防工作中一切问题。目前国内某些机电企业就已经深入开发研究了全新的数字化摄像头模组，其在云台转速、承重、摄像头扫描监视范围、云台整体结构等方面都有改良，提出了针对性解决方案。就以云台承重改良技术为例，某些机电公司已经研究开发出了高速球型云台摄像机，该摄像机在深入研究球型云台大体积的同时，也满足了其大力矩快速、大范围转动要求。在巧妙加入齿轮箱设计平台后，球型云台能够通过齿轮结构进行快速变位，合理分配变位系数，优化计算啮合角度与滑移率、重合度，最终校核、改善云台电机齿轮箱效率、噪声以及精确度。

在数字化摄像头模组前端摄像机的快速定位方面，则专门设计了快速跟踪移动目标功能，这使得摄像头模组在监控全程都不会出现盲区，真正做到了快速跟踪、快速响应。摄像头云台齿轮箱的解决方案则主要通过内置高解细分步进电机配合摄像头云台齿轮箱来共同实现，其中更利用到了拥有1～4级多层级且可变换的传动机构，它能调整齿轮箱输入转速以及力矩，同时调整数字化摄像头模组中的云台水平与垂直连续运行角度、速度等，基本能够满足摄像头连续跟踪监控目标要求，再根据目标变化来调整旋转角度的灵敏性，确保云台能够快速旋转，捕捉画面。就软硬件方面而言，在数字化摄像头模组中，大量软硬件的应用也相当深入。例如在建立智能控制云台，完善硬件基础上，还引入了图像处理技术、人工智能AI 技术、互联网传输技术等，确保模组能够智能捕获各种跟踪拍摄对象，实现对拍摄构图的有效优化，而硬件云台也能与摄像设备实现互联。与此同时，这一设计对于模组主动判断、预警并智能防御突发事件也有一定好处[2]。

众所周知，目前的智能安防领域中各种业务内容逐渐丰富，特别是数字化摄像头模组的加入真正实现了对于技术边界的有效消融，同时扩展场景、灵活调配资源、真正建立了一个全生态的现代化智能安防体系。在新模组驱动下，智能安防行业实现了有机拓展，在未来“IoT+AI+”视频监控技术联合应用下逐渐实现了对于智慧安防领域技术体系的有效下沉，在智能汽车自动驾驶、智慧医疗、环境监测等下游新兴产业中也实现了有效应用，它已经全面影响到了当前智慧安防市场的发展布局[3]。

2 数字化摄像头模组的设计方案

2.1 外置ISP技术数字化摄像头模组设计方案概述

文中所要介绍的是一种外置ISP 技术的数字化摄像头模组，相比于市面上传统的摄像头模组来说，外置ISP 数字化摄像头模组能够完成图像输出任务，并在该基础上根据不同环境对图像进行针对性处理，改善用户体验。ISP 技术属于一种摄像机专用技术，它参考人眼视觉要求来分析摄像机所拍摄到的数据并进行即时转换与处理，其目的就是确保图片或视频更加适于人眼观看。在ISP 数字化摄像头模组中包含了多种功能模块，且每一个功能模块都会针对原始数据中所出现的问题进行相应调节分析。例如降噪模块能够减少噪声干扰，颜色调节模块则可调整图像颜色，使其更加自然真实。而近年来，伴随网络技术的不断发展进步，高清摄像机也已经出现，并为摄像机图像质量提升选择引入ISP 技术。作为CMOS 与CCD 摄像机中的重要器件，ISP 对于传感器中所生成的图像数据能够进行后期处理，这是因为传感器直出图像质量相对不理想，在细节与色彩方面都有较大瑕疵，因此需要利用ISP 技术进行处理，例如去噪、去坏点、边缘强化、白平衡校正处理等。

2.2 外置ISP技术数字化摄像头模组结构组成内容

所谓外置ISP 技术摄像头模组，其主体部分包括了护壳、镜头以及外置ISP 模块，另外内部还有LED显示屏、伸缩装置以及格式处理器。就以格式处理器为例，它能够在表面设置存储控制器，主要处理音频装置内容，连接LCD 接口，建立摄像头模组，同时分析、处理ISP 模块中的各项数据内容，以追求获得较好的分析处理效果。如图1所示[4]。

