Санкт-Петербург:
8 (812) 447-95-55
Москва:
8 (495) 645-23-92
Сохранить

Датчики ПЗС-камер и микросхемы видеопроцессоров компании NextChip для систем видеонаблюдения

Корейская фаблесс-компания NextChip была образована в 1997 году. Это один из мировых лидеров в разработке базовых ключевых продуктов для систем видеонаблюдения: 
  • датчиков ПЗС-камер; 
  • видеопроцессоров для ТВ-камер; 
  • систем на кристалле (SoC) для видеорегистраторов изображения на различных носителях; 
  • видеоконтроллеров; 
  • аудио- и видеокодеков для передачи данных систем видеонаблюдения в сетях в пакетном режиме.
Благодаря высокому качеству своей проекции NextChip за годы работы в секторе производства микросхем для мультимедийных приложений сумела завоевать заслуженное доверие разработчиков систем видеонаблюдения. 

Решения NextChip для систем видеонаблюдения 
Самым важным параметров видеонаблюдения является качество изображения. Для аналоговых видеокамер, которые и сейчас остаются традиционными в охранном наблюдении, оно зависит от применяемых при изготовлении ПЗС-матриц и цифровых процессоров обработки сигналов – DSP. Благодаря технологии обработки сигнала, видеопроцессоры NextChip позволяют добиться идеально четкого, детального изображения для различных видов съемки. Современные интегрированные решения ПЗС-камер для систем видеонаблюдения состоят из двух базовых модулей – матричного ПЗС-датчика со схемами управления (схемы управления ПЗС, усилителя сигналов датчика, видеоинтерфейса) и схемы сигнального процессора для обработки изображения (image signal processor, ISP). 

Датчики для ПЗС-камер серии NEPIS 
Датчики этой серии разработаны на основе передовых технологий ПЗС-датчиков изображения, обеспечивающих высокую чувствительность при малом уровне освещенности и подавление эффекта смазывания изображения при прямой засветке. Есть возможность управления временем экспозиции и срабатывания электронного затвора. Параметры датчиков этой серии оптимизированы для применения в системах видеонаблюдения. Семейство ПЗС-датчиков NEPIS оптического формата 1/3″ (6 мм) с чересстрочной разверткой содержит две серии микросхем: NEPIS7 и NEPIS9. Разрешение по вертикали задается стандартом развертки. Серия NEPIS поддерживает два телевизионных стандарта развертки – NTSC и PAL. Основное различие между датчиками этих серий – горизонтальное разрешение (число актуальных пикселей в строке). Датчики NEPIS7 имеют горизонтальное разрешение 765 пикселей для NTSC и 765 пикселей для PAL. ПЗС-матрицы серии NEPIS9 имеют большее горизонтальное разрешение: 976 пикселей как для NTSC, так и PAL. 

Характеристики ПЗС-датчиков семейства NEPIS:
  • Подавление эффекта смазывания изображения
  • Низкий темновой шум изображения
  • Высокая чувствительность 
  • Оптимизированный под задачи видеонаблюдения динамический диапазон
  • Матрица цветных фильтров Ye, Cy, Mg, G
  • Напряжение подложки не требует подстройки
  • Регулируемая скорость электронного затвора
  • Совместимость со стандартами NTSC/PAL
Для цифровой обработки данных с датчиков NEPIS7/9 можно использовать видеопроцессор NVP2080/NVP2081/NVP2180 с расширенными функциями. 

Микросхемы сигнальных видеопроцессоров 
Структура современных видеопроцессоров позволяет решать стандартные задачи обработки видеоизображения: 
  • Преобразование сигналов с матрицы в формате CMYK. Поступающих из датчика изображения в массив значений матрицы RGB
  • Шумоподавление
  • Компенсация искажений
  • Устранение дефектов структуры датчика
  • Масштабирование изображение
  • Регулировки яркости
Кроме того, для решения задач видеонаблюдения видеопроцессор выполняет ряд специфических функций управления и обработки изображения. Среди прочих интерфейсов отметим управление объективом IRIS drive, возможность внешней синхронизации видеосигнала и управления меню процессора по протоколу RS-485, управление ИК-подсветкой и полями детектора движения, а также подключение кнопок управление OSD-меню. Микропрограмма управления процессора находится на флеш-памяти, и при необходимости пользователь может получить доступ не только к OSD пользовательскому меню, но и к техническому меню и изменить заводские настройки. 

NextChip выпускает широкий спектр сигнальных процессоров для обработки сигналов изображений, поступающих как с ПЗС-датчиков, так и с КМОП матричных датчиков изображения. Видеопроцессоры компании NextChip поддерживают стандартные входные интерфейсы ПЗС- и КМОП-датчиков и могут применяться не только с датчиками NextChip, но и с датчиками других производителей.

Функции видеообработки: 
  • Highlight compensation- маскирование яркой засветки от сильного источника света
  • Dead Pixel Compensation (DPC)- автоматическая коррекция «битых пикселей» в изображении
  • 3D- фильтр шумопонижения
  • Встроенный OSD-процессор (поддержка четырех языков – английского, русского, китайского и испанского)
  • Digital Wide Dynamic Range (D-WDR)-цифровое расширение динамического диапазона
  • IR Smart – интеллектуальная система управления инфракрасной подсветкой
  • Автоматический детектор движения объектов на изображении
  • LSC (Lens Shading Compensation) – автоматическая коррекция затемнения от линз объектива
  • Зеркальный переворот изображения для камер заднего обзора
  • Накопление и цифровой зум
  • Коррекция муара на изображении
  • Поддержка интерфейса RS-485 для дистанционного управления (ДУ) камерой
  • Motion Detection/Privacy Mask – маскирование приватных зон и зон детектирования движения

Рассмотрим особенности отдельных функций обработки изображения, реализованных в структуре видеопроцессоров NextChip. 

