一、DSP摄像机

DSP（Digital Signal Processing）即数字信号处理，它是利用数字计算机或专用数字信号处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、变换、综合、估值、识别等加工处理，借以达到提取有用信息、便于应用的目的。DSP芯片是一种特殊的微处理器，它就是根据数字信号处理理论的数学模型和算法，设计出来的专门的数字信号微处理器芯片。计算程序全部“硬化”，数字滤波器所需要的其他设备也全部集成、硬化，如加法器、存储器、控制器、输入/输出接口，甚至其他类型的外部设备等。由于有了DSP芯片，才出现了DSP的新型摄像机。这种摄像机的主要特点是，在摄像机内部的电路采用了大规模数字信号处理集成电路（DSPLSI），并且由微处理器对系统的状态进行检测与控制，因此其稳定性、可靠性、一致性等都大大提高。许多在模拟信号处理器中无法进行的工作，都可以在数字处理中进行，如二维数字滤波、数字动态图像检测、数字背景光补偿、肤色轮廓校正、细节补偿频率调节、准确的彩色矩阵、精确的丫校正、自动聚焦等。摄像机有了DSP，能大大提高图像的质量。此外，通过数字设定，可进行画面格式变换，还可均衡调节各参数值，把摄像机之间的差别缩减到最小。DSP彩色摄像机，还能方便地输岀亮度信号与色度信号分离的视频信号（简称Y/C信号或S-Video信号）。

DSP技术不仅使摄像机在性能上获得优势，而且缩小了体积，节省了零件及装配时间，从而降低了成本。目前，TI公司的DSPTM320C6X芯片的处理速度已高达2000M1PS以上，这正好是网络摄像机等视频产品所需要的。

随着现代科学技术的发展，随着视频监控系统向数字化、网络化、集成化、高清化、智能化的发展，监控用的摄像机最终也必须智能化。下面先简介一下提高图像质量型的DSP摄像机，能检测识别预/报警型的智能DSP或SOC摄像机也将在后面的文章中介绍。

DSP彩色CCD摄像机的组成原理框图如图1所示。

图1 DSP摄像机的组成原理

由图1可知，当时钟脉冲信号产生行、场驱动及转移控制等脉冲驱动CCD工作时，CCD将所摄取的光学图像转换为时序的视频信号输出，经相关双取样及保持电路并进行低通滤波和自动增益控制放大该模拟信号。由于要进行DSP处理，必须将此模拟信号进行A/D转换，然后将此数字信号通过微处理控制器控制进行亮度和色度处理以及自动电子曝光和自动白平衡控制等（图中从A/D到D/A方框为DSP处理部分）。虽然自动增益控制，以及Y校正是在A/D转换前，但其控制电压和补偿信号是根据数字部分检测决定的，因而也可以调节得很精确。由于亮度与色度信号分开处理，且采用了二维数字梳状滤波最大限度保留亮度信号高频成分，并减小了亮度信号对色度信号的串扰，因而其图像质量比一般的CCD摄像机的高。亮度信号Y和色度信号C可数字输出，也可经过D/A转换而模拟输岀。但是，分开输出的Y与C信号，还需输入一个如图2所示的Y/C混合电路混合后，再经视频放大器输出。

图2 Y/C合成电路

这样，才能使输出的模拟视频信号与电视监控系统的其他模拟视频设备（如监视器等）进行直接连接。

相对于模拟摄像机，DSP摄像机能方便地使用一些改善图像质量的新技术。通过数字信号处理技术，可以获得许多模拟信号处理难以实现的效果。一般，提高图像质量型的DSP彩色CCD摄像机，采用了如下的几种技术。

（1）数字2H增强技术。采用数字2H增强技术，可以有效地增强视频信号的水平和垂直边缘，从而获得边缘分明的清晰图像。图3为2H增强技术示意图。

由图3可看出，在采用了2H增强信号与视频信号合成后，就可使视频信号的边缘部分得到增强。

图3 2H增强示意图

（2）数字拐点技术。数字拐点技术可以有效扩展视频信号的动态范围，这样在拍摄高亮度景物时，不致于使图像的高光部分被白色完全淹没。图4为数字拐点技术示意图。

图4 数字拐点技术示意图