首頁 > 視頻監(jiān)控和安全行業(yè)正在經歷著一場巨大的變革，正在從傳統(tǒng)的模擬閉路電視攝像機向基于邏輯的數字攝像機的方向發(fā)展。更高的視頻分辨率、圖像信號處理、先進的視頻分析、多攝像系統(tǒng)和數字視頻壓縮的發(fā)展趨勢推動了這一轉變。其結果是，在視頻監(jiān)控攝像機和數字視頻錄像機(DVR)設計中出現了新的挑戰(zhàn)，包括增加使用CMOS傳感器、網絡IP攝像技術、增加系統(tǒng)的集成功能、更小尺寸的外形因子、采用先進的編解碼器以及增加DSP功能。
由于視頻監(jiān)控/安全市場的多樣性和競爭性，制造商往往很難在他們自己的產品中添加差異化的功能，使其產品有別于競爭對手的產品。因此，相似的攝像機和DVR產品非常普遍。然而，上面提到的趨勢為視頻安全/監(jiān)控原始產品制造商創(chuàng)造了新的機會，可以實現產品的差異化。
滿足這些應用的要求需要額外的處理能力。目前的數碼攝像機利用DSP芯片、專門的ASSP或ASIC來提供處理功能，但這些方案存在一些挑戰(zhàn)。采用DSP芯片經常會出現性能瓶頸，因為這些芯片通常用串行方式處理圖像信號處理任務。ASSP可能提供更多的性能，但往往是以設計的靈活性為代價。ASIC有更多的性能優(yōu)化，但產量不夠大，無法驗證ASIC開發(fā)所需的費用和時間。設計人員需要一種靈活的方法，針對不同的細分市場提供從低端攝像機/DVR到高端應用所需的計算能力。
實現方案的選擇
視頻監(jiān)控系統(tǒng)可分為兩大類：攝像系統(tǒng)和DVR系統(tǒng)。攝像系統(tǒng)可整合單個攝像機或多個攝像機。有些系統(tǒng)則整合了DVR與單個攝像機或多個攝像機。
圖1：多攝像機的DVR視頻監(jiān)控系統(tǒng)框圖
圖1是一種通用的多攝像機的DVR視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視頻源來自CMOS視頻傳感器、CCD視頻傳感器或模擬視頻源。專有的視頻接口將輸入視頻流轉換成普通的格式，然后對不同的視頻流(以及音頻)進行多路復用,在圖像信號處理單元進行預處理。視頻預處理的目的是降低噪聲和消除像素缺陷。
許多網絡IP攝像機受到了非常緊湊的外形、功耗和成本的制約，特別是嵌入式攝像機/DVR系統(tǒng)。采用非易失FPGA作為一種解決方案能解決這些問題，并獲得FPGA的傳統(tǒng)優(yōu)勢。
利用FPGA實現產品差異化
采用FPGA實現視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有許多優(yōu)點，包括FPGA加速DSP處理的功能。非易失性FPGA可以使FPGA在視頻監(jiān)控攝像系統(tǒng)實現中更具吸引力，特別是對移動/交通運輸系統(tǒng)中使用的嵌入式攝像機/DVR系統(tǒng)來說。這些系統(tǒng)對便攜性、功耗和電路板面積有嚴格的要求。
這些應用對靈活性和可擴展性也有很高的要求，但前提是不能降低對功耗、電路板面積和便攜性的要求。例如，一些網絡IP攝像系統(tǒng)有多個攝像機和傳感器，即使電路板面積非常有限，也必須提供多個視頻流的通道。其它網絡IP攝像機往往采用非常小的外殼，電路板接近MicroSD卡的大小，這種系統(tǒng)的原始設備制造商所面臨的挑戰(zhàn)是用盡可能少的芯片實現多個系統(tǒng)，同時還能滿足功能、外形和低功耗的要求。
圖3：LatticeXP2非易失器件系列具有低成本的封裝
本文小結
對于大量的各種視頻監(jiān)控攝像機和DVR的應用，FPGA所具有硬件靈活性、并行處理能力以及零非重復性工程費優(yōu)勢。采用非易失FPGA不再需要外部引導芯片PROM，可以構建一個提供瞬時啟動功能的單芯片解決方案。帶有片上密鑰存儲并支持內置的AES 128位加密技術的特性為保護FPGA編程位流、防止外部篡改提供了安全保障。許多安全攝像系統(tǒng)解決方案，包括嵌入式攝像機/DVR系統(tǒng)，都能從傳統(tǒng)的基于SRAM的FPGA中受益，但當功耗、電路板面積、成本和集成度特性非常重要時，非易失FPGA是一個更具吸引力的替代方案。
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