低照度攝像機能否滿足監控市場應用的需求

【勁浪資訊】據了解為了突出監控攝像機對圖像的捕捉能力，越來越多的安防廠商將寬動態與低照度兩大功能納入了基本范疇之內。就在眾多造型、功能的監控攝像機中，我們發現寬動態與低照度監控能夠解決日常監控中的很多問題，因此這兩種功能也就成了必備要素。本文圍繞低照度攝像機應用，探討低照度監控應用的發展。

在進行低照與夜視監控建置及產品選型前，需先對低照與夜視應用的類別及特性有所了解，只有掌握這些類別特性之后才能善加運用于相應的環境。首先，低照度攝像機一般是指無需輔助燈光就能夠辨別低照環境下的目標，其原理是運用攝像機本身感光組件Sensor、圖像處理單元ISP/DSP及鏡頭光學作用共同實現，應用這些底層關鍵技術，低照與夜視監控的應用方式才得以產生實際的效能，而其實現方式并非唯一，大致包含以下幾大類。

最常用的低光高感應模式(Low-LightMode)

又稱低光全彩模式，此型攝像機大多采用SuperHAD、Ex-view/EXTRA-ViewCCD或背照式COMS為感光組件，在低照環境下有很好的可見光和近紅外光反應。應用此技術的攝像機也稱做全天候攝像機。通常其低光彩色模式的低照度可達10-2Lux，以黑白呈現可達10-3Lux，搭配紅外輔助照明則可在0Lux下使用，但后兩種情況的照度不構成Low-light即低光彩色條件的要求與模式。此種監控攝像機不僅能清晰的辨識影像，更能在低光下維持一定噪聲值呈現彩色畫面，且沒有通過快門慢速光累積方式實現低照顯示時出現的畫面延遲拖尾等情況。

最便利的日彩色/夜黑白模式(Day/NightMode)

又稱為日夜模式，利用電子機械原理，此種攝像機在市場上漸漸成為主流。一般日夜型攝像機的低照性能以彩色10-2Lux及ICRon黑白時10-3~10-4Lux的模式來標示，0Lux這樣的標示基本沒有意義，因此在應用于低光夜視情況下的日夜監控時必須特別說明。此種攝像機利用黑白影像對紅外線高感度的特點，在特定的光線條件下，利用電子機械線路切換濾光片ICRCut或直接切換為黑白信號，即在感應紅外線后將影像由彩色轉為黑白模式。而在彩色/黑白線路轉換的過程中，因為去除了紅外濾光片，使得畫面成像焦點產生變化，故必須搭配IR鏡頭，使日夜成像焦距保持一致，以避免影像焦距模糊及色彩表現不正確等缺點。基于此，雖然此類型攝像機已成為采購趨勢，但額外搭配IR鏡頭令成本增加這一“劣勢”無法避免，且嚴格來說，此模式并不是最理想的低照與夜視應用方式。

最不得已的紅外線輔助照明模式(IRIlluminationMode)

又稱紅外線攝像機(IRCamera)，是目前除了日夜轉換攝像機以外最好的一種低照與夜視應用，還可分為攝像機內置IR燈及外掛IR輔助投射燈兩種。因為CCD及CMOSSensor感光組件可以感應大部分可見光及紅外光光譜范圍，故可在夜間無可見光照明的情況下，輔助紅外光燈照明使影像Sensor感應更清晰的影像。同時，攝像機的感光組件在黑白模式下比彩色模式具有更高的光感靈敏度，可在黑暗的環境中擷取到更清晰的影像，所以在紅外燈的輔助照明下，可做到0Lux環境條件下的監控應用。此外，透過光敏電阻的自動點滅裝置，還可選擇搭配黑白或日夜型攝像機以增加低照與夜視的監控應用能力。

最具風險的慢速快門模式(DigitalSlowShutter)

利用DSS電子低速快門，讓光線大量通過光圈快門累積出較高的畫面照度效果，也被稱為光或幀累積方式。這類幀累積型攝像機，利用慢快門技術，將因光線不足而較顯模糊的畫面累積起來，形成一個影像清晰的畫面。在光圈為f1.2-1.4的前提下，畫面能累積足夠的照度幀數，此技術可降低攝像機照度至10-4Lux。有文章曾提及這是一種雖笨但可靠的低光應用技術，但這種技術只適用于固定式攝像機，且需求環境光線變化恒定，否則容易導致畫面拖影延時，適用于禁用紅外線或投射燈等靜態監控場所。

