随着使用环境的迅速扩大和使用者日益多元化，摄像机应用场所对高清晰度、夜视功能也越来越注重。低照度摄像机的发展填补了传统摄像机无法在夜晚黑暗场所监控的空白，目前正受到厂家的关注和追捧??????

文/陈明

当今，大众对监控产品要求越来越高，不仅要实现全天候24小时监控，还要在照明条件不足的情况下呈现清晰的图像效果，普通摄像机早已无法满足市场这一需求。为适应市场需求的变化，各厂商争相发展通过CCD感光和帧累积方式来实现，只需借助外界微弱的星光即可实现较好的图像效果的低照度摄像机。

在红外夜视摄像机大行其道的今天，曾有人用“祖国山河一片‘红’”的局面来形容该产品目前在我国的普及状况。而作为与其具有相似特点——都是主要应用于夜晚较黑暗环境下的低照度摄像机市场表现情况又如何呢？

因为各自具有不同的特点，目前，低照度摄像机与红外摄像机，都稳居一方领地而一起统领夜间监控市场。红外摄像机因其可借助红外灯的补光办法，可在没有光源的情况下也能拍到图像，因而主要应用在一些夜晚不开灯的场所。而低照度摄像机在技术上的不断成熟，使其在夜间监控的表现也在不断改进，所以在一些对监控图像要求比较高的地方，比如“平安城市”中的道路、治安监控、高速公路、银行、厂区周界、机场、铁路、边防、博物馆、港口等大的系统里多数选用的还是低照度摄像机。其最主要原因就是这些场所都必须做到全天24小时监控，无论白天黑夜，尤其在夜晚灯光照明不足的情况下，低照度摄像机都能呈现图像较清晰的画面效果，因此成为这些重要场所的迫切选择。

由于市场上红外摄像机的监控距离普遍有限，且在白天工作时，还存在图像清晰度不够的问题。而低照度摄像机因其照度低、高清晰的优势，在这种市场大势所趋地影响下，低照度无疑已成为摄像机产品中一个重要的发展方向。曾有业内资深人士表示，虽然目前市场上都是一些专业的低照度摄像机，但在未来，所有的监控摄像机都将可能具备低照度功能。

照度值标准不一
在低照度摄像机的选择上，许多监控场所和用户都十分关注摄像机的低照度的关键性能，因此低照度作为摄像机的一项重要指标受到国内外各制造商的广泛重视。现在，市面上的多种类型摄像机产品，都在低照度指标上做了明确的标示。由于低照值越小，CCD的灵敏度就越高，所以现在市面上有很多厂家将低照度值标到10的负四次或负五次方。

据深圳市景阳数码技术有限公司技术工程师汪海涛指出，目前市场上标榜的低照度摄像机无论是国内厂商还是进口商，对低照度的定义众说纷纭，莫衷一是，彩色摄像机从0.0004Lux?1Lux，黑白摄像机从0.0003Lux?0.1Lux均有，这就是国内市场在CCTV产业的技术规格方面并无统一标准，而产生各说各话的情况。

 
而据JVC中国投资有限公司广州分公司技术工程师谭耀明表示，通常低于0.1Lux都能称为低照度，至于各厂家所标示的照度值，其测试方式、算法、环境不同所得出的结果都不一样，因此就算两个照度值相同的产品其成像效果还是会有不一样的。另外，照度值越低，对摄像机其它功能的影响就越大，比如照度越低，其信噪比就越大，最终成像效果并不会令人满意，所以在选择产品时一定要综合考虑，要选择产品质量好且功能稳定的产品，而并非一味追求低照度值。

综观所述，照度能低到多少，不仅要看镜头的光圈大小（F值），更要看是在什么条件限制下才能出现所标示的Lux值，否则这就只是流于数字的游戏罢了。以光圈大小（F值）而言，光圈愈大则其所代表的F值愈小，所需的照度愈低。另外，电子灵敏度是否提高，自动增益功能（AGC）是否要作调整，单一画面的累积帧数为多少？是否需要红外灯的辅助照明？等等都应了解清楚，才不致被规格所示的照度数值所混淆。

CBC中国集团CCTV部门经理梁立也表示，评判各种摄像机照度的指标一定要在同一的前提条件下才有可比性，其主要条件归纳于镜头的光圈孔径和摄像机视频输出信号的水平值，在上述条件同一的情况下，最低照度数据的比较才具有实际意义。

CCD、DSP两大技术主力
低照度摄像机在黑暗环境中的使用，有很多因素都会影响到摄像机的感光度，包括光圈、镜头质量、图像传感器（CCD或CMOS）的质量和大小、增益大小、曝光时间、图像处理方法等等。而实现低照度处理能力最关键则取决于CCD和DSP两大核心部件，前者决定低照度的成像效果，而后者决定画面质量是否高清晰、稳定。

