凌云高清智能交通网络摄像机——SQ系列相机_工业机器人_机械设备_行业资讯

一、引言

随着中国经济的快速发展，我国的高速公路、高速铁路、地面/地下轨道交通、物流等都得到了高速发展。随之而来的则是城市交通拥堵日益加重，越来越多的城市开始进入拥堵状态；除此之外人们生活水平的提高，人民生活的安全、质量要求也在大幅度上升，小区安防、平安城市等需求已经成为人们生活关注的焦点。以上种种，无不促进了智能交通系统的迅速发展，ITS也成为交通运输领域竞相研究和开发的热点，而交通监控系统则是ITS的重要组成部分。

二、行业现状

在之前很长一段时期，标清模拟监控CCD高清监控都是交通行业的主流应用，占据了主要的交通监控市场。但众所周知，传统标清模拟摄像机所能提供图像的最高分辩率大约为40万像素，已远远不能满足当前交通监控后期应用对前端图像质量的要求，无法满足更为复杂的图像处理应用需求。

此时CCD高清监控相机和CMOS高清相机逐渐吸引了人们的目光。CCD高清数字摄像机因其技术成熟，成像质量好的优点，得以在交通监控行业得到了迅速的推广，但其存在一些固有的缺馅：

1、首先smear现象是其硬伤，图像上明显的光柱现象会影响画面信息，对车牌识别和车辆检测等应用有很大影响；

2、其次，其信息读取速度慢，集成度低，导致CCD摄像机在200万以上像素的高清摄像机中很难实现全帧率，现在虽然引入了"多通道"的技术，使得摄像机能够达到更高的帧率，但同时也引入了多通道不平衡的问题，导致一幅图像的区域显示效果明显不一致；

3、同时还存在功耗大，制造工艺复杂，造价高等问题。

而传统的CMOS高清相机虽然制造工艺相对简单，成本优势明显，但其成像使用的是rollingshutter（滚动快门），导致拍摄高速运动物体时会有明显的拖影现象，对于高速道路的监控显然并不适用。

时至今日，对成像前端设备的要求越来越高，未来高图像清晰度、高图像质量、高成像速度的ITS相机将成为ITS发展的主题。就是在此行业大背景下，凌云公司适时推出了SQ系列相机，一款由凌云自主研发，基于CMOS平台的智能交通相机，能够满足道路监控、闯红灯抓拍、超速抓拍、智能卡口和电子警察等各种全天候智能交通应用需要的相机。

三、产品简介

SQ系列相机是凌云公司针对交通、安防监控领域而专门开发的相机。它采用高速、高清、高灵敏度的CMOS技术实现对高速运动物体的图像获取，具有全天候应用特征。产品具有以下特性：

具有自动光圈、自动增益、自动曝光、自动白平衡调整等图像预处理功能；

支持触发测速、闪光灯同步控制、抗闪烁功能等交通应用功能；

支持工作参数组保存和自动加载；

掉线及掉电保护；

具备双码流输出功能，同时输出H.264视频流及JPEG视频流；

支持通过网络远程对相机进行设置。

四、产品优势

作为一款专门为ITS应用开发的摄像机，SQ相机具有满足行业应用需求的独特优越性。

1、提供全天候无SMEAR图像

众所周知，Blooming&Smear是CCD器件的固有缺陷，SQ摄像机通过内部处理，可以很好地实现Anti-Blooming和Anti-Smear，能为客户提供全天候的无SMEAR图像，更适用于ITS行业应用。

Blooming：CCD像元受到强光照射时，亮点区域曝光过度，光电子数会向相邻像元区域溢出，"污染"相邻像素区域。即光晕效应。导致图像质量大幅度下降。

Smear：由于Blooming效应的加大，在CCD图像采样时，在纵向方向溢出的光电子进入相邻垂直传递寄存器中，造成纵向图像污染，形成"拖光"效应，导致图像质量劣化。

