文/劉慶文

　　摘要：全天候攝像機(jī)顧名思義就是在室內(nèi)或室外可24小時不間斷監(jiān)控的攝像機(jī)，一般行業(yè)內(nèi)將攝像機(jī)粗略地分類為如槍式攝像機(jī)、快球攝像機(jī)、一體化攝像機(jī)等，其實根據(jù)專用功能、外觀設(shè)計和應(yīng)用場合的不同，還可細(xì)分出各種類型，同樣,基于不同的應(yīng)用環(huán)境，也有各種形式的全天候攝像機(jī)。如對于平安城市、銀行、交通、森林防火等領(lǐng)域都皆會要求全天候監(jiān)控，因此也有相應(yīng)要求的全天候攝像機(jī)。

　　面對形形色色的監(jiān)控環(huán)境，全天候攝像機(jī)監(jiān)控技術(shù)在很多方面值得我們?nèi)タ季?，對各種監(jiān)控環(huán)境來說，全天候監(jiān)控攝像機(jī)除堅硬的外殼外，還必須要有過硬的監(jiān)控本領(lǐng)。夜視紅外功能、低照度監(jiān)控、寬動態(tài)效果以及遠(yuǎn)程監(jiān)控都是其必備的要素。好比在北方，冬季在低溫的情況下，攝像機(jī)除低照度功能外，其抗低溫效果也必須出眾。因此，對于產(chǎn)品選型，攝像機(jī)功能、地域環(huán)境及工程安裝等三大方面成為了全天候攝像機(jī)監(jiān)控技術(shù)的要點。那么下面讓我們一起來探討一下，全天候攝像機(jī)是否那么強(qiáng)大?在工程安裝當(dāng)中存在什么問題?核心技術(shù)又是什么?

　　成像好與壞 認(rèn)知問題所在

　　上海天躍科技有限公司的高級工程師彭華曾說道，全天候攝像機(jī)應(yīng)該要具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，在任何環(huán)境下都能保證圖像采集效果的攝像機(jī)產(chǎn)品。相對普通攝像機(jī)全天候攝像機(jī)應(yīng)該具有更高的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，如防水防塵、防雷、寬電壓，適應(yīng)范圍更廣的高低溫以及濕度范圍、具有多種特殊環(huán)境下的智能成像算法。

　　那么在實際使用當(dāng)中，往往要克服兩個最常見的不利的因素，才能保證有較好的圖像。

　　光之逆襲

　　沒錯，全天候攝像機(jī)在日常監(jiān)控過程中，第一個要克服的就是光的困惑。面對各種復(fù)雜的監(jiān)控環(huán)境，往往光就是始作俑者。博世(上海)安保系統(tǒng)有限公司的視頻監(jiān)控產(chǎn)品經(jīng)理鄧剛解釋說，如果光照太暗或者照明不足的情況下，會對攝像機(jī)的成像效果造成嚴(yán)重的影響，會出現(xiàn)顏色衰減、監(jiān)控畫面噪聲嚴(yán)重、圖像層次感丟失等不良跡象。所以作為全天候攝像機(jī)要有較好的低照度功能，在照度較低的情況下提供一個清晰可用的彩色圖像，如果照度過低，不足以呈現(xiàn)彩色畫面時，就必須切換至夜間監(jiān)控模式，即提供一個清晰的黑白圖像，不然“全天候”這名詞就虛有其表了。

　　另外在實際的監(jiān)控場景，還經(jīng)常會出現(xiàn)炫光、反光、逆光以及強(qiáng)光等各種光的問題。當(dāng)在強(qiáng)光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對亮度較低的區(qū)域在圖像中同時存在時，會造成明暗反差過大的場景，攝像機(jī)輸出的圖像曝光不均，也會嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。所以寬動態(tài)、強(qiáng)光抑制等功能，就能夠?qū)@些過強(qiáng)、過暗的部分進(jìn)行處理，使得畫面效果更均衡和清晰。

