文/湯凱
何以應運而生
低照度攝像機其實在以前就出現(xiàn)過，由于技術發(fā)展的緩慢和研發(fā)的滯后，沒有第一時間把其技術和功能全部貢獻到社會公共安全領域中。傳統(tǒng)的低照度攝像機有日夜轉換型和慢快門型兩種，但近幾年風靡安防領域的新型低照度攝像機受到廣泛青睞。日夜轉換型攝像機是目前夜間的主流，憑其經(jīng)濟實惠、技術成熟的特點成為監(jiān)控行業(yè)的一枝獨秀，但是局限于只能在夜間提供黑白圖像。而慢快門型是通過降低視頻幀率來提高圖像亮度，對于運動物體的監(jiān)控有拖尾現(xiàn)象，所以一般不常用。新型低照度攝像機能在夜晚實現(xiàn)彩色圖像監(jiān)控，還能適應不同監(jiān)控要求，但其價格相對昂貴，待價格穩(wěn)定以及技術成熟后，將會有很好的應用前景。
何以與眾不同
低照度攝像機因其在黑夜里可以得到的畫面可以媲美普通攝像機在白天里監(jiān)控的彩色畫面，這使得超低照度在安防監(jiān)控領域占得一席之地。然而現(xiàn)如今安防行業(yè)的攝像機類型和應用現(xiàn)狀如何呢?那么它與各類監(jiān)控攝像機的成像方式有什么不同?
百花齊放
在安全防范系統(tǒng)中，安防監(jiān)控攝像機圖像的生成主要源于CCD攝像機，以色彩劃分可分為彩色和黑色兩種，彩色主要適用于景物的細部辨別，而黑白則是用于光線不足地區(qū)及夜間無法安裝照明設備的地區(qū)。按靈敏度劃分為普通、月光和星光以及紅外照明型，星其中光級正常工作的照度在0.01lux一下。當今現(xiàn)在安防網(wǎng)絡監(jiān)控攝像機的發(fā)展更加趨于高清明朗化，低照度攝像機的普及和步伐的加速，智能化監(jiān)控技術的應用，在融合3G、4G技術由模擬向數(shù)字變革，這也是當下安防監(jiān)控攝像機的現(xiàn)狀。
北京中電興發(fā)科技有限公司(以下簡稱為中電興發(fā))設計集成開發(fā)總裁周超介紹，在星光級低照度環(huán)境成像方面上來看，對于目前低照度環(huán)境下成像的應用技術，周總有著獨特的理解和看法，他認為，目前對低照環(huán)境下的成像應用技術主要有紅外熱成像、主動紅外、幀累積、ULLS超微光感知等。紅外熱成像的夜間效果是比較好的，但只能局限于夜間，而且無法顯示人眼正常的成像效果，對于顯示的反白效果不是很多人都能接受，另外，現(xiàn)階段，由于熱成像攝像機的價格比較昂貴，只能應到一些特殊領域，如數(shù)字化軍隊等。主動紅外攝像機，應用于對于低照要求非常高的環(huán)境下，紅外燈發(fā)熱過高、功率過大是現(xiàn)階段應用普遍存在的問題，在高溫下，LED芯片、攝像機和封裝LED的環(huán)氧樹脂都容易加速老化，使紅外攝像機的使用壽命大大縮短。幀累積攝像機，是通過延長曝光時間來提升圖像畫面亮度，幀累積慢快門攝像機常常被用于對靜態(tài)事物的監(jiān)視，而不建議用在非靜態(tài)應用。ULLS超微光感知，是用硬件來提升產(chǎn)品性能，采用國際最先進的圖像傳感器設計技術，不僅體積小、速度快、功耗低，并且具有高靈敏度、高信噪比、高動態(tài)范圍等特點。四川艾普視達數(shù)碼科技有限公司(簡稱艾普視達)市場部范清華向筆者透露，低照度攝像機成像的核心技術就是大靶面的Sensor加上高性能圖像處理芯片再配上低照度圖像增強處理算方法，言簡意賅的介紹了低照度的核心。
其次是ISP的調(diào)整，經(jīng)?？梢栽谑忻嫔细骷倚ЧM行PK的時候發(fā)現(xiàn)同樣的方案，同樣的傳感器，但是各個廠家的低照效果卻大相徑庭。在低照效果成像的ISP處理方面，降噪處理和伽馬曲線調(diào)整就是很重要的圖像處理過程，噪點會使圖像顯得不清晰，但降噪處理不當又會造成嚴重的霧感、拖影，損失細節(jié)等現(xiàn)象。伽馬曲線數(shù)值設置的過高會讓畫面的對比度增加，畫面變暗，畫質(zhì)通透，但是會丟失細節(jié);伽馬曲線數(shù)值設置的過低又會使圖像變亮，細節(jié)會增加，但是畫質(zhì)通透度變差。所以即使基于相同的硬件平臺，產(chǎn)品的最終效果也各有不同，這其中就體現(xiàn)了不同廠家的研發(fā)能力。
何以出類拔萃