Системы шумоподавления в видеосигнале изображения 
Шумоподавление имеет решающее значение для общего функционирования системы, так как наличие шумов в видеосигнале не только ухудшает качество изображения, но и влияет на последующие процессы обработки сигналов. Шум особенно вреден для цифрового видео, которое подвергается сжатию и последующей декомпрессии. Способы шумоподавления можно разделить на два типа: двумерный 2DNR, которое в свою очередь делится на пространственное и временное, и трехмерный 3DNR.

Технология Highlight compensation 
Это технология дополнительного подавления ярких источников света при включении компенсации задней засветки. Камеру, использующую эту технологию, можно направлять прямо на яркий источник света (например, фары автомобиля в темное время суток). При этом произойдет маскирование яркого света, что позволит получить более качественное изображение. 

Фильтрация изображения Defog 
Функция Defog используется для компенсации размытого видеоизображения в тумане и на фоне снега. 

Встроенный OSD-процессор 
Встроенный в структуру видеопроцессора OSD-процессор обеспечивает отображение на экране монитора оператора меню, с помощью которого осуществляется настройка основных параметров изображения и назначаются функции для его отработки в системе видеонаблюдения. Отображение меню поддерживается на четырех языках: английском, русском, китайском и испанском. Управлять меню можно и дистанционно – с внешнего пульта управления, через интерфейс RS-485. 

Компенсация «битых» пикселей матрицы датчика 
Этот вид цифровой обработки позволяет компенсировать дефекты отдельных пикселей и тем самым повысить качество изображения. Причем фильтруются дефекты обоих типов: темные и светлые пиксели. 

Цифровое расширение динамического диапазона (D-WDR)
Эта функция реализуется сигнальным процессором. Для того чтобы расширить динамический диапазон изображения, выполняется двойное сканирование изображения, с разными выдержками затвора. Далее выполняется суперпозиция двух кадров. 

Маскирование приватных зон и зон детектирования движения 
Часто возникает необходимость маскирования зоны изображения при записи (для сохранения конфиденциальности) или же нужно выделить зоны для блокирования функции записи при обнаружении движения. Приватное маскирование можно использовать, например, в системах видеонаблюдения в секторах банковских терминалов для маскирования зоны набора пин-кодов. Маскирование позволяет существенно сократить объем записываемой информации. С помощью OSD-интерфейса оператор системы видеонаблюдения может оперативно назначить в поле изображения камеры зоны (прямоугольники) или полигоны маскирования. 

Интеллектуальная ИК-подсветка объектов наблюдения 
Система интеллектуальной ИК-подсветки автоматически регулирует яркость участков изображения. Таким образом, удается локальных «пересветов» изображения при освещении объектов ИК-прожектором. Например, при приближении к камере человека его лицо не превратится в светлое пятно. 

Компенсация затемнения изображения объективом 
При использовании любых объектов яркость периферийных областей изображения снижается по отношению к центральной области. Дополнительная обработка в структуре видеопроцессора позволяет выровнять яркость и улучшить равномерность изображения. 

Видеопроцессоры NextChip для КМОП датчиков изображения 

NVP2610 – недорогой и производительный видеопроцессор для обработки сигналов VGA-разрешения. Его можно использовать, например, в камерах переднего/заднего и бокового вида в автомобилях. Система содержит процессор обработки изображения с производительным микроконтроллером, флэш-памятью и ОЗУ. Она обеспечивает стабильное и высококачественное изображение с параметрами, оптимизированными для автомобильных приложений. 
NVP2610 принимает 8-разрядные данные от датчика изображения, а на выходе обеспечивает композитный видеосигнал или же цифровой сигнал в стандарте ITU-R BT.656. Основные характеристики видеопроцессора NVP2610: 
  • Поддержка разрешения VGA (640x480), NTSC (720x480)
  • Коррекция оптических искажений («рыбий глаз») объектива
  • Формирование вида сверху
  • Формирование 2D- или 3D-сечений изображения
  • Трансформация изображения из ряда кадров
  • Подавление фонового шума
  • Функция ACCE (D-WDR)-адаптивная система расширения контрастного динамического диапазона
  • 2DNR шумовая фильтрация
  • Синтез на экране монитора динамических и статических парковочных граничных линий
  • Функция «картинка в картинке»

Эта модель предназначена для нового поколения мегапиксельных КМОП-камер и обеспечивает значительное улучшение качества изображения. При создании видеопроцессора был использован весь предыдущий опыт компании в секторе решений для видеонаблюдения. Микросхема поддерживает все выходные форматы Full HD IP-камер, HD-SDI (HD CCTV), а также высококачественных аналоговых камер систем видеонаблюдения.

(АВТОР: Александр Самарин, "Компоненты и технологии" (№3, 2013)) Полный текст статьи (PDF)