智能摄像机的特点与优势

智能摄像机和普通的摄像机如CCTV摄像机、网络摄像机、工业视频摄像机及其他的通用摄像机相比,外观相似,但是性能特征有显著区别。这些性能特征使摄像机智能化,且用途更为广泛。这些基本特征如下：

①智能摄像机中定义的ASIP模块如图2.1所示。这个模块包括一个或多个高效的专用嵌入式微处理器,这些处理器运行的是特别为之设计的实时图像处理和模式识别算法。例如在车牌自动识别系统中,ASIP模块由DSP芯片组成,芯片算法可以检测和分割车牌区域以便主动、自动、实时地识别车牌上的数字和字母。

②因为智能摄像机最基本的功能并非是产生令人赏心悦目的照片或视频,而是要从图像中抽取有用的信息并做出决策,所以其输出占用的带宽非常低。例如在成功的车牌识别案例中,智能摄像机每几秒就输出几个字节代表数字或字母。要求的输出带宽低,对于无线智能摄像机来说非常重要（参考第12章）。如一些智能摄像机可能需要以压缩形式或较低分辨率偶尔向其他设备传输视频。也可选择非智能摄像机如CCTV摄像机,产生并向中央计算机发送高分辨率视频,以便于处理、识别或易于观看。但这种情况下,摄像机输出需要很大的带宽。

③一些智能摄像机可以针对特定的应用进行编程以完成不同的任务。例如视频监控智能摄像机可以编程进行各种类型的事件检测如入侵检测、遗留物检测以及被盗物品检测。这种重复编程是可能的,因为ASIP模块中的微处理器可以被重复编程。

④低功耗。对于电池供电的智能摄像机来说,低功耗非常重要。

⑤体积小。小体积的摄像机更容易安装部署。在进行安全监控应用时摄像机有可能需要被隐藏起来,这时小体积摄像机更有优势。

要讨论智能摄像机的优点,我们不能直接拿它和传统的摄像机（如CCTV摄像机）相比。传统的摄像机主要功能就是视频捕获,且已经达到了非常高的水平。但是我们可以在视频监控或机器视觉应用系统中,通过比较智能摄像机和传统摄像机执行任务的情况,来研究智能摄像机的优势。例如假设需要为道路拥挤收费系统提供一个车牌自动识别方案。我们可能会提议采用智能摄像机,或者也可以采用非智能摄像机,但非智能摄像机需要通过电缆或网络连接到通用计算机或中央服务器上。第一种方案中,智能摄像机架设到路口的支架上,就可以开始捕获图像、识别车牌并将识别出来的字符串发送到道路拥挤收费系统。第二种方案中,非智能摄像机亦需要架设到路口进行图像捕获并把图像传输的到计算机后进行车牌识别。这种背景下,我们能更公平地分析智能摄像机的优势。

①智能摄像机在哪里捕获信号,就可以在哪里进行信号图像处理,这时的信号质量是最好的。避免了由于反复的数-模转换、模-数转换、网络错误及视频压缩引起的信号衰减。

②智能摄像机采用高性能微处理器（如DSP、FPGA）,可以执行大数据量的信号和图像处理。像FPGA这样的处理器可以提供大规模并行处理能力满足实时处理要求。而通用计算机如PC不适合经常执行高速信号和图像处理任务。

③智能摄像机使“主动视觉”更容易进行,这意味着可以主动地、动态地控制图像传感器和捕获单元以获得高质量图像（不是为了人们欣赏而是为了之后便于处理）。主动视觉给图像捕获带来了更多的自主权和灵活度,能更好地控制图像获取过程。

④智能摄像机是自主系统,一旦校准不需要过多干预。

⑤智能摄像机是自主的,大大简化了智能系统的设计和管理,例如自动道路拥挤收费系统。根本原因是智能摄像机所含部件少。(www.xing528.com)

⑥通过进行图像处理和模式识别,智能摄像机大大减少了需要传送到高级系统的数据量,有效地节省了摄像机输出端带宽。

⑦智能摄像机的体积小,在实际应用中更容易安装部署。某些场合,如机器视觉应用中,这是一个非常重要的要素。

⑧可靠性高（一定程度）,这是因为设备数量少,集成度高,数据转换和传输少。

⑨由于微处理器内置并能自主工作,智能摄像机特别适合应用于智能网络型或分布式视觉系统中。智能摄像机分布式处理的主要优势在于中央处理系统,可以避免大信息量的传输。实际上,分布式智能摄像机网络近来引起了学术界和工业界的广泛关注。

⑩许多情况和应用中,从长远来看,智能摄像机比基于PC的或复杂视觉系统更节省成本。

智能摄像机不仅仅是一个摄像机。现在很普遍的PC的光电鼠标就是一个最好的例子。许多光电鼠标盒里都嵌入了一个微型数字视频摄像机。它利用强光照射鼠标所在物体的表面,并以1500次/s的频率捕捉图像。然后,鼠标里的智能图像处理电路进行图像优化,分析连续两帧图像之间的差异进而计算出鼠标是如何移动的。利用这种差异就可以移动屏幕上的光标。光电鼠标很好地从三个方面说明了智能摄像机的优点：①它是一个独立摄像机,在一个单嵌入式设备里具有摄像和处理功能;②摄像机不仅仅能为消费者提供拍摄照片或视频的功能,还能产生一个特征矢量（x或y方向的运动矢量）表示物体（这里指的是鼠标）的位移;③说明智能摄像机并不局限于小众市场而是可以广泛地推广（人机接口）。智能摄像机有望成为未来世界中无处不在的信息系统的一个重要组成部分,可以作为输入设备和跟踪设备,也可作为通信子系统^[570]。

然而智能摄像机并非十全十美的,和其他视觉系统应用相比,智能摄像机应用系统也有一些缺点：

①尽管智能摄像机已经逐渐普及,技术也在不断进步,但是它仍然不太成熟。智能摄像机只有在机器视觉领域中才有重要的应用和出色的表现。

②传统的摄像机解决方案比智能摄像机解决方案更容易上手,因为普通摄像机和计算机都是标准组件,容易得到和维护。

③连接通用计算机的传统摄像机比智能摄像机的灵活性高。

④智能摄像机通常只能提供有限的用户接口。