从图片可以看出其显著的差异。

国内某主流ITS品牌CCD相机

SQ拍摄

2、全局快门（PipelineGlobalShutte）技术

对于ITS来说，抓拍高速车辆是必不可少的应用，SQ摄像机区别于传统CMOS相机的rollingshutter成像方式，采用的是GlobalShutter成像技术。最快可以达到100fps以上的拍照速度，使抓拍高速汽车（如200km/h）成为可能。

3、高灵敏度

SQ相机能获取高灵敏度的图像，它大幅度降低了图像噪声，同时提高了图像增益调整水平，动态范围和信噪比大幅度提升。较低的噪声和较宽的动态范围使得夜晚低照度成像和白天/夜晚图像适应度很高。

高灵敏度所带来的最直接的效果就是图像在光线不好的情况以及夜间时，也能拍出清晰的图片。

图7夜间图像采集

4、高效的图像编解码处理技术和高帧率

SQ相机将原始图像通过编解码，能输出高帧频的双码流视频图像。

为了满足每秒30帧的高清视频数据传输，我们需要对视频数据进行编码，对数据量进行一定的压缩，保证其能通过千兆网口进行实时传输，但同时又要保证传输图像的品质，鉴于H.264码流有着低码率，高图像质量等特点，我们最终在SQ摄像机的视频图像数据的编码上采用了H.264标准。同时提供压缩率不高，但压缩过程中的失真程度很小的M-JPEG格式的视频流。

SQ的200万相机可以同时输出H.264和MPEG视频流，最高分辨率可达2048*1088，也可以输出标准1080P的图像，且帧速都高达30fps。采用更高帧率的编解码技术，实现真正的双码流。

图8双码流视频输出

5、彩色图像智能预处理功能

为了给客户提供更优质的图像，我们根据实际应用环境，对图像进行自动曝光、自动白平衡、自动色彩校正等智能处理。

①自动曝光功能

面向智能交通的相机，必须适应全天候的工作环境，其中外界光强的自适应能力尤为重要，即自动曝光功能。通过自动曝光功能，成像前端能够在不同光照条件下，如夜间、白天、晴天、阴天得到曝光正常的图像，保证图像的识别率。

自动曝光功能主要根据采集图像灰度信息，通过增益自动控制、积分时间自动调整、DC自动光圈调整以自动Gamma来实现成像前端采集图像亮度的调整。

并且我们的自动曝光功能还支持曝光参考区域可选的功能，即自动曝光算法只对用户选取的区域进行灰度信息的统计，只根据这个区域的亮度情况，进行自动曝光的参考值。如下图所示。

图9分区域曝光

②自动白平衡

如同自动曝光功能里面提到的，CMOS成像前端必须保证能够适应全天候的工作环境，除了要自动适应光强，还要自动适应色温，前面的白平衡功能里描述了，CMOS本身对于不同色温的颜色响应是不一致的，因此需要白平衡算法来校正，而针对智能交通的CMOS成像前端还需要自动进行不同色温条件下的白平衡校正。通过各种实验室及外景实验，我们采用的是基于迭代的白平衡算法。

③色彩校正算法

为了仿效人类视觉系统，除了在CMOS传感器中进行白平衡，还必须进行色彩校正，以增强色彩还原的准确性。需要进行色彩校正则是因为CMOS传感器的光谱灵敏度与人类视觉系统的色彩匹配函数不同。通过CMOS传感器产生的RGB值还与CMOS本身相关，也就是不同装置对于相同场景产生不同的RGB响应。

从与CMOS本身相关的RGB值到与CMOS本身无关的值的转换，通常是通过具有N*M色彩校正矩阵的线性转换来达到的，其中，对应于与设备相关的色彩空间的维度，M对应于与设备无关的色彩空间的维度。色彩校正矩阵包括用于将与CMOS本身相关的值转换为与CMOS本身设备无关的值的系数。对于特定色温下的色彩还原矩阵的计算，我们采用最小二乘法进行。

6、丰富的接口

针对智能交通应用，需要提供可编程的外触发接口和RS485、RS232等接口，可通过雷达或车检器等设备对成像进行灵活的触发控制；同时控制外接的频闪灯和爆闪灯。丰富的接口完全满足智能交通的应用。