随着智能电子设备广泛普及,视频采集功能已成为移动终端、智能摄像设备等产品的基础能力,在短视频录制、实时通信、场景记录、机器视觉等场景大量应用。用户在不同光照、运动状态、拍摄距离等复杂环境下,对视频画面清晰度、曝光稳定性、采集实时性的要求不断提高。
传统视频采集方案大多采用固定参数采集逻辑,在环境光线突变、拍摄主体快速移动、背景明暗差异大等场景下,容易出现画面曝光失衡、画面抖动、采集帧率波动、图像噪点增多等问题。同时,传统方案对采集过程中图像数据的处理调度方式较为固定,无法根据当前拍摄场景动态调整采集参数,容易造成无效数据采集,增加设备算力与功耗开销,严重影响视频采集质量,制约终端设备视频采集能力的提升。为解决复杂场景下视频采集质量差、参数适配僵化、资源消耗高等痛点,提升视频采集的智能化与自适应能力,开展本次视频采集方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质的技术研发工作。
(1)场景变化时采集参数自适应调节困难。现有采集机制多为预设固定参数,当光照、拍摄距离、主体运动状态发生变化时,无法快速识别场景变化并实时调整曝光、增益、帧率等采集参数,造成画面过曝、欠曝、动态模糊等质量缺陷。
(2)视频采集与图像处理算力调度不合理。采集过程中持续全量采集、处理图像数据,未区分画面有效区域,大量冗余数据参与运算,占用较多CPU、GPU资源,设备功耗上升,低配终端容易出现采集卡顿。
(3)动态场景下画面稳定性控制难度大。拍摄设备移动、拍摄对象快速运动时,运动检测、防抖联动机制响应滞后,容易产生画面抖动、拖影,难以保障动态场景下视频画面的连续性。
(4)采集流程与硬件模块协同性不足。图像传感器、信号处理单元之间的联动逻辑固化,难以根据场景需求灵活切换采集模式,模式切换过程容易出现画面中断、闪烁等异常现象。
(1)理论基础扎实。研发团队长期从事图像传感、视频信号采集、图像预处理、场景识别等相关技术研究,掌握图像传感器驱动、曝光控制、运动检测、图像降噪等基础理论,深入调研现有视频采集框架的技术短板,明确自适应采集的技术实现路径。
(2)相关研发经验充足。团队已开展多轮图像采集、视频预处理相关技术预研,完成场景亮度识别、图像噪声抑制等算法原型开发与测试,积累了视频采集链路调试、硬件驱动适配、性能调优的工程经验,具备攻关本项目核心难点的能力。
(3)测试软硬件条件完备。搭建视频采集仿真测试平台,配备多型号电子终端、光源模拟器、运动模拟装置、图像质量检测工具,能够模拟强光、暗光、动态拍摄、光线跳变等各类场景,完成视频画质、帧率、功耗等指标测试验证,满足算法调试与方案验证需求。
(4)前期调研与方案储备充分。项目启动前完成行业应用场景调研,梳理不同场景下视频采集的性能指标需求,完成项目整体技术架构设计,规划场景识别、参数自适应调控、数据轻量化处理的技术路线,为后续技术攻关奠定基础。
(1)研发场景感知与采集参数自适应调控技术。实时识别拍摄环境光照、主体运动状态,动态自动调整曝光、帧率、增益等采集参数,解决光线突变场景下画面过曝、欠曝问题,提升复杂光照下视频采集画质。
(2)实现视频采集数据轻量化调度。识别画面有效区域,减少无效图像数据的运算处理,优化算力分配策略,降低视频采集过程中的算力占用与设备功耗,避免采集卡顿。
(3)攻克动态场景画面稳定控制技术。实时检测设备与拍摄主体运动信息,联动采集与防抖处理流程,降低运动带来的画面抖动、拖影问题,保障动态拍摄场景视频画面连续稳定。
(4)优化硬件模块联动控制逻辑。打通图像传感器与处理单元的协同控制,实现采集模式平滑切换,消除模式切换时画面闪烁、短暂中断的问题,提升采集流程稳定性。
(5)完成软硬件一体化成果开发。形成配套视频采集处理装置,完成多类电子设备适配,将控制程序固化至计算机可读存储介质,实现整套方案可移植、可部署,适配多种智能终端。
(1)核心视频采集方法。形成一套基于场景感知的自适应视频采集技术方案,包含场景识别算法、采集参数动态调节机制、图像数据轻量化处理策略、动态画面稳定控制逻辑,实现复杂环境下高质量视频采集。
(2)视频采集处理装置。开发配套视频采集处理装置,集成场景感知模块、参数调控模块、图像数据处理模块、运动检测模块,可实现视频信号采集、实时分析、参数自动调节,运行稳定,算力开销低。
(3)电子设备适配方案。完成电子设备端的集成适配,将该视频采集技术集成到终端硬件系统,优化设备底层采集驱动逻辑,提升设备在各类场景下的视频采集性能。
(4)计算机可读存储介质。开发对应的视频采集控制程序,存储于计算机可读存储介质,支持程序快速部署、移植和迭代升级,适配不同硬件平台。
(5)全套研发技术文档。形成技术方案说明书、算法设计文档、图像质量测试报告、功耗性能验证报告、软硬件适配手册等技术资料,支撑技术落地应用与后续迭代优化。