低照度攝像機監控需求

在“平安城市”項目、金融、文博、酒店、寫字樓、住宅小區、平安村居、校園、港口、高速公路、街道等場合，對攝像機性能要求比較高，由于常規型攝像機難以滿足24小時連續監控的需求，所以低照度攝像機成為首要選擇。這些應用中，例如“平安城市”項目，夜間光照不足，又不可能大規模安裝補光照明設施，在這樣的情況下，要得到較好的監控效果，就需要安裝高品質的低照度攝像機，既能保證監控效果，又能簡化系統構成和實現較好的可靠性和較低的成本。

除了上述這些傳統的監控領域，森林、醫院等地方，一般也會安裝低照度攝像機，這些場合，環境光照不理想，但又不宜外加光源，例如醫院，為了保證病人休息，不方便通過補光等方式來提高環境照度，就只能在攝像機性能上想辦法，所以需要安裝低照度攝像。

還有一些場所，沒有條件加光源，也需要使用低照度攝像機。例如一些工地、油田、廠區、貨場等室外場所，監控面積大，又往往沒有路燈，這種情況下，采用普通攝像機就不能保證監控效果，也需要采用低照度攝像機，才能保證有效的監控效果。

總之，低照度攝像機要主要依靠自身的性能來實現在微弱光線下獲得較好的監控效果，使其對對外部環境依賴較小，對于特殊場合，夜間能實現隱蔽監控。由于對低照度攝像機可靠性、性能要求都比較高，因此價格也相應高于普通攝像機，用戶預算也應該要比較高些。

低照度攝像機未來發展

低照度攝像機的發展主要集中在產品性能、產品功能這兩個方面。

產品性能的提升，主要依靠更優秀的感光器件，例如SONY的SuperHADIICCD，其次是采用更優秀的DSP技術，通過DSP的信號優化、圖像降噪、整機靈敏度提升來實現攝像機性能的跨越。

產品功能則更多是結合實際需求來實現：例如在實際中發現彩轉黑之后容易虛焦，所以引入自動后焦調節(ABF技術)、步進電機驅動的ICR雙濾光片技術(一塊濾光片負責濾除紅外光，另一塊負責光學補償)。又如低照度攝像機和紅外燈協同工作時，容易出現頻繁日夜切換等問題，所以AMPON開發了紅外偵測鎖定技術，還有一些廠家開發了光敏開關測光技術等等，來保障彩轉黑攝像機轉換性能的穩定。

低照度攝像機提升效果最合理的做法，是用硬件來提升產品性能，例如通過在CCD、DSP方面的努力，實打實地提升低照度效果。而對于延長曝光時間(慢快門)或稱幀累積技術來提升低照度效果的方法，往往會帶來不理想的效果。

如采用慢快門，由于曝光時間延長，使畫面亮度提升，看起來是提高了低照度效果，實際上拍攝到的圖像細節模糊不清，所以延長曝光時間的做法，是不可取的。有些產品把出廠的默認亮度值提高到120IRE(大于標準值100IRE、700毫伏)，常常是夜間亮度好，白天曝光過度，監控質量變差。

最后要說的就是數字降噪，這是一種很有效的抑制噪點的方式，就是通過數字處理，可以降低雜波，突出想要的監控信息主體，攝像機性能將有很大提升。

低照度攝像機對其重要的配套器件----鏡頭有較高的要求，例如優質的鏡頭，其F值能做得較小，即通光量較大;又如彩轉黑攝像機需要采用感應紅外鏡頭，它最大的優勢是白天和夜間聚焦一致，不會出現彩轉黑虛焦的情況。這是因為它采用了非球面鏡片和特殊的玻璃材質，所以能消除聚焦誤差，實現日夜聚焦一致，而這個性能，對于彩轉黑攝像機至關重要。

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瀏覽次數：3539時間：2014/3/4 9:11:28

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