　　環(huán)境的荊棘

　　全天候攝像機(jī)除要面對復(fù)雜的光環(huán)境的變化，還要考慮設(shè)備面對惡劣的自然環(huán)境的抗壓能力，所以在工程安裝當(dāng)中，設(shè)備與應(yīng)用現(xiàn)場環(huán)境的匹配度是否足夠，成為了產(chǎn)品選型的關(guān)鍵!全天候攝像機(jī)對于自然環(huán)境的抗壓能力必須強(qiáng)大，特別對于南北方向、各種氣象條件、白天黑夜、防風(fēng)沙等惡劣環(huán)境因素都是需要關(guān)注的。好比冬夏兩季溫度變化幅度較大，因此必須有溫度寬范圍設(shè)計，例如，攝像機(jī)內(nèi)部增添散熱風(fēng)扇或者加熱裝置來解決問題。除了溫度，攝像機(jī)的防護(hù)等級跟現(xiàn)場需求是否相匹配?不能夠讓水、灰塵輕易入侵設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備損壞。同時抗腐蝕性也需要考量，好比運用在海邊、化學(xué)工廠等區(qū)域。總體而言，要考慮攝像機(jī)保護(hù)等級要跟現(xiàn)場狀況匹配程度，要有相應(yīng)的防護(hù)等級，能夠應(yīng)付各種惡劣的環(huán)境。

　　又如特別針對室外環(huán)境，現(xiàn)在要求攝像機(jī)安裝防雷器，但是實際現(xiàn)狀是防雷器問題常常被輕視，許多工程公司只考慮為攝像機(jī)安裝避雷器，而沒有一個相配套合格的接地裝置，避雷器接地端隨意接一下，其實這是起不到防雷效果的。

　　綜合上述，作為一個全天候攝像機(jī)需要考量的方面非常多，筆者不妨梢羅列一下：非常復(fù)雜的光照問題(無光、強(qiáng)光、逆光、眩光等等)、高低溫環(huán)境的適配性、防塵防水防潮等級、抗腐蝕性能，以及合格的防雷要求，等等。上述種種問題人們都能有相應(yīng)的辦法給予解決，譬如針對環(huán)境照度，據(jù)說已有帶智能分析的攝像機(jī)能根據(jù)環(huán)境照度的變化自動調(diào)整分析的參照標(biāo)準(zhǔn)和比對目標(biāo)，以此來提高圖像效果。不管這“據(jù)說”是否是真實的，但至少說明人們一直在努力著。

　　全天候攝像機(jī)核心監(jiān)控技術(shù)

　　面對復(fù)雜的監(jiān)控環(huán)境，行業(yè)內(nèi)形成的共識是低照度與寬動態(tài)是面對全天候監(jiān)控最重要的功能之一。為了實現(xiàn)更清晰的監(jiān)控效果，已將低照度與寬動態(tài)納為全天候監(jiān)控攝像機(jī)的必備要素。一般來講，在城市街道、銀行、交通等特殊領(lǐng)域及重要地方需要進(jìn)行24小時實時監(jiān)控，一旦發(fā)生突發(fā)情況時，攝像機(jī)可以記錄當(dāng)時的畫面。而全天候攝像機(jī)具備了低照度與寬動態(tài)功能，至少可以保證畫面比較清晰，能夠作為有用畫面采用，以便后期相關(guān)人員對事件進(jìn)行查證。

　　寬動態(tài)

　　在寬動態(tài)技術(shù)還沒有真正運用到視頻監(jiān)控上的時候，只有背光補(bǔ)償技術(shù)來應(yīng)對逆光場景，但由于背光補(bǔ)償技術(shù)的局限性，因此寬動態(tài)從某種意義上來講，基本解決了環(huán)境光復(fù)雜而導(dǎo)致無法得到很好的監(jiān)控效果，至少是背光補(bǔ)償技術(shù)的巨大進(jìn)步。

