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?還在為攝像機對著門窗看不清前景而煩惱嗎?還在為日出日落時場景都變成剪影而無奈嗎?低照度的出現(xiàn)，點亮了黑夜;寬動態(tài)的出現(xiàn)，戰(zhàn)勝了逆光，不斷擴大監(jiān)控攝像機的使用場景和應(yīng)用領(lǐng)域，真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機“看得見”、“看得清”。

　　■ 文/ 程瑋

　　監(jiān)控攝像機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)，將寬動態(tài)和低照度兩大功能納入基本指標(biāo)，用來解決監(jiān)控攝像機在不斷變化的環(huán)境中遇到的問題。那么，低照度和寬動態(tài)究竟是怎樣的功能?又是如何實現(xiàn)的?已經(jīng)應(yīng)用于哪些領(lǐng)域?今天我們一起來探討這些問題。

　　低照度：星光級攝像機的必備“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)控攝像機不需要紅外燈輔助監(jiān)控，它通過濾光片進行"補光"，將那些不需要的紅外線濾去同時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光的光通量，通常以Lux為單位。根據(jù)攝像機的不同照度值，可以對它們進行分類。以攝像機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相比，星光級超低照度攝像機可以呈現(xiàn)更加明亮的圖像。

　　在監(jiān)控行業(yè)，通常用“最低照度”值來表示攝像機的感光度或靈敏度，簡單來說，這個值可以用來標(biāo)稱攝像機在多黑的條件下還可以看到可用的圖像。在全黑的房間里，用攝像機對著被測物，然后將燈光慢慢調(diào)暗，直到顯示器上即將看不清被測物為止，此時照度計上顯示的照度值，就是該攝像機的最低照度值。如果不從效果上，而是從參數(shù)上對攝像機的最低照度值進行考察，還需要看這個指標(biāo)是在什么樣的條件下測得的。以槍型攝像機為例，槍機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，黑白模式下攝像機靈敏度會更高，因此最低照度通常要比彩色模式下低一個數(shù)量級;其次，還需注意攝像機所使用的鏡頭的F值、視頻信號測量點評值、AGC的狀態(tài)，只有當(dāng)這些條件相同時，比較兩個攝像機的低照度的值才有意義;最后，還有一點需要注意的是，紅外的攝像機當(dāng)紅外燈開啟時，通常認(rèn)為它的照度值是0LUX。

　　要想提升攝像機夜間監(jiān)控圖像的亮度，除了外加紅外燈或白光燈補光之外，還可以通過調(diào)節(jié)攝像機自身的一些硬件或參數(shù)設(shè)置來進行提升，如：采用靈敏度高的圖像傳感器及鏡頭、提高幀累積、增益，增加曝光時間等。像素越高的攝像機其低照度效果越差，但隨著未來的技術(shù)發(fā)展，圖像傳感器工藝的進步，一定會出現(xiàn)既高清，低照度效果也好的圖像傳感器。其實目前市場上500萬像素以上的攝像機低照度效果相比較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，因此未來的超高清超低照度攝像機市場肯定還是要以CMOS為主。

　　由于低照度攝像機適用于夜間光照較差環(huán)境，但還是需要有一些微弱光線，如果完全無光，則需進行補光。目前，低照度攝像機廣泛應(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、街道等對攝像機性能要求比較高但又不宜外加補光設(shè)備的環(huán)境下。

　　寬動態(tài)：逆光環(huán)境應(yīng)用下的勇士

　　當(dāng)在強光源(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，攝像機輸出的圖像會出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度成為白色，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。攝像機在同一場景中對最亮區(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“動態(tài)范圍”。

　　就目前的寬動態(tài)技術(shù)，模擬和高清寬動態(tài)在實現(xiàn)原理上都是相通的，主要還是在兩者的清晰度、硬件平臺性能及寬動態(tài)算法上的區(qū)別。寬動態(tài)已經(jīng)成為監(jiān)控攝像機越來越重要的一項功能，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景下用來抑制車燈也成為近年來的一種趨勢。所以寬動態(tài)成攝像機標(biāo)配也是一種必然趨勢。

　　目前市面上主要有三種類型寬動態(tài)產(chǎn)品，數(shù)字寬動態(tài)、120dB寬動態(tài)和140dB寬動態(tài)。數(shù)字寬動態(tài)主要是通過算法來實現(xiàn)的，無需硬件支持，但效果上一般沒有硬件寬動態(tài)好;120dB和140dB寬動態(tài)都屬于硬件寬動態(tài)，所謂硬件寬動態(tài)，就是圖像傳感器本身支持二次曝光，針對暗處的一次長曝光和針對亮處的一次短曝光，最后，再通過算法將兩次曝光后的圖像進行合成后，就可以得到前景明亮、后景清晰的圖像了;而140dB寬動態(tài)攝像機相對于120dB寬動態(tài)攝像機來說，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，在長幀和短幀之間有了一幀過渡幀的話，可以使圖像細節(jié)更豐富，畫面也會更加自然。同時，也可以使動態(tài)范圍更廣泛，畫面暗處更明亮，亮處更清晰。但是，這樣的三次曝光對攝像機本身硬件性能的要求較高，因此，只有在新一代高性能平臺的攝像機上才能實現(xiàn)。

　　幾乎所有的監(jiān)控攝像機都具備了寬動態(tài)功能，這似乎已經(jīng)成為不成文的規(guī)定。增加寬動態(tài)有助于在極端照明環(huán)境下解決丟失的圖像細節(jié)，例如室內(nèi)、室外光線變化大，導(dǎo)致部分主要圖像丟失。但寬動態(tài)雖然功能強大，但仍有存在兩大局限性：第一，算法寬動態(tài)實現(xiàn)簡單，但效果欠缺。第二，硬件寬動態(tài)由于需要進行多次曝光，在照射移動目標(biāo)時，曝光時間過長的話會造成拖影，或者物體邊緣紫邊、畫面飽和度變化等問題。眾所周知，寬動態(tài)主要是用在逆光環(huán)境下，因此在大廳出入口、停車庫出入口、銀行柜臺、窗口等典型的逆光環(huán)境下使用較多。而寬動態(tài)的另一項應(yīng)用則是夜間抑制車燈，夜晚環(huán)境下如果需要看清車牌，需要攝像機具備低照度，而如果車燈抑制的不好，也會造成車牌無法看清的狀況，因此，星光級超低照度攝像機配上良好的寬動態(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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