軟件定義攝像（Software Defined Camera，簡(jiǎn)稱SDC）重塑攝像機(jī)架構(gòu)和前端智能體系，在硬件平臺(tái)化、標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，用軟件定義攝像機(jī)的功能、場(chǎng)景、應(yīng)用、協(xié)同能力，讓攝像機(jī)具有自我感知、自我進(jìn)化、自我協(xié)同能力和持續(xù)生命力，帶來(lái)全新的智能體驗(yàn)。此外，在SDC的基礎(chǔ)上，更可以發(fā)展為在一臺(tái)架構(gòu)的攝像機(jī)上安裝兩個(gè)或幾個(gè)攝像頭實(shí)現(xiàn)獲取二維圖像像素點(diǎn)的第三維深度信息，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行定量的識(shí)別與判斷、給出目標(biāo)的三維信息等等，也就是對(duì)多目標(biāo)攝像機(jī)進(jìn)行更多功能和更高精度的升級(jí)。
一、AI推動(dòng)SDC應(yīng)運(yùn)而生
前些年，曾有過(guò)軟件無(wú)線電的概念，指硬件設(shè)備獲取的信息通過(guò)軟件處理這些信息，以獲取更豐富和更準(zhǔn)確的信息，或通過(guò)軟件控制硬件設(shè)備，以調(diào)整硬件設(shè)備的有關(guān)參數(shù)（如攝像機(jī)覆蓋的場(chǎng)景、調(diào)整鏡頭的方位指向、光圈的大小、焦距的大小等）獲取所需求的視頻圖像。隨著近幾年AI的發(fā)展，上述的功能已能達(dá)到智能化的要求，并因此獲取品質(zhì)更高、更實(shí)用、更準(zhǔn)確的各種信息。
SDC是一種專業(yè)需求的攝像機(jī)，該攝像機(jī)本身具有相應(yīng)的軟件控制且可根據(jù)平臺(tái)的需求，自動(dòng)進(jìn)行本身的有關(guān)參數(shù)的調(diào)整（如光圈的大小、焦距的長(zhǎng)短、鏡頭指向調(diào)整等）。而且SDC平臺(tái)化全面開放，系統(tǒng)形成豐富的算法倉(cāng)庫(kù)，用戶可按需靈活選擇。將SDC視頻智能與物聯(lián)網(wǎng)特性相互融合，構(gòu)建具有持續(xù)生命力的智能生態(tài)系統(tǒng)。
攝像機(jī)的另外一種發(fā)展方向，在一個(gè)架構(gòu)的攝像機(jī)中根據(jù)需要安裝兩個(gè)或兩個(gè)以上的攝像頭，通過(guò)標(biāo)定后得到同步曝光圖像，從而完成利用像素點(diǎn)的深度信息，通過(guò)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行各種定性與定量的識(shí)別與判斷，獲取全場(chǎng)景與全方位的視頻圖像。
二、SDC（軟件定義攝像機(jī)）的技術(shù)架構(gòu)與產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
1.SDC技術(shù)架構(gòu)
SDC技術(shù)架構(gòu)呈現(xiàn)為視頻智能數(shù)據(jù)+IoT（物聯(lián)網(wǎng)）數(shù)據(jù)的融合展示，這樣具有可視性和直觀性。架構(gòu)總體算法為智能調(diào)度+優(yōu)選算法，這樣使算法更豐富、更強(qiáng)大，操作系統(tǒng)將通用/視頻專用驅(qū)動(dòng)變?yōu)殚_放硬件驅(qū)動(dòng)，使硬件驅(qū)動(dòng)更多樣、更靈活。通用/視頻專用硬件變?yōu)榫哂蠧PU和GPU（包括IoT）能完全可以通過(guò)各種優(yōu)選算法驅(qū)動(dòng)的開放硬件，使硬件能力更強(qiáng)，功能更多的系統(tǒng)構(gòu)成，用戶可按需求靈活選擇。SDC的技術(shù)架構(gòu)如圖（1）所示：
圖1 SDC的技術(shù)架構(gòu)
2.SDC的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
SDC的產(chǎn)品以場(chǎng)景為中心，靈活多變，根據(jù)用戶需求在線加載不同的算法，可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的智能功能，對(duì)不同的場(chǎng)景，可智能的獲取最佳狀態(tài)。
SDC智能算法可快速無(wú)感升級(jí)，無(wú)需重啟攝像機(jī)，業(yè)務(wù)不間斷，算法和應(yīng)用持續(xù)迭代，智能效果不斷增強(qiáng)，讓攝像具備更持久的生命力。
SDC可以根據(jù)復(fù)雜多變的光學(xué)場(chǎng)景自動(dòng)調(diào)節(jié)和優(yōu)化圖像質(zhì)量，使成像效果始終最優(yōu)化。提升目標(biāo)檢測(cè)精度，保障智能解析準(zhǔn)確率，降低工程調(diào)試成本，在低照度或透霧場(chǎng)景都可獲取優(yōu)質(zhì)圖像。
目前，華為安防、新H3C和紫光華智已生產(chǎn)出各種SDC，以滿足上述產(chǎn)品的各種要求。同時(shí)，對(duì)于早前已安裝的非SDC，只要具有多可變功能的攝像機(jī)，通過(guò)加裝CPU等組件，也可成為SDC，這樣充分利舊，降低工程總成本。