　　據(jù)看到的資料，寬動態(tài)技術(shù)因Sensor與圖像處理器不同搭配組合大概可分為二種技術(shù)類型。第一種是通過DSP數(shù)字處理寬動態(tài)，就是對圖像進(jìn)行前后景二次曝光處理，即快慢速快門曝光，再利用DSF圖像處理芯片的圖像合成算法，將兩幅圖像當(dāng)中亮度適當(dāng)?shù)那昂缶胺謩e切割，再進(jìn)行疊加合成并輸出一幅明暗清晰可見的圖像，這也是業(yè)界采用得最普遍的寬動態(tài)技術(shù)。第二種是Pixim公司在基于CMOS技術(shù)的新型圖像擷取系統(tǒng)——DPS(Digital Pixel System)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。在寬動態(tài)處理上，DPS采用的是對每一像素單獨補(bǔ)光和ARM7 CPU控制技術(shù)，相對于采用DSP二次曝光，DPS技術(shù)成像有更好的寬動態(tài)范圍，從數(shù)值上來講，其寬動態(tài)范圍可達(dá)到95dB甚至120dB以上。在實際使用中，DPS技術(shù)在對圖像進(jìn)行處理的同時，會命令圖像傳感器不斷地調(diào)節(jié)曝光時間，改變實際的圖像捕捉算法， DPS不但解決了CCD Sensor傳感器在處理寬動態(tài)范圍和色彩真實性的不足，使色彩還原也更加真實。

　　說到寬動態(tài)技術(shù)，經(jīng)常會被人與背光補(bǔ)償功能混為一談，事實上并不是一樣的原理，背光補(bǔ)償BLC(Back Light Compensation)，這是一種提升監(jiān)控視野中央部分的亮度，抑制降低四周部分的亮度以達(dá)到看清中央景物的目的。但這種情況下的攝像機(jī)是無法同時看清楚前后景目標(biāo)的，與寬動態(tài)WDR效果及理論都完全不同的，這也是區(qū)分寬動態(tài)與背光補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

　　低照度

　　低照度攝像機(jī)是專門為光線照度不足的環(huán)境所開發(fā)設(shè)計的監(jiān)控產(chǎn)品，它的組成相當(dāng)復(fù)雜，從鏡頭到攝像機(jī)傳感器及圖像處理芯片都影響著攝像機(jī)低照度成像的效果，因此低照度攝像機(jī)在成本上會比一般的攝像機(jī)要高。低照度攝像機(jī)一般是指環(huán)境照度大大低于標(biāo)準(zhǔn)照度或指無輔助光源的環(huán)境下，而攝像機(jī)要求能夠在此低照度環(huán)境下能辨別出監(jiān)控目標(biāo)，筆者試著總結(jié)出低照度實現(xiàn)技術(shù)大致有四種類。

　　第一種是低光高感度模式(Low-Light Mode)，此類又稱為全彩模式，這種攝像機(jī)一般都采用Super HAD Ex-view CCD/ EXTRA -View CCD或背照式COMS為感光組件，在低照度下有很好的可見光和近紅外光的反應(yīng)，這常用在全天候攝像機(jī)當(dāng)中。

　　第二種為白天彩色/夜晚黑白模式(Day/Night Mode)，它是利用電子機(jī)械原理發(fā)揮作用的，通過電子機(jī)械線路來切換紅外濾光片或者直接切換為黑白信號，即在感應(yīng)到紅外光后將圖像由彩色轉(zhuǎn)黑白，又因為濾除了紅外光，使得畫面成像焦點發(fā)生變化，所以也需要配備IR鏡頭，因此成本也較為高。

