软件定义摄像（Software Defined Camera，简称SDC）重塑摄像机架构和前端智能体系，在硬件平台化、标准化的基础上，用软件定义摄像机的功能、场景、应用、协同能力，让摄像机具有自我感知、自我进化、自我协同能力和持续生命力，带来全新的智能体验。此外，在SDC的基础上，更可以发展为在一台架构的摄像机上安装两个或几个摄像头实现获取二维图像像素点的第三维深度信息，对场景进行定量的识别与判断、给出目标的三维信息等等，也就是对多目标摄像机进行更多功能和更高精度的升级。
一、AI推动SDC应运而生
前些年，曾有过软件无线电的概念，指硬件设备获取的信息通过软件处理这些信息，以获取更丰富和更准确的信息，或通过软件控制硬件设备，以调整硬件设备的有关参数（如摄像机覆盖的场景、调整镜头的方位指向、光圈的大小、焦距的大小等）获取所需求的视频图像。随着近几年AI的发展，上述的功能已能达到智能化的要求，并因此获取品质更高、更实用、更准确的各种信息。
SDC是一种专业需求的摄像机，该摄像机本身具有相应的软件控制且可根据平台的需求，自动进行本身的有关参数的调整（如光圈的大小、焦距的长短、镜头指向调整等）。而且SDC平台化全面开放，系统形成丰富的算法仓库，用户可按需灵活选择。将SDC视频智能与物联网特性相互融合，构建具有持续生命力的智能生态系统。
摄像机的另外一种发展方向，在一个架构的摄像机中根据需要安装两个或两个以上的摄像头，通过标定后得到同步曝光图像，从而完成利用像素点的深度信息，通过对场景进行各种定性与定量的识别与判断，获取全场景与全方位的视频图像。
二、SDC（软件定义摄像机）的技术架构与产品优势
1.SDC技术架构
SDC技术架构呈现为视频智能数据+IoT（物联网）数据的融合展示，这样具有可视性和直观性。架构总体算法为智能调度+优选算法，这样使算法更丰富、更强大，操作系统将通用/视频专用驱动变为开放硬件驱动，使硬件驱动更多样、更灵活。通用/视频专用硬件变为具有CPU和GPU（包括IoT）能完全可以通过各种优选算法驱动的开放硬件，使硬件能力更强，功能更多的系统构成，用户可按需求灵活选择。SDC的技术架构如图（1）所示：
图1 SDC的技术架构
2.SDC的产品优势
SDC的产品以场景为中心，灵活多变，根据用户需求在线加载不同的算法，可实现相应的智能功能，对不同的场景，可智能的获取最佳状态。
SDC智能算法可快速无感升级，无需重启摄像机，业务不间断，算法和应用持续迭代，智能效果不断增强，让摄像具备更持久的生命力。
SDC可以根据复杂多变的光学场景自动调节和优化图像质量，使成像效果始终最优化。提升目标检测精度，保障智能解析准确率，降低工程调试成本，在低照度或透雾场景都可获取优质图像。
目前，华为安防、新H3C和紫光华智已生产出各种SDC，以满足上述产品的各种要求。同时，对于早前已安装的非SDC，只要具有多可变功能的摄像机，通过加装CPU等组件，也可成为SDC，这样充分利旧，降低工程总成本。
图2场景自适应的优势
三、多目摄像机与SDC的融合和发展
这几年，根据需求，在SDC出现之前，已有了多目摄像机。多目摄像就是在一台摄像机的架构里，装有两个摄像头或几个摄像头，并通过相关算法，实现对目标的定位探测，或对180°甚至360°水平广角的大场景显示和多目标的定位等。多目摄像机目前是通用/视频专用驱动的摄像机，一般只能完成根据需要的一些固定功能。如果将这类摄像变为SDC，则将大有用武之地，其功能更多远程能灵活适应多种场景。
1.双目摄像头
双目摄像头是利用仿生学原理，通过标定后的双摄像头得到同步曝光图像，然后计算获取二维图像像素点的第三维深度信息。为了对不同的环境场合进行监控，提出了一种新的基于双目计算机的自适应识别算法。该识别算法的基础数据为：双摄像头之间的物理距离，双摄像头的焦距，目标在双摄像头上成像芯片上的尺寸（或面积），双摄像头的海拔高度，以及摄像机与海拔平面的垂直角度等。以上数据，通过软件算法即可获得目标的三维信息。
2.全景多目摄像机
全景多目摄像机，满足用户更全视野的大场景监控需求，有不可替代的应用价值。这类产品由多个摄像头配合特制镜头组合实现全景功能。因为各个摄像头得到的都是常规矩形图像，故而不需要进行矫正操作，但相应的需要另一套可实现画面无缝拼接的算法软件，并且其对整套方案要求更高。
相较占主流的鱼眼全景摄像机，全景多目摄像机的优势是一定程度上摆脱了焦距的限制，在相同条件下可以看清楚更远的距离。同时具有虚拟PTZ功能，可做到诸如周面裁剪、中间还原、保持180°展开等功能，方便用户按监控重点调节画面。全景多目摄像机没有了像素的限制，更不会存在中间与边缘清晰度差距巨大这一问题。此外，多目摄像机的全景图像没有鱼眼全景摄像机那样的目标变型的失真。这里还要强调的一点是：双目摄像机一般来说是在一个摄像机且一个镜头的架构下，安装2个摄像头且共用一个镜头。但多目全景摄像机是在一个机械架构的情况下，每个摄像头是分别各用一个镜头，实质上是相当于把几个摄像机安装在一个较大一点的摄像机机械架构内。
3.双目或多目摄像机的SDC化
除了上述已介绍的双目或全景多目摄像机之外，尚有其它类似的专用或特殊用途摄像机。以上这些摄像机，除了摄像头的数目不是单一之外，都有功能和任务需求的专用软件，以达到使用的需求。但这些专用或通用软件都是固定的，因此在功能和用途上受到较多的限制。如果将其SDC化，那就能发挥更多更好的作用。
目前，已有的双目或多目全景摄像机，很容易可以SDC化。当然，SDC化的双目或多目全景摄像可以是新开发的产品，不过将已有的这类摄像机SDC化，是一种既节省开支，又能扩展功能和用途（比如适用多场景、具有高精度测量电视的功能等）的好办法。
结语
以往的摄像机，对于镜头的光圈、焦距、摄像机本身的参数设定以及电动云台的参数设定或变动等，均已设置了专用/通用驱动软件，或通过串口进行手动控制。若想能使摄像机（包括镜头、电动云台以及摄像机本身）自动或智能化适应各种场景的需求以获得最佳效果，则需要在硬件平台化、标准化的基础上，用软件定义摄像机的功能，让摄像机具有自我感知、自我进化、自我协同能力和持续的生命力，带来全新的智能体验，SDC使摄像机功能更多、获取的场景更佳。
文/王建中 山东中苑电子技术有限公司
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