還在為夜晚昏暗的圖像或是紅外下黑白的圖像而愁眉不展嗎?還在為攝像機(jī)對(duì)著門(mén)窗看不清前景而煩惱嗎?還在為日出日落時(shí)場(chǎng)景都變成剪影而無(wú)奈嗎?低照度的出現(xiàn)，點(diǎn)亮了黑夜;寬動(dòng)態(tài)的出現(xiàn)，戰(zhàn)勝了逆光，不斷擴(kuò)大監(jiān)控?cái)z像機(jī)的使用場(chǎng)景和應(yīng)用領(lǐng)域，真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)“看得見(jiàn)”、“看得清”。

　　■ 文/ 程瑋

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)清晰度的每一次提升，都伴隨著技術(shù)的一次革新。安防廠商們不斷在圖像捕捉和成像效果上投入研發(fā)，將寬動(dòng)態(tài)和低照度兩大功能納入基本指標(biāo)，用來(lái)解決監(jiān)控?cái)z像機(jī)在不斷變化的環(huán)境中遇到的問(wèn)題。那么，低照度和寬動(dòng)態(tài)究竟是怎樣的功能?又是如何實(shí)現(xiàn)的?已經(jīng)應(yīng)用于哪些領(lǐng)域?今天我們一起來(lái)探討這些問(wèn)題。

　　低照度：星光級(jí)攝像機(jī)的必備“武器”

　　低照度功能的出現(xiàn)，解決了夜視監(jiān)控的一大難題，低照度監(jiān)控?cái)z像機(jī)不需要紅外燈輔助監(jiān)控，它通過(guò)濾光片進(jìn)行"補(bǔ)光"，將那些不需要的紅外線濾去同時(shí)保留那些可利用的紅外光，在夜晚形成清晰的圖像效果。其中，照度指單位面積上接收到的可見(jiàn)光的光通量，通常以Lux為單位。根據(jù)攝像機(jī)的不同照度值，可以對(duì)它們進(jìn)行分類。以攝像機(jī)正常工作照度范圍劃分：普通型最低照度值在0.1~1 Lux，月光型在0.01 Lux左右，而星光型就需要達(dá)到0.001 Lux以下了。在同樣的光照條件下，與普通照度的攝像機(jī)相比，星光級(jí)超低照度攝像機(jī)可以呈現(xiàn)更加明亮的圖像。

　　在監(jiān)控行業(yè)，通常用“最低照度”值來(lái)表示攝像機(jī)的感光度或靈敏度，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)值可以用來(lái)標(biāo)稱攝像機(jī)在多黑的條件下還可以看到可用的圖像。在全黑的房間里，用攝像機(jī)對(duì)著被測(cè)物，然后將燈光慢慢調(diào)暗，直到顯示器上即將看不清被測(cè)物為止，此時(shí)照度計(jì)上顯示的照度值，就是該攝像機(jī)的最低照度值。如果不從效果上，而是從參數(shù)上對(duì)攝像機(jī)的最低照度值進(jìn)行考察，還需要看這個(gè)指標(biāo)是在什么樣的條件下測(cè)得的。以槍型攝像機(jī)為例，槍機(jī)最低照度值的完整表述方式通常是：彩色0.01Lux@(F1.2，50IRE，AGC ON)，黑白0.001Lux@(F1.2，50IRE，AGC ON)。首先，有彩色和黑白兩種模式下的照度值，黑白模式下攝像機(jī)靈敏度會(huì)更高，因此最低照度通常要比彩色模式下低一個(gè)數(shù)量級(jí);其次，還需注意攝像機(jī)所使用的鏡頭的F值、視頻信號(hào)測(cè)量點(diǎn)評(píng)值、AGC的狀態(tài)，只有當(dāng)這些條件相同時(shí)，比較兩個(gè)攝像機(jī)的低照度的值才有意義;最后，還有一點(diǎn)需要注意的是，紅外的攝像機(jī)當(dāng)紅外燈開(kāi)啟時(shí)，通常認(rèn)為它的照度值是0LUX。

　　要想提升攝像機(jī)夜間監(jiān)控圖像的亮度，除了外加紅外燈或白光燈補(bǔ)光之外，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)攝像機(jī)自身的一些硬件或參數(shù)設(shè)置來(lái)進(jìn)行提升，如：采用靈敏度高的圖像傳感器及鏡頭、提高幀累積、增益，增加曝光時(shí)間等。像素越高的攝像機(jī)其低照度效果越差，但隨著未來(lái)的技術(shù)發(fā)展，圖像傳感器工藝的進(jìn)步，一定會(huì)出現(xiàn)既高清，低照度效果也好的圖像傳感器。其實(shí)目前市場(chǎng)上500萬(wàn)像素以上的攝像機(jī)低照度效果相比較3年前已經(jīng)有了相當(dāng)大的提升。另外，像素越高，圖像傳感器等部件的價(jià)格越貴，考慮到CCD比CMOS成本上要貴很多，且兩者之間夜間成像效果已經(jīng)相差無(wú)幾，甚至結(jié)合一些優(yōu)秀圖像處理算法，CMOS的效果還要好于CCD，因此未來(lái)的超高清超低照度攝像機(jī)市場(chǎng)肯定還是要以CMOS為主。