图1 外置ISP技术摄像头模组示意图

图1中，外置ISP 技术摄像头模组中就包括了1主体护壳、2 镜头、3内部LED 显示屏、4伸缩装置以及5外置ISP 模块。除此之外，模组中还包含了存储控制装置、音频处理装置、图像控制器、格式处理器、电性连接装置等[5]。

2.3 外置ISP技术的数字化摄像头模组设计流程

为了体现外置ISP 技术数字化摄像头模组技术优势，下文给出具体的技术方案，研究其设计技术流程。

（1）要确保外置ISP 技术摄像头模组中的主体护壳、镜头以及外置ISP 模块设计到位，结合内部LED显示屏与伸缩装置设置镜头，保证外置ISP 模块位于镜头上方位置，同时建立从内腔到外部的图像控制器、音频处理器以及格式处理器，合理布局LCD 连接口。在LCD 连接口内表面则直接套接了LCD 内置圈，保证格式处理器与音频处理装置能够实现相互之间的电性连接。

（2）需要优选LCD 接口，设计其接口为圆柱体，并在LCD 内置圈内套接LCD 接口环形内腔。相比于现有技术，新设计方案对于外置ISP 技术摄像头模组的设计优化非常到位，它主要在设备主壳外侧设置外置ISP 模块，可以快速对所拍摄照片进行ISP 模块分析处理，进而获得更高的图片质量，最终正常输出数字化图片。而在拍摄、预览并输出对应声音时，则利用模组中的音频解码器对音频进行处理，再通过数据接口拷贝输出数据内容，最后留存历史数据[6]。

3 案例简析

数字化摄像头模组在当前的智慧安防领域中应用广泛，例如它在智能汽车控制系统中的应用就相当深入，它决定了智能汽车是否能够正常行驶，导航系统是否能够正常运行。下文结合案例简单来谈。

3.1 数字化摄像头的设计

某地区专门为智能汽车控制要求安装了数字化摄像头模组，其数字化摄像头所采用的是一款高分辨率CMOS 数字化图像传感器，其中内置10位双通道A/D 转换器，可输出32位图像数据，在自动增益与自动白平衡控制方面表现出色，可实现对亮度、对比度、饱和度等多种数据指标的有效调节。目前，某地区将这一模组应用于动态图像采集系统中，其数字化摄像头具有极好稳定性，在灵敏度表现上也相对较强，且体积相当之小。

3.2 智能控制系统的软件设计

某地区的数字化摄像头模组中设计了智能控制系统软件，主要用于支持操控数字化摄像头。该软件是能够实现I2C 串行数据传输的，同时也能输出黑白信号，充分考虑到不同等级公路路面与路边缘标记色彩方差较大这一现实问题。在提高信息传递速率的同时，也希望将摄像头信号输出方式调整为并行数据传输方式，如此对于动态监视视频图像具有一定好处，当然也能配合传统串行数据进行通信。

在智能汽车控制软件系统的数据读取以及存储部分中，则主要利用数据二值化技术进行操作，分析比较数据内容，计算数据误差，控制数据类型。由此所衍生出的智能汽车控制算法可参考图2[7]。

图2 智能汽车控制软件系统的结构示意图

图2中，当智能汽车控制软件系统监测到模组中央控制单元时钟时，需要分析其运行稳定性，在保证稳定状态下才能启动摄像头进入正式工作状态中。如此就能结合数据库标记交通出道口，分析车辆位置是否符合预设要求，确保车辆监控误差输出为0。如果车辆位置偏离预设位置，则误差输出数据会伴随偏角变化而发生改变[8]。

4 结束语

文章主要探讨了数字化摄像头模组在智慧安防领域中的各种技术应用，可以看到该模组技术已经被应用于各个行业领域中，并发挥了其应有的科技价值，例如本文中所探讨的外置ISP 技术数字化摄像头模组以及应用于智能车辆监控检测的数字化摄像头模组技术。所以在未来，还应该进一步研究这一技术，确保它能够服务于更多行业领域，造福社会大众。