　　第三種就是紅外光輔助照明模式(IR Illumination Mode)，這種類型攝像機(jī)也成為紅外攝像機(jī)，可分為內(nèi)置紅外補(bǔ)光燈或者外掛式紅外補(bǔ)光燈，因為CCD和CMOS Sensor感光原件可以感應(yīng)到大部分可見光及紅外光，所以在紅外補(bǔ)光燈照明下，圖像感光原件Sensor可以感應(yīng)到更清晰的畫面，搭配光敏電阻的自動點滅裝置，使得全天候監(jiān)控應(yīng)用范圍更大。

　　最后一種是ARECONT VISION亞太區(qū)銷售副總 Becky Zhou介紹的慢速快門模式(Digital Slow Shutter Mode)，也稱為幀累積方式，利用慢快門技術(shù)，將光線不足而且模糊的畫面的幀累積起來形成一個較清晰的圖像，但這比較適用于靜止不動并且環(huán)境光線變化較為恒定的監(jiān)控場景，否則對運動畫面監(jiān)控會出現(xiàn)拖影、延時遲等嚴(yán)重阻撓監(jiān)視效果的不良現(xiàn)象。

　　工程話你知 產(chǎn)品選型應(yīng)注意

　　“全天候監(jiān)控技術(shù)”是一個非常廣、應(yīng)用面非常大的安防工程話題，從日夜監(jiān)控需求到夜視的能力調(diào)控，從寬動態(tài)到安裝角度選擇，從監(jiān)控環(huán)境到產(chǎn)品防護(hù)等級的把控，從應(yīng)用環(huán)境到產(chǎn)品選型，這都無時無刻地考驗著工程商規(guī)劃應(yīng)用與技術(shù)施工的能力，對全天候監(jiān)控環(huán)境應(yīng)用產(chǎn)品亦是一個巨大的挑戰(zhàn)，因為選型不當(dāng)、規(guī)格不符、功能不足皆會造成“全天候監(jiān)控”的敗筆之處，那么如何進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的布建及產(chǎn)品選型呢?工程安裝中，環(huán)境、安裝細(xì)節(jié)、功能等方面又有什么要注意的呢?那么一起來探討一下“全天候”這門學(xué)問。

　　攝像機(jī)信號傳輸方式

　　攝像機(jī)信號傳輸方式主要是根據(jù)項目的實際情況，綜合地考慮安全性，穩(wěn)定性和性價比。上海全景數(shù)字技術(shù)有限公司的產(chǎn)品總監(jiān)胡偉說道，攝像機(jī)上直接光口輸出會使產(chǎn)品價格提高，但產(chǎn)品集成度也提高了，這對于設(shè)備安裝、供電和遠(yuǎn)距離傳輸都會帶來方便，中間省略了傳輸轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)和問題節(jié)點。模擬+光端機(jī)方式只適合模擬攝像機(jī)產(chǎn)品，這是長距離模擬項目最常用的傳輸方式。網(wǎng)口+光電轉(zhuǎn)換器方式是目前最常用的接口方式，這種方式相對成本較低，安裝方式靈活，但是除了攝像機(jī)之外，光電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品本身的性能的好壞也會影響到項目的整體效果。

　　天津市亞安科技股份有限公司的產(chǎn)品經(jīng)理張孝月提及，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)布線要比傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)方便很多，不過無論是哪種傳輸方式，都會要考慮到信號的干擾問題。為了將干擾降低到最低，現(xiàn)在的攝像機(jī)一般都采用低壓交流電(AC 24V)供電以及信號線單獨穿鋼管敷設(shè)，并且絕不要把信號線和大功率電線放置在同一傳輸線管內(nèi)，因為大功率電線會產(chǎn)生很大的信號干擾，會嚴(yán)重影響到成像效果，這個是需要注意的。

