星光级低照度摄像机技术探讨

2017-03-15 14:12:43 来源:安防知识网
技术/方案频道文章B

[摘要] 据统计,在所有的犯罪案件中,夜晚犯罪率高达74.3%。昏暗的光线、车前强光照射等恶劣条件,极大地干扰夜间监控效果,催化了犯罪行径。针对夜间监控,目前市面上主要应用的是红外摄像机、激光摄像机以及星光级低照度摄像机。红外与激光摄像机性价比较高,但缺陷也同样明显,如能耗大、散热不佳、照射范围小等等。因而,星光级低照度摄像机凭借其强大的夜间监控效果,逐渐成为了安防市场的宠儿。

  

  文/赵闻宇 苏州科达科技股份有限公司

  网络监控摄像机多种多样,从形态来说,有枪机、球机、半球机;从功能来说,有红外、防爆、感知型摄像机,但无论如何区分,作为安防监控摄像机,第一要求就是“看得清”。

  据统计,在所有的犯罪案件中,夜晚犯罪率高达74.3%。昏暗的光线、车前强光照射等恶劣条件,极大地干扰夜间监控效果,催化了犯罪行径。针对夜间监控,目前市面上主要应用的是红外摄像机、激光摄像机以及星光级低照度摄像机。红外与激光摄像机性价比较高,但缺陷也同样明显,如能耗大、散热不佳、照射范围小等等。因而,星光级低照度摄像机凭借其强大的夜间监控效果,逐渐成为了安防市场的宠儿。
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  一、影响摄像机低照度的四大因素

  低照度摄像机,主要受镜头、图像传感器、后端图像处理技术等因素的影响,是指在光照较暗的情况下(即低照度)仍然可以获得比较清晰图像的摄像机。目前安防行业通常将前端摄像机分为四个等级,当最低照度值达到甚至低于0.0001Lux的时候,便达到了“星光级”的超低照度摄像机。

  1、图像传感器

  影响摄像机低照度的,首先是传感器的选择。众所周知,同样尺寸的图像传感器,像素越高,分配到每个像素的感光面积就小,低照效果就越差;拿200万像素的高清摄像机来说,如果使用与30万像素模拟摄像机同样大小的传感器,那平均每一个像素的感光面积只有模拟摄像机的1/8,其高清画质在夜间反而会更加惨不忍睹。

  所以,星光级低照度摄像机,一般会采用靶面尺寸较大的成像传感器:相同像素的摄像机,靶面尺寸越大,每个像素吸收到环境中的光线就会越多;单位面积的进光量,是体现传感器低照度性能的决定因素。

  2、大光圈镜头

  镜头是摄像部件的重要组成部份,它在低照监控应用技术上的作用是为摄像机聚焦被摄目标的光线,这里的低照应用与技术关键在于镜头的口径越大其进光量也会越大,也就是镜头光圈的增大可有效提升进光量,从而使摄像机获得理想的低照度效果。

  3、处理芯片

  低照度环境还会给图像带来噪声,从而图像的清晰度,这就需要有性能足够强大的处理芯片,来搭载自动增益、数字降噪等关键技术。

  自动增益,能够将低照度下图像的亮度维持在理想状况,控制噪声的大小;数字降噪技术,则能够过滤噪声,显示较为纯净的画面,看清更多的图像细节。强大的处理芯片搭载的关键算法,对原始裸数据进行“雕琢”后 ,才能呈现给用户最好的图像效果。

  4、低照度增强算法

  使用相同的处理芯片,也不一定就能取得同样的降噪、增益效果。以降噪为例,降噪处理不当,会造成图像严重的雾感、拖影、细节损失等现象。而对于伽马数值设置,过高会使画面的对比度增强、画面变暗、画质通透,但会丢失细节;数值设置过低,又会使图像变亮、细节增加,但是画质通透度变差。所以即使基于相同的硬件平台,产品的最终效果也各有不同,这其中就体现了不同厂家的研发实力。

  二、星光级道路监控一体化摄像机

  苏州著名安防企业推出了星光级道路监控一体化摄像机——IPC123-EN。该款产品将星光级照度摄像机,与护罩、专用镜头、补光灯集成起来,实现一体化交付。其内置的LED补光灯,可对车牌进行补光,在照明一般,甚至是无照明的城市次干路、支路以及园区道路上使用,也能清楚分辨车牌。
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  同时,该款摄像机预置了车牌模式,提供4种车速区间的参数。调试人员再也不用担心设置快门、增益、降噪等参数的繁琐程序,只需判断监控场景内的平均车速大概是多少,选择对应的车速即可一键设置参数。

  三、低照度摄像机的发展趋势

  从低照度摄像机目前的发展趋势来看,可以分为横向及竖向两个大方向,横向发展即加强前端摄像机的智能化;而竖向发展即追求摄像机达到更低的照度值及更好的图像效果。

  1、智能化

  从目前来看,智能分析前端化,已经成为安防监控的一种趋势。如果在星光级低照度摄像机的基础上,加上智能分析功能,就能在凌晨、黄昏等光线不太理想的时段,检测、识别出视野范围内所有运动目标,并对人车进行分类,输入如颜色、方向、速度等丰富的语义信息,大大提高夜间犯罪案件的破案率。

  此外,从技术层面上讲,设计专门的芯片来负责智能分析工作,并不会影响星光级低照度摄像机的成像效果,反而可以进一步提升摄像机的适用范围,实现对客户的增值。

  2、更低照度

  目前安防行业通常将前端摄像机分为四个等级:

  普通级摄像机,一般照度值均大于0.1Lux;

  低照度摄像机,照度值范围在0.1Lux至0.01Lux之间的摄像机;

  月光级摄像机,照度值范围在0.01Lux至0.001Lux间;

  “星光级”的超低照度摄像机,最低照度值达到甚至低于0.0001Lux的时候。

  追求更低照度,无疑是业界普遍追求的目标。但,当目前的技术尚不能达到更低照度之时,能达到更好的成像效果也是低照度摄像机技术发展的一大进步。

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[责任编辑:宋笑旭]

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