針對于不同的攝像機其內(nèi)部架構亦是截然不同，那么超星光級攝像機如何呢?中興力維的硬件開發(fā)部算法工程師李林認為，星光級低照度攝像機一般采用靶面尺寸較大成像傳感器，但是最終體現(xiàn)傳感器低照度性能的是單位面積的進光量多少。即相同尺寸的傳感器像素數(shù)越少，每個像素吸收到環(huán)境中的光線就會越多，低照度效果越好。在具體實際應用中需要綜合考慮分辨率(像素數(shù))與低照度(靶面尺寸)的需求。星光級低照度攝像機要求處理芯片具備較強的計算能力，能夠滿足算法自動適應低照度環(huán)境的變化。自動增益和數(shù)字降噪是低照度攝像機常用到的關鍵技術，通過自動增益控制能使低照度下圖像的亮度維持在理想狀況，同時也能自動控制噪聲的大小。低照度環(huán)境會給圖像帶來噪聲，噪聲的存在會降低圖像的清晰度，數(shù)字降噪技術能夠提過濾噪聲，顯示較為純凈的畫面，提高圖像的清晰度，看清更多的夜間物體細節(jié)。
讓星光加點“智能”
現(xiàn)在高清網(wǎng)絡攝像機已經(jīng)基本實現(xiàn)智能化控制技術了，至于在超星光級攝像機植入智能分析、透霧等算法，科達產(chǎn)品經(jīng)理胡寶建覺得，智能分析前端化已經(jīng)成為安防監(jiān)控的一種趨勢，在星光級超低照度攝像機上植入智能算法將會給用戶帶來更多的實用價值。感知型、星光級超低照度攝像機可檢測視野范圍內(nèi)的所有運動物體，并對人車進行分類，輸出顏色、方向、速度等豐富的語義信息，尤其在凌晨、黃昏光線不太理想的時段效果明顯提升，其在如今海量監(jiān)控視頻的大數(shù)據(jù)時代將發(fā)揮無法估量的作用。
博世安防系統(tǒng)視頻監(jiān)控產(chǎn)品市場經(jīng)理鄧剛還向筆者介紹如何優(yōu)化攝像機的降噪技術能最大程度濾除不必要的噪聲干擾是星光級低照度技術的關鍵。從技術上看，防暴及惡劣環(huán)境都有對應的產(chǎn)品。設計專門的芯片來完成智能分析的工作，不會影響成像，包括透霧技術。不會影響設備，反而會進一步攝像機適應的范圍和對客戶的增值。
道路方興未艾
博康智能網(wǎng)絡科技股份有限公司產(chǎn)品工程師李俊飛表示，隨著安防監(jiān)控由高端專用領域日趨民用化，攝像機的應用范圍也越來越廣泛，很多監(jiān)控條件差、光線昏暗的地方也要求安裝功能多樣的攝像機，尤其是低照度攝像機。為了滿足全天候24小時監(jiān)控的需求，新技術型的低照度攝像機必將成為了市場的新寵。
眾所周知，同樣感光面積的圖像傳感器，像素越高，分配到每個像素的感光面積便越小，接收到的光子數(shù)量也越少，隨之低照度性能就越差，因此不少人將僅有幾十萬像素的模擬攝像機同上百萬像素的網(wǎng)絡數(shù)字攝像機進行低照度對比，并錯誤地認為低照度是數(shù)字網(wǎng)絡攝像機的軟肋。事實上，數(shù)字攝像機在低照度方面不斷改良完善，已經(jīng)取得突破性進展，未來的發(fā)展趨勢也越來越好。低照度性能的改良將加速高清網(wǎng)絡攝像機在安防領域的普及步伐，加快星光級高清監(jiān)控大時代的進程。
在平安城市、城市交通、軌道交通、高速公路等領域，監(jiān)控區(qū)域的夜間光照不足，不可能大規(guī)模安裝補光照明設施。低照度攝像機可依靠自身的性能，對外部環(huán)境的依賴較小，在微弱光照下可獲得較好的監(jiān)控效果;在特殊場合中，能實現(xiàn)夜間的隱蔽監(jiān)控。如，高速公路收費監(jiān)控系統(tǒng)中，車輛進入收費站后車燈打開，環(huán)境光源與車牌的照度形成了一定的動態(tài)范圍，傳統(tǒng)攝像機無法清晰識別車牌。在無輔助補光去情況下，低照度攝像機能對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況，進行觀察和記錄。艾普視達的范清華還表示，看得更清、分辨率更高、照度更好、更低圖像噪點是人們所追求和不懈努力的方向，超低照度網(wǎng)絡攝像機研發(fā)也將是AipStar未來的重點之一。
隨著平安城市、智能交通等應用的推動，星光級低照度攝像機的使用將會更加普及，由于當前技術水平與開發(fā)有待提高，使得低照度攝像機成本偏高，讓客戶的預算成本增加，這也是低照度目前市場的一根軟肋無論是現(xiàn)在還是以后的城市、交通以及安保都需要低照度保駕護航，相信技術的成熟會讓它成本更親民，更加貼近我們的生活，讓生活、交通更加光明。
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