监控摄像机电子快门应用现状及技术解析

2012-07-30 20:19:43来源: 安防知识网

    对于隔行扫描系统来说,每一幅完整的画面都分别由奇数场和偶数场2幅画面组合而成,亦即每秒钟内一共有25个奇数场和25个偶数场,也就是50副画面,每一场CCD上都会累计电荷,如果能暂停若干场电荷的转移处理,使其光敏原件内部的电荷得以暂存,直到对某个场景进行多次感光后再进行电荷转移,由于这期间,电荷累积到较多的数量,无疑可以提高信号的强度进而提高画面亮度,但是这样做的后果是降低了摄像机的帧率,造成丢帧,所以,市面上以这种多场积累电荷方式提高照度的摄像机,通常只适合监控静止场景或者非运动场景,这样即使丢帧也基本看不出来。

    高速电子快门

    高速电子快门可以让摄像机清晰地拍摄高速运动的物体。普通摄像机在拍摄高速或者快速运动物体时会产生拖尾现象,这是因为,普通摄像机的电子快门速度不够快,即一个周期内CCD的感光时间太长,在DSP控制下使CCD上积聚电荷的这段时间内,物体在CCD上不同的感光位置都已经成了像,于是我们看到的画面就是模糊并伴有拖尾现象的物体。如何避免拖尾现象呢?在了解了拖尾产生的原因后,我们就很清楚,只要摄像机的电子快门的速度足够的快,以至于在每个周期的CCD的感光时间内(注意,周期不变,仍然是1/50秒),物体只会在CCD的一个位置感光,那么随后输出的这一帧图像上,物体就会成像在一个位置,如果每个成像周期内CCD的实际感光时间都是这么短,那么在输出的连续画面上,物体的运动就是清晰的。一般来说,只要每秒钟帧率达到15以上,图像的感觉就是连续的,一般PAL制式的帧率是25,所以图像的连续性可以得到保证。联系到现实生活中,我们经常能在电视上看到关于子弹或者导弹飞行的画面,这些画面的拍摄就是采用高速摄像机,子弹的飞行轨迹相当清晰,摄像机的高速快门起到了重要的作用。

    补光辅助

    电子快门速度的加快,导致CCD的感光时间大大缩短,后果就是电荷积累量严重不足,造成画面变暗,这几乎是个不可调和的矛盾,如果要解决的话,只能采取补光的办法,交通卡口的原理就是如此。

    交通卡口所使用的摄像机具有高速电子快门功能,此功能保证拍摄高速行进的车辆时,由于电子快门速度足够的快,每一时间车辆都只在CCD的一个位置成像,所以车辆运动轨迹是清晰的但是较为暗淡,同时,当地面的电磁线圈感受到车辆超速时,把此信号反馈给补光灯,补光灯瞬间点亮,CCD在允许的感光时间内接受到大量的物体反光,积累的电荷数迅速增加,那么补光灯点亮的那一帧画面中,车牌就是清晰可见的,这就是我们在路口经常可以看到有些灯瞬间闪烁的原因,当然补光灯何时闪烁完全可以由控制终端的软件控制,车辆不超速的时候也可以补光,在任何需要的时候摄取明亮清晰的车辆照片。

    所以,拍摄高速或快速运动的物体时,一般倾向选用高速电子快门摄像机,其可以清晰地显示出物体的运动过程,非常适于拍摄人员跑步或者车辆行进画面。

    自动光圈效果

    自动电子快门还能实现自动光圈的效果,光圈如果开得比较小,自动电子快门就会自动调节到慢速状态,增加CCD感光时间从而增加画面的亮度,但是不可避免地会造成图像拖影现象;相应的如果光圈开得过大,进光量过多,造成画面很亮,那么自动电子快门就会自动调节到快速状态,减少CCD的实际感光时间,减少CCD上的电荷积聚量,平衡画面的亮度。

    宽动态摄像机

    目前市面上成熟的宽动态摄像机通常使用CCD二次或多次感光的方式成像,在明暗对比强烈的场合,摄像机首先用正常快门速度对场景曝光。这时,由于正常快门速度较慢,画面中较暗的物体将会正常成像,但是由于感光时间较长,场景中明亮的物体将显得亮度偏大,然后,摄像机用较快的快门再曝光一次,此时CCD感光时间不足,明亮物体的成像比较合适,但是原场景中较暗的物体将更暗,借助摄像机的DSP功能会把二副画面切割后组合起来,最终形成一幅原场景中明暗各部分物体亮度都比较合适的图像输出。

    由于宽动态摄像机不可避免地使用到正常速度的电子快门,所以在拍摄快速物体时就会产生拖尾,因此,不适合当作交通卡口摄像机使用,只适合用在小区门口等场合,这类场合车辆行进速度不快,同时由于夜间车灯和车牌的明暗对比相当强烈,而这恰恰正是宽动态摄像机适宜的应用场合。

 

关键字:摄像机

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2012/0730/article_4672.html
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