在市场需求的推动下，超感CCD也受到了业界的广泛关注。目前CCD资源主要由日本企业垄断，国内摄像机厂家主要采用的是索尼的超感CCD，据专业人士介绍，目前索尼推出的CCD，它的感光能力至少是普通CCD的10-15倍，如果再搭配慢快门，则可以拍到非常清晰、实时、连续的画面。

CCD的尺寸大小对成像效果是有一定影响力的，可以说CCD的尺寸大小就是感光器件的面积大小，CCD像素数目越多、单一像素尺寸就越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低，收集到的图像就会越清晰。比如1/3寸的就比1/4寸的通光量要高50%左右，而1/2寸的通光量则能达到更好的效果（成像面积较大，光通量较大，光照度要求低）。

近些年来，CCD芯片厂家通过不断研究，使得CCD灵敏度得到了很大的提升，例如，索尼公司现已推出四代CCD，就有HAD、Super HAD、Exwave HAD，现在最新的叫Super Exwave。现在市场上用得最多的则是Super HAD、Exwave HAD这两种芯片，其中最有名的是Exwave HAD，很多人把它作为低照度CCD的通称。虽然索尼第四代Super Exwave CCD并未普及，但其强化了对夜间灵敏度的提升，也就是近红外光的灵敏度有超过50%的提升，可以适应更低的照度环境。

除此之外，DSP芯片的处理能力也是很关键的。如果本身环境中光线很暗的话，可以通过优良的DSP进行校正和优化，将信号放大到一个比较好的值。如此一来，摄像机的噪点及照度都会比较低，因而也能得到比较清晰的画面。

广州伟昊科技电子有限公司技术总监赵东表示，他们所代理的三星品牌在DSP解决方案技术中投入了大量的人力和物力进行研发，尤其是在DSP芯片的处理速度上，现在是越来越快了，而且在视频信号收集等方面也做了更多的改进。另外，基于DSP的功能越来越多的情况下，三星在07年新款低照度摄像机产品中还增加了“日夜两用菜单”功能，根据光线自动调整参数，解决以前白天图像颜色偏色，夜晚成像效果不够理想的状况。

SONY中国专业系统集团B2B销售及市场开发部产品经理文军表示，近两年，从低照度摄像机技术整体发展来看，目前各厂商所研发的新技术多是针对后端DSP的处理技术。低照度的发展主要还是取决于CCD的发展，CCD的感光度和灵敏度是决定其产品发展的重要因素，而目前该公司所推出的一些新技术已基本满足市场的需求了。

 
辅助设备，提升低照度能力
据三立视频科技（深圳）有限公司技术工程师张治国表示，目前低照度摄像机在技术方面仍然是有局限性的，其主要表现在对外界光线的依赖，如果外界光线太微弱，物体根本无外界光线可反射，那摄像机就捕捉不到光线，无法成像。他认为，除了在CCD的灵敏度提升以外，还可通过改善辅助设备的方法来完善成像效果。比如增加红外线辅助设备、采用帧累积技术等，但同时也会产生一些副作用，如清晰度降低、图像失真、图像不连续等。

而CBC的梁立也表示，目前低照度摄像机的增益控制水平普遍较高，这也导致了在低照度环境下的图像噪声较多，画面质量较差。在辅助红外照明的情景下，画面又常出现“白曝”现象。在采用IR（红外）辅助照明的情况下可以考虑采用IR镜头以最大限度减少焦点的漂移，镜头取景的视场角度也应最大限度和辅助照明的区域相吻合，以减弱“白曝”的强度。

目前另外一个重要的技术方向是解决在复杂光线下如何体现物体的清晰度（主要是光线冲突问题）。有些监控场所对摄像机的性能要求不仅仅是低照度，还要求有能够克服强烈光照、明暗变化的宽动态及背光补偿功能，以便在夜间能够清楚地识别被监视目标的细节。可以用一个典型的例子来说明，在一个光线极暗的路口，迎面开来一辆车，这时通过画面监控，要求能够在极黑的背景中清晰地看到很亮处的车牌号和车辆特征等。

因此，JVC的谭耀明认为，在现场安装过程中注意安装的角度、位置，可人为的避免一些较强的光线，另外还可通过抑制强光技术来解决。

各大品牌抢占市场先机
由于低照度摄像机能够在非常微弱的灯光下超过人眼的视力看清事物，它的理念和功能是被监控行业所认同的。因此，被业界多数人士认为是未来监控的必然趋势。在这样笃定的前景下，一些嗅觉灵敏的厂商们开始不遗余力地来开垦这块市场，以期抢占先机之势。比如一直力争让产品在市场上至少领先半年的三星光电子从2005年始，推出的每一款摄像机都带有低照度功能，以达到自己的产品能在任何时间、任何场合都有满意的成像效果。而像JVC、松下等一些国际高端品牌厂商也“吃定”了这块“蛋糕”，不仅有专业的低照度摄像机，更是将低照度功能集成到每一款摄像机产品中，以期让产品更有市场优势。