　　低照度攝像機(jī)選擇

　　低照度產(chǎn)品選型是一件非常慎重的工作，如果沒有選擇好，最終使得系統(tǒng)效果大打折扣，所以低照度監(jiān)控系統(tǒng)布建時應(yīng)注意，第一，最好選擇帶IR紅外功能的鏡頭，因為普通光學(xué)鏡頭，物體反射回鏡頭的紅外光不能很好地聚焦到Sensor靶面上，特別是日夜型攝像機(jī)，最終會造成成像效果差，圖像不清晰等;第二，選擇真低照度攝像機(jī)，不能夠完全相信標(biāo)稱的最低照度，必須在實際條件下測試后才可以，最好能夠控制在0.05Lux下，并且能夠提供較好的圖像，色彩、噪聲都能夠保持良好;第三，鏡頭接口安裝方式要與攝像機(jī)一致，攝像機(jī)接口分為C型和CS型，如果選擇C型則需要增加一個5mm厚的節(jié)圈，但增加節(jié)圈可能會影響到機(jī)械背焦的準(zhǔn)確性;第四，自動光圈鏡頭，以適應(yīng)晝夜照度變化。

　　寬動態(tài)攝像機(jī)選擇

　　在選擇寬動態(tài)攝像機(jī)應(yīng)該從以下幾個方面入手，第一根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境和監(jiān)控目標(biāo)，選擇參數(shù)、指標(biāo)和功能要求的攝像機(jī);第二通過樣品測試，根據(jù)模擬應(yīng)用環(huán)境，實測成像清晰度、寬動態(tài)以及色彩還原等等效果;第三就是選擇質(zhì)量好的攝像機(jī)，如果因為價格便宜而去選擇“三無類產(chǎn)品”，在日后監(jiān)控系統(tǒng)布建完成后，若質(zhì)量有問題，后續(xù)的維修、調(diào)整的成本就會比初期建設(shè)還要高昂。

　　綜合而言，無論是布線方式還是低照度、寬動態(tài)，在“全天候監(jiān)控”的范疇里，只是屬于其中一個小的模塊，未來應(yīng)用的功能、產(chǎn)品的防護(hù)等級皆會隨著實際的應(yīng)用環(huán)境而改變。

　　“全天候”的新勢力

　　全天候監(jiān)控攝像機(jī)發(fā)展至今已經(jīng)越來越成熟，無論是功能面，亦或者是物理環(huán)境的適應(yīng)面，皆變得游刃有余，那么全天候監(jiān)控技術(shù)的功能是否局限于低照度、寬動態(tài)上的運用呢?答案絕對是否定的，好比透霧技術(shù)。北京藍(lán)色星際軟件技術(shù)發(fā)展有限公司的產(chǎn)品經(jīng)理焦成平介紹道，現(xiàn)在國內(nèi)霧霾天氣越來越嚴(yán)重，勢必會加快透霧技術(shù)在全天候攝像機(jī)上的普及速度。透霧技術(shù)目前有兩種解決方式，一種是數(shù)字透霧，通過純軟件的算法來實現(xiàn)，實現(xiàn)的方式主要是軟件改變畫面的對比度、伽馬曲線等操作，使圖像在大霧的時候能夠獲得更好的視覺效果。另一種是光學(xué)透霧，使用專用的透霧鏡頭。因此透霧功能在未來或許成為室外型全天候攝像機(jī)的必選功能之一。

　　產(chǎn)品研發(fā)人員在設(shè)計、改善功能，使得設(shè)備面對復(fù)雜的監(jiān)控環(huán)境更輕松，同時他們還會為用戶體驗上做更多的考究，根據(jù)蘇州科達(dá)科技股份有限公司的產(chǎn)品經(jīng)理李偉偉介紹說，目前工程安裝中，對于手動調(diào)焦的鏡頭，在室外調(diào)試時不但要手動不斷調(diào)解，并且安裝的位置較高，調(diào)試工作非常不便，所以電動變焦是一個發(fā)展趨勢，有了電動變焦，只要把設(shè)備安裝上了并且接通，就可以在后臺輕松對焦。