　　由于低照度攝像機(jī)適用于夜間光照較差環(huán)境，但還是需要有一些微弱光線，如果完全無(wú)光，則需進(jìn)行補(bǔ)光。目前，低照度攝像機(jī)廣泛應(yīng)用于平安城市、平安鄉(xiāng)鎮(zhèn)、交通、金融、高檔樓宇、住宅小區(qū)、校園、港口、高速公路、街道等對(duì)攝像機(jī)性能要求比較高但又不宜外加補(bǔ)光設(shè)備的環(huán)境下。

　　寬動(dòng)態(tài)：逆光環(huán)境應(yīng)用下的勇士

　　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(duì)亮度較低的區(qū)域在圖像中同時(shí)存在時(shí)，攝像機(jī)輸出的圖像會(huì)出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過(guò)度成為白色，而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。攝像機(jī)在同一場(chǎng)景中對(duì)最亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動(dòng)態(tài)范圍”。

　　就目前的寬動(dòng)態(tài)技術(shù)，模擬和高清寬動(dòng)態(tài)在實(shí)現(xiàn)原理上都是相通的，主要還是在兩者的清晰度、硬件平臺(tái)性能及寬動(dòng)態(tài)算法上的區(qū)別。寬動(dòng)態(tài)已經(jīng)成為監(jiān)控?cái)z像機(jī)越來(lái)越重要的一項(xiàng)功能，適用范圍除了傳統(tǒng)的逆光出入口、窗口等，在平安城市等道路夜晚看車牌的場(chǎng)景下用來(lái)抑制車燈也成為近年來(lái)的一種趨勢(shì)。所以寬動(dòng)態(tài)成攝像機(jī)標(biāo)配也是一種必然趨勢(shì)。

　　目前市面上主要有三種類型寬動(dòng)態(tài)產(chǎn)品，數(shù)字寬動(dòng)態(tài)、120dB寬動(dòng)態(tài)和140dB寬動(dòng)態(tài)。數(shù)字寬動(dòng)態(tài)主要是通過(guò)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，無(wú)需硬件支持，但效果上一般沒(méi)有硬件寬動(dòng)態(tài)好;120dB和140dB寬動(dòng)態(tài)都屬于硬件寬動(dòng)態(tài)，所謂硬件寬動(dòng)態(tài)，就是圖像傳感器本身支持二次曝光，針對(duì)暗處的一次長(zhǎng)曝光和針對(duì)亮處的一次短曝光，最后，再通過(guò)算法將兩次曝光后的圖像進(jìn)行合成后，就可以得到前景明亮、后景清晰的圖像了;而140dB寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)相對(duì)于120dB寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件和算法上都有了很大的提升，首先是圖像傳感器不僅可以支持二次曝光，甚至還可以支持三次曝光，在長(zhǎng)幀和短幀之間有了一幀過(guò)渡幀的話，可以使圖像細(xì)節(jié)更豐富，畫(huà)面也會(huì)更加自然。同時(shí)，也可以使動(dòng)態(tài)范圍更廣泛，畫(huà)面暗處更明亮，亮處更清晰。但是，這樣的三次曝光對(duì)攝像機(jī)本身硬件性能的要求較高，因此，只有在新一代高性能平臺(tái)的攝像機(jī)上才能實(shí)現(xiàn)。

　　幾乎所有的監(jiān)控?cái)z像機(jī)都具備了寬動(dòng)態(tài)功能，這似乎已經(jīng)成為不成文的規(guī)定。增加寬動(dòng)態(tài)有助于在極端照明環(huán)境下解決丟失的圖像細(xì)節(jié)，例如室內(nèi)、室外光線變化大，導(dǎo)致部分主要圖像丟失。但寬動(dòng)態(tài)雖然功能強(qiáng)大，但仍有存在兩大局限性：第一，算法寬動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但效果欠缺。第二，硬件寬動(dòng)態(tài)由于需要進(jìn)行多次曝光，在照射移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，曝光時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的話會(huì)造成拖影，或者物體邊緣紫邊、畫(huà)面飽和度變化等問(wèn)題。眾所周知，寬動(dòng)態(tài)主要是用在逆光環(huán)境下，因此在大廳出入口、停車庫(kù)出入口、銀行柜臺(tái)、窗口等典型的逆光環(huán)境下使用較多。而寬動(dòng)態(tài)的另一項(xiàng)應(yīng)用則是夜間抑制車燈，夜晚環(huán)境下如果需要看清車牌，需要攝像機(jī)具備低照度，而如果車燈抑制的不好，也會(huì)造成車牌無(wú)法看清的狀況，因此，星光級(jí)超低照度攝像機(jī)配上良好的寬動(dòng)態(tài)效果，已經(jīng)逐漸成為道路監(jiān)控夜晚看車牌的明星產(chǎn)品!

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