各生产厂商始终致力于提高摄像机的新技术，使其能够最大程度的满足应用要求。其中低照度摄像机是非常重要的一个分支，在一定程度上也体现了一个摄像机生产厂商的技术发展实力和发展方向。但伴随着摄像机微利时代的来临，低照度摄像机由于较高的价格也把市场范围缩小了不少，而能够采购此类摄像机的，也往往是一些有实力的用户。

但高价位也阻挡不了低照度摄像机在高端市场的占有量，低照度摄像机的市场份额也是越来越大，据三立视频科技的张治国透露，该公司低照度产品在其所有摄像机产品销量中已占到40%的比例。而据JVC的谭耀明估算，在该公司的销售领域内也已有60%的场所用到低照度摄像机。另外，从一些厂商提供的数据来看，低照度摄像机近年来的增长速度在15%-30%左右。

同时，由于技术门槛高，只有国外少数厂商掌握了低照度的核心技术，所以它的成本也不容易降下来。JVC的谭耀明表示，比较国产和进口低照度摄像机可以看出，国产的设备相对价格较低，工艺稍逊一筹；进口的设备性能好、价格高，认证的标准也都是国际上的标准。因此，在银行、道路等高端市场，国外品牌还是占主导地位，而国内厂商则定位于中低端市场。但近两年，国内厂商逐渐兴起，技术上和制造工艺上有所提高，市场占有率也在逐步提升。

应用范围日趋多元化
目前低照度摄像机用于道路监控的重点是高速公路收费监控系统，主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。尤其是在晚上，收费站工作人员需要看清车牌，而一般情况下，车灯打开后，路上的环境照度与车牌的照度形成了一定的动态范围，传统摄像机难以“看清”，所以对低照度摄像机的需求极大。

其次是电子警察系统，通过闭路电视监控和冲红灯自动摄录等手段，提高指挥中心的直观性、实时调动能力和对交通事故、意外事件的响应能力，以及增强查处违章的客观性，并对控制区域进行全面协调控制，提高车辆的通行能力。由于需要看清车牌，24小时监控，所以对低照度摄像机有了需求。

除了在一些较传统的监控领域，还有些情况在低照度环境下可能不方便外加光源的场所，比如在医院病房内，想要对医生或者值班护士进行绩效考核。如果在病房里加光源，就会影响病人休息，因此就需要用到低照度的摄像机。另外还有一些不合适外加光源的场所，比如监狱等特殊单位需要在隐蔽位置安装摄像机。

当下，低照度摄像机的应用已经不局限于CCTV的监控场合，包括某些设备制造行业、生物医疗以及科研军工等领域都有广泛的应用，比如三星光电子研究的终极超低照度摄像机，其照度值能达到0.000008Lux，该产品主要是用于医疗事业需要高清的领域。另外，某些领域除对产品指标特性的关注以外，对产品的外形尺寸也到了斤斤计较的程度。低照度摄像机的发展，不必只关注当前监控领域的需求，更应当听取其他行业的需求，解决低照度条件下可获取低噪声的图像，另外频谱的相应范围也可以做得更宽泛，以适应多领域的需要。

由于低照度摄像机的高成本，其价格也是让部分用户暂时无法接受，经常与甲方打交道的北京东英创新科技有限公司部门经理孙健指出，目前低照度摄像机在小区中的需求其实也较大，但其价格一直让用户望而却步。因此，技术不断提升是众厂家继续努力的方向，性价比的提高将会给用户带来福音。

结语
目前，低照度技术在逐渐走向成熟的同时，其技术上的瓶颈也日益突显出来。长期以来，中、高端市场应用到的低照度摄像机大多是来自日本、韩国、欧美等知名厂商的品牌，这主要得益于其掌握了低照度摄像机的核心技术。由于国外厂商自身拥有的关键技术，加上对技术开发的投入力度都相当大，新产品更新换代速度快，因而抢占了很大部分的市场份额。在低照度摄像机核心技术领域，进口厂商仍然占据了绝对的优势，目前还有相当数量的中国厂商采用向外采购核心零部件、再自行组装产品的模式生产，其中可能会增加一些外围电路设计、图像对比度、滤光片、AGC等自主技术，但是也只能改善小部分的效果。迈可视的徐晓明表示，不仅是低照度摄像，甚至在部分CCTV产品领域，核心技术仍然掌握在国外厂商手中，中国本土企业缺乏自主研发能力，于是中国厂商只能跟着国外走，短期内这种状况不会有明显的变化，中国企业可能要在5-10后才能真正掌握摄像机的核心技术。