浅析高清监控中的图像处理技术的介绍

前言

当监控系统经历了模拟化、数字化、网络化、智能化这几个历史阶段后，高清监控随着网络监控的展开，成为新的应用需求亮点。在高清摄像机内部集成了图像采集，图像编码，图像传输等模块。在图像采集部分，CCD和CMOS两种传感器分别针对不同的需求而设计，CMOS在高像素方面有着一定的优势，而CCD对监控场景的适应性更佳。在视频压缩编码部分，不同的压缩算法和算法实现方案决定了高清图像的质量和编码效率。在通信控制部分，网络的适应性、安全性、码流的封装格式和传输功能，取决于监控系统的规划和设计。相信随着技术的革新，图像处理技术的方方面让高清监控已经不在是浮云。

图像处理之视频采集

对于高清监控摄像机来说，传感器是最核心的部件，相当于监控摄像机的眼睛。被摄物体的图像经过镜头聚焦至 传感器芯片上， 传感器根据光的强弱经过处理，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。从高清监控诞生之初，CCD和CMOS的争霸就已经开始。CCD和CMOS有什么区别?高清监控图像处理的芯片究竟是CCD还是CMOS?

从技术的角度比较，CCD与CMOS有如下四个方面的不同：

1.信息读取方式

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。

2.速度

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;而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。

3.电源及耗电量

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，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。

4.成像质量

CCD电荷耦合器制作技术起步早，技术成熟，采用PN结或二氧化硅(SiO2)隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高，各光电传感元件、电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较严重，噪声对图像质量影响很大，使CMOS光电传感器很长一段时间无法进入实用。近年，随着CMOS电路消噪技术的不断发展，为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。

从实际应用中看，CCD和CMOS相比较，CCD的夜间成像效果要大大好于CMOS，但是CCD的价格要比CMOS贵出很多，而且受技术能力限制，目前CCD大部分都集中于200万像素以下的高清健康产品，而200万像素以上则是CMOS的天下。所以从长远来看，高清监控一定是朝着一个高像素的方向发展，如果CCD在300万以上像素缺少实际应用的话，未来则很有可能高清监控是CMOS的天下。