雙攝像頭成標配？解密安防雙目攝像頭的監控系統！

9月12日，蘋果將舉行發布會。屆時，iPhone 7s、iPhone 7s Plus、iPhone 8等多種機型將發布。目前，已經確定的是iPhone 8將繼續保持雙攝像頭的配置，而早在iPhone 7 Plus，以及華為等國產手機在內，雙攝像頭就已經成了標配。

那麼，在安防領域，擁有雙攝像頭的監控系統又講發揮怎樣的作用呢？

---雙目攝像頭的監控系統可用於更多場合

雙目攝像頭是利用仿生學原理，通過標定後的雙攝像頭得到同步曝光圖像，然後計算獲取的2維圖像像素點的第三維深度信息。為了對不同的環境場合進行監控提出了一種新的基於雙目計算機視覺的自適應識別演算法。該演算法首先利用像素點的深度信息對場景進行識別判斷，然後採用統計的方法為場景建模，並通過時間濾波克服光照漸變，以及通過深度演算法特性克服光照突變。與單攝像頭相比，利用該演算法實現的視頻監控原理系統，可應用於更多場合，並利用深度信息設置報警級別，來降低誤檢率。

雙攝像頭能做什麼

1.做距離相關的應用

人眼能夠感知物體的遠近，是由於兩隻眼睛對同一個物體呈現的圖像存在差異，也稱「視差」。物體距離越遠，視差越小；反之，視差越大。視差的大小對應著物體與眼睛之間距離的遠近，這也是3D電影能夠使人有立體層次感知的原因。

圖中的人和椰子樹，人在前，椰子樹在後，最下方是雙目相機中的成像。可以看出右側成像中人在樹的左側，左側成像中人在樹的右側，這是因為雙目的角度不一樣。再通過對比兩幅圖像就可以知道人眼觀察樹的時候視差小。而觀察人時視差大，因為樹的距離遠，人的距離近。這就是雙目三角測距的原理。雙目系統對目標物體距離感知是一種絕對的測量，而非估算。

2.雙攝像頭可以做光學變焦

若兩個攝像頭的FOV不一樣，一個大FOV，一個小FOV，再通過演算法實現兩個光學鏡頭之間的效果，就可以輕鬆做到光學變焦。

若不用雙攝像頭，放大圖片後，文字不清楚

若使用雙攝像頭，放大圖片後，文字依然清楚

此圖就是融合了廣角的圖和長焦的圖，通過演算法算出了中間態度照片，讓細節不失真。

雙目攝像頭的原理

人眼是很容易對一個物體的距離進行定位，但當人閉上其中一個眼睛後，定位能力就會下降很多。雙攝像頭就是模擬人眼的應用。簡單的說，測距離的話，就是通過演算法算出，被拍攝物體與左/右攝像頭的角度θ1和θ2，再加上固定的y值（即兩個攝像頭的中心距），就非常容易算出z值（即物體到攝像頭的距離）。

不過這也很容易推算，若兩個攝像頭中心距過小的話，可計算的物體距離就會很近。若想算出很遠距離，就必須讓左右攝像頭的距離拉遠。

雙目檢測的方式就是通過對兩幅圖像視差的計算，直接對前方景物（圖像所拍攝到的範圍）進行距離測量，而無需判斷前方出現的是什麼類型的障礙物。所以對於任何類型的障礙物，都能根據距離信息的變化，進行必要的預警或制動。

雙目系統成本比單目系統要高，但尚處於可接受範圍內；二是沒有識別率的限制，因為從原理上無需先進行識別再進行測算，而是對所有障礙物直接進行測量；三是精度比單目高，直接利用視差計算距離；四是無需維護樣本資料庫，因為對於雙目沒有樣本的概念。

雙目攝像頭的難點

雙目系統的一個難點在於計算量非常大，對計算單元的性能要求非常高，這使得雙目系統的產品化、小型化的難度較大。所以在晶元或FPGA上解決雙目的計算問題難度比較大。國際上使用雙目的研究機構或廠商，絕大多數是使用伺服器來進行圖像處理與計算的；也有部分將演算法進行簡化後，使用FPGA進行處理。

其次，雙目攝像頭對ISP的性能比較高。雙攝像頭的演算法，不得不提到ISP，ISP主要作用是對前端圖像感測器輸出的信號做後期處理，主要功能有線性糾正、雜訊去除、壞點去除、內插、白平衡、自動曝光控制等，依賴於ISP才能在不同的光學條件下都能較好的還原現場細節，ISP技術在很大程度上決定了攝像機成像質量。

好的拍照演算法就需要搭配好的ISP，ISP和演算法相輔相成，缺一不可。而雙攝像頭對ISP性能要求更多。為了使的左右攝像頭的信號能夠同時被處理，單一的ISP已經無法滿足雙攝像頭的需求。這就需要雙路ISP實現此功能。

以暗光增強為例，彩色/黑白圖像分別進入各自的ISP通道和校準通道，然後將兩副圖片做匹配（如將兩幅圖片相同的部分提取出來，去除只有一個攝像頭拍到的部分），然後通過遮擋，檢測，補償等演算法處理相關的圖片。最後將兩幅圖片融合起來，實現顏色的增強。

隨著雙攝像頭演算法的演進，載有雙攝像頭的視頻監控系統也將發揮更大的作用，運用到更多的場景中。

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