圖2 場(chǎng)景自適應(yīng)的優(yōu)勢(shì)
三、多目攝像機(jī)與SDC的融合和發(fā)展
這幾年，根據(jù)需求，在SDC出現(xiàn)之前，已有了多目攝像機(jī)。多目攝像就是在一臺(tái)攝像機(jī)的架構(gòu)里，裝有兩個(gè)攝像頭或幾個(gè)攝像頭，并通過(guò)相關(guān)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位探測(cè)，或?qū)?80°甚至360°水平廣角的大場(chǎng)景顯示和多目標(biāo)的定位等。多目攝像機(jī)目前是通用/視頻專用驅(qū)動(dòng)的攝像機(jī)，一般只能完成根據(jù)需要的一些固定功能。如果將這類攝像變?yōu)镾DC，則將大有用武之地，其功能更多遠(yuǎn)程能靈活適應(yīng)多種場(chǎng)景。
1.雙目攝像頭
雙目攝像頭是利用仿生學(xué)原理，通過(guò)標(biāo)定后的雙攝像頭得到同步曝光圖像，然后計(jì)算獲取二維圖像像素點(diǎn)的第三維深度信息。為了對(duì)不同的環(huán)境場(chǎng)合進(jìn)行監(jiān)控，提出了一種新的基于雙目計(jì)算機(jī)的自適應(yīng)識(shí)別算法。該識(shí)別算法的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為：雙攝像頭之間的物理距離，雙攝像頭的焦距，目標(biāo)在雙攝像頭上成像芯片上的尺寸（或面積），雙攝像頭的海拔高度，以及攝像機(jī)與海拔平面的垂直角度等。以上數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件算法即可獲得目標(biāo)的三維信息。
2.全景多目攝像機(jī)
全景多目攝像機(jī)，滿足用戶更全視野的大場(chǎng)景監(jiān)控需求，有不可替代的應(yīng)用價(jià)值。這類產(chǎn)品由多個(gè)攝像頭配合特制鏡頭組合實(shí)現(xiàn)全景功能。因?yàn)楦鱾€(gè)攝像頭得到的都是常規(guī)矩形圖像，故而不需要進(jìn)行矯正操作，但相應(yīng)的需要另一套可實(shí)現(xiàn)畫面無(wú)縫拼接的算法軟件，并且其對(duì)整套方案要求更高。
相較占主流的魚眼全景攝像機(jī)，全景多目攝像機(jī)的優(yōu)勢(shì)是一定程度上擺脫了焦距的限制，在相同條件下可以看清楚更遠(yuǎn)的距離。同時(shí)具有虛擬PTZ功能，可做到諸如周面裁剪、中間還原、保持180°展開等功能，方便用戶按監(jiān)控重點(diǎn)調(diào)節(jié)畫面。全景多目攝像機(jī)沒(méi)有了像素的限制，更不會(huì)存在中間與邊緣清晰度差距巨大這一問(wèn)題。此外，多目攝像機(jī)的全景圖像沒(méi)有魚眼全景攝像機(jī)那樣的目標(biāo)變型的失真。這里還要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是：雙目攝像機(jī)一般來(lái)說(shuō)是在一個(gè)攝像機(jī)且一個(gè)鏡頭的架構(gòu)下，安裝2個(gè)攝像頭且共用一個(gè)鏡頭。但多目全景攝像機(jī)是在一個(gè)機(jī)械架構(gòu)的情況下，每個(gè)攝像頭是分別各用一個(gè)鏡頭，實(shí)質(zhì)上是相當(dāng)于把幾個(gè)攝像機(jī)安裝在一個(gè)較大一點(diǎn)的攝像機(jī)機(jī)械架構(gòu)內(nèi)。
圖3（a）雙目攝像機(jī)
圖3（b）全景多目攝像機(jī)
3.雙目或多目攝像機(jī)的SDC化
除了上述已介紹的雙目或全景多目攝像機(jī)之外，尚有其它類似的專用或特殊用途攝像機(jī)。以上這些攝像機(jī)，除了攝像頭的數(shù)目不是單一之外，都有功能和任務(wù)需求的專用軟件，以達(dá)到使用的需求。但這些專用或通用軟件都是固定的，因此在功能和用途上受到較多的限制。如果將其SDC化，那就能發(fā)揮更多更好的作用。
目前，已有的雙目或多目全景攝像機(jī)，很容易可以SDC化。當(dāng)然，SDC化的雙目或多目全景攝像可以是新開發(fā)的產(chǎn)品，不過(guò)將已有的這類攝像機(jī)SDC化，是一種既節(jié)省開支，又能擴(kuò)展功能和用途（比如適用多場(chǎng)景、具有高精度測(cè)量電視的功能等）的好辦法。
結(jié)語(yǔ)
以往的攝像機(jī)，對(duì)于鏡頭的光圈、焦距、攝像機(jī)本身的參數(shù)設(shè)定以及電動(dòng)云臺(tái)的參數(shù)設(shè)定或變動(dòng)等，均已設(shè)置了專用/通用驅(qū)動(dòng)軟件，或通過(guò)串口進(jìn)行手動(dòng)控制。若想能使攝像機(jī)（包括鏡頭、電動(dòng)云臺(tái)以及攝像機(jī)本身）自動(dòng)或智能化適應(yīng)各種場(chǎng)景的需求以獲得最佳效果，則需要在硬件平臺(tái)化、標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，用軟件定義攝像機(jī)的功能，讓攝像機(jī)具有自我感知、自我進(jìn)化、自我協(xié)同能力和持續(xù)的生命力，帶來(lái)全新的智能體驗(yàn)，SDC使攝像機(jī)功能更多、獲取的場(chǎng)景更佳。
