低照度摄像机: 视频监控新焦点

2015-07-22 20:25:03来源: 安防知识网 关键字:视频监控
    近年来,随着视频监控朝着数字化、智能化、网络化技术的迅猛发展,低照度摄像头的应用也开始呈现多元化发展。人们试图去追求更清晰、及时、准确和便捷的监控设备的同时,也给安防企业带来了新的挑战及机遇。

  低照度摄像机技术简述

  对于视频监控应用来讲,低照度性作为高清摄像机重要的性能指标之一,也通常会作为产品选型的参考标准之一。低照度摄像机,简单来说,是指在光照较暗的情况下仍然可以获得比较清晰图像的摄像机,主要是通过选用具有高感光度特征的CCD/CMOS 图像传感器芯片采用双滤光片切换机构和彩转黑方式实现日夜型图像转换,在编码过程中通过低照度图像降噪图像增强等技术处理实现。在安防行业中,一般认为,照度指标低于0.1Lux(F1.2,AGC ON,30IRE)的摄像机,即可称为低照度摄像机。最低照度其实也就是摄像机对亮度灵敏程度的一个指标,其数值越小,说明摄像机灵敏度越高,性能越好。

  照度是用Lux表示。0Lux表示在没有光线情况下也能拍摄,一般摄像机照度大都在0Lux—1Lux之间。通常来说,当Lux值在0.001的时候,基本已经达到星光级照度。最低照度值是在一定的条件下测定的,且结合相应的量侧条件和标准来比较和衡量,仅凭给出的最低照度值,不能判断出摄像机得具体表现。衡量最低照度指标的标准主要包括通光量参数(F值)、光源色温参数、视频电平振幅IRE等级。F值为镜头焦距光圈直径的比值,比值越小,则光圈越大,通光量越大,所需的照度越低。

  此外,用户在选择摄像机产品时如何参考摄像机参数上的最低照度呢?枪机最低照度值的完整表述方式通常是:彩色0.05Lux@(F1.2,50IRE,AGC ON);黑白0.005Lux@(F1.2,50IRE,AGC ON)。首先,有彩色和黑白两种模式下的照度值,黑白模式下摄像机灵敏度会更高,因此最低照度一般要比彩色模式下低一个数量级;其次,还需比较摄像机所使用镜头的F值、视频电平振幅等级、AGC的状态,唯有当这些条件相同时,比较两个摄像机的低照度的值才有意义;最后,还需注意的是当红外摄像机开启红外灯时,通常认为它的照度值是0Lux。

  低照度摄像机的三种实现方式及其原理

  随着科技的发展与革新,低照度摄像机技术也在不断地进步。低照度摄像机的实现方式简单分为以下三种:电子日夜型摄像机、慢快门摄像机与专业超低照度摄像机

  电子日夜型摄像机,也称电子彩转黑摄像机,采用电子线路切换,不管在白天或是黑夜条件下,都支持传感器的同步切换,将彩色图像与黑白图像转换,以提升低照度状态下的感光效果。这种方式是目前应用最广的一种方式。

  慢快门摄像机,又称帧累积摄像机,主要是通过延长曝光时间来提升图像画面亮度。开启慢快门功能之后,虽然可以获得较清晰的图像,但因受慢快门的影响,只要摄像机的快门慢到4倍以上,在监视器上就可以看到比较明显的图像拖影。因此慢快门摄像机常常被用于禁止红、紫外线破坏的博物馆、夜间生物活动观察、夜间军事海岸线监视等静态场景的监视,而不适合用在动态监控环境。

  专业超低照度摄像机,主要是提升摄像机图像传感器的感光度,通过使用高性能的传感器、结合DSP的图像效果处理,来提升摄像机在微弱光线下的成像质量,实现在极低照度下的清晰彩色图像。随着图像传感器芯片制造工艺精度的不断提升,加上DPS图像传感器每个像素中因为包含很多个晶体管而带来的有效感光面积过小的弊端将被逐步克服,所以在多种复杂的环境中,这类摄像机仍能保证不仅白天清晰的画面,同时黑夜也能清晰可见。因此被称为真正的彩转黑摄像机。

  低照度摄像机的应用领域

  当下,低照度摄像机的应用已经不局限于一些较为传统的监控领域,森林、医院等光照不理想的环境,一般也会安装低照度摄像机;还有一些又不宜外加光源得场所,例如医院病房,为了保证病人休息,不方便通过补光等方式来提高环境照度,只能在摄像机性能上改进,所以需要安装低照度摄像;还有一些没有条件加光源的场所,也需要使用低照度摄像机。例如工厂、工地、油田、货场等监控面积大,又没有路灯的场所,普通摄像机不能保证其监控效果,只有采用低照度摄像机,才能保证有效的监控效果。

  而伴随着平安城市的建设,低照度摄像机也广泛应用在金融、文博、酒店、写字楼、住宅小区、平安村居、校园、港口、高速公路、街道等需要满足24小时连续监控的场所,要得到较好的视频监控效果,亦需要安装高品质的低照度摄像机。例如,在高速道路监控中,需要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。尤其是晚上,车灯打开后,路上的环境照度与车牌的照度形成一定的动态范围,使用传统摄像机将难以识别车牌,所以对低照度摄像机的需求极大。

  在视频监控网络化大潮的推动和市场需求的驱动下,低照度摄像机获得了实实在在的突破。低照度摄像机可满足多种场合应用,尤其是在弱光和低照度等特殊场合,相信在不久的将来低照度摄像机将凭借其独特的优势大量应用在各种各样的实际项目中。

  低照度摄像机的未来发展方向

  人们对于高清的追求是永无止境的,因此未来的摄像机肯定还会向着更低照度方向发展。随着图像传感器芯片制造工艺的进步,一定会出现既能满足高清监控,又具备较好低照度监控效果的图像传感器。因此,相对于传统的摄像机,低照度的摄像机优势已很明显,但其一样存在缺陷,而对于低照度摄像机未来的发展,主要集中在产品性能和产品功能这两个方面。

  产品性能的提升,主要在于灵敏度更高的感光器件(目前摄像机常用的感光器件主要有CCD和CMOS两种),未来源头芯片厂家不断地提高图像传感器的性能,让传感器组件接受和适应更宽的光谱范围;其次是采用更优秀的DSP技术,DSP性能可在慢快门,数字降噪等方面提高,通过DSP对信号优化、图像降噪、灵敏度的提升来实现视频监控摄像机性能的跨越。

  产品功能则更多的是结合实际需求来实现,比如在实际应用中,彩转黑之后容易虚焦,则需引入自动后焦调节(ABF技术)、步进电机驱动的ICR双滤光片技术(一块滤光片负责滤除红外光,另一块负责光学补偿)。再如低照度摄像机和红外灯协同工作时,容易出现频繁日夜切换等问题,需要红外侦测锁定技术、光敏开关测光技术等等,来稳定彩转黑摄像机转换的性能。

关键字:视频监控

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2015/0722/article_8657.html
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