低照度摄像机技术现况与突破

2012-01-01 21:11:16来源: CPS中安网
  目前市场上的低照度摄像机无论是厂商或是客户,对于低照度的定义大家说法不一,这也因为在国内的市场没有关于低照度统一的标准,但客户目前对低照的要求越来越高,要求24小时全天候监控,应用的环境也越来越复杂,这也给客户带来了一定的盲从,目前对低照环境下的成像应用主要有热成像,ICCD摄像机,EMCCD摄像机,CCD摄像机,以及目前正在日趋普遍应用的CMOS摄像机,和主动红外摄像机,星光级网络摄像机。

  1、红外成像:红外成像的夜间效果是比较好的,但只能局限于夜间,而且无法显示人眼正常的成像效果,对于显示的反白效果不是很多人都能接受,另外,现阶段,由于热成像摄像机的价格比较昂贵,在国内还处于推广阶段,只应到一些特殊领域,如军队、银行、武警和公安系统,森林防火。

  2、ICCD摄像机:是在CCD传感器前方加入了图像增强器,也可以说成前置放大,对弱光及弱信号的处理非常优秀,但价格也是相对较高,而且ICCD摄像机在强光环境下曝光极容易老化,甚至损坏,主要用于军事和一些特殊行业,如夜视导航,天文观测,医疗器械,光谱分析,生物工程等一些专用行业

  3、EMCCD摄像机:是在CCD传感器后方加入增益寄存器,也可以说成后置放大,分辨率与价格比较ICCD略有优势,但图像噪声相比ICCD要大一些,主要应用的也是一些科学上的应用

  以上三种低光成像摄像机的低照效果都是非常优秀的,但其独有的特定应该环境限制与较高的价格,目前民用还不能被大家接受

  4、CCD、CMOS摄像机CMOS摄像机:目前是在安防市场上应用的最多的低照度摄像机,下面将详细说明一下CCD与CMOS在低照环境下的差异与市场上主要提升低照效果的方法。

  由于CCD所有的像素使用的是单一的采样和放大器,而CMOS是每列相素都有自己独立的采样和放大器,由于多个放大器无法做到一致性,导致信号产生的Noise比CCD的的要大很多。在亮态下信噪比高的时候表现不明显,但在低照度下,有效信息弱,噪声信息即使不变,信噪比自然是CCD比CMOS好,在图像整体上看,CCD低照效果将优于CMOS(以上没有计算CCD,CMOS的像素感光面积,因为CMOS大部分都用microlens的方式弥补占空比,间接的增加单个像素的感光面积)

  市场上的大部分摄像机改善低照度成像效果的方法主要有以下几种:

  彩转黑技术,目前采用这一技术的非常多,可配合使用红外灯。转换技术有两种,一是采用红外滤光片和切换电路来进行彩色/黑白转换,白天把不可见红外光滤除,避免对色彩的干扰,夜晚让不可见红外光照射到传感器耙面,可以一定程度上提高摄像机的低照效果;另一种利用电子电路将彩色信号滤除掉,无需红外滤光片,此种方法只改善了低光下的彩色噪声问题,对低照效果改善不是很大。

  数字降噪技术,为了进一步提高低环境下的图像高度,往往是需要提高增益(AGC)但提高增益的同时,图像的亮度与噪声是一同提升的,所以从一些高档低照摄像机的数字降噪效果来看,能在低照的噪点过多的情况下,较好地改善图像的洁净度和清晰度,从而提升低照成像效果,但目前的数字降噪技术都是采用3D或2D技术,所以摄像机在降噪功能启动后还是会出现拖尾和动画感问题。

  帧累积的方式:市场上主流CCD目前市场上最好的2/3英寸CCD的摄像机的真实低照度在黑白模式也只有0.01lux, 但市场上还有些摄像机标称0.0001lux,或是更低,这些都采用帧累积的方式,是利用电脑记忆体的技术,连续将几个曝光不足的画面累积起来,得到一个较为明亮和清晰的图面,但这样就对高速运动物体无法扑捉,出现拖影(Smear)现像,无法看清物体

  所以目前的CCD与CMOS也只能满足特定环境下的,不是特别黑暗的低照监控。

关键字:摄像机

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2012/0101/article_4302.html
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