低照度摄像机技术看点与应用领域分析

PUXIN 作者: 来源:IT168 2012-03-25 [评论]

   近年来,伴随CCD和DSP技术的日趋进步,低照度摄像机虽然日趋成熟稳定,并在不少领域中使用,但行业专家认为低照度摄像机并非是市场主流,只有在一些特定的情况下被应用,如添加光源成本较高或不便于安装光源的情况下,低照度摄像机才能发挥作用。

    低照度摄像机技术

    摄像机中最为核心的部件为图像传感器CCD,即电荷藕合器件,而低照度摄像机的最低照度其实是CCD对环境光线的敏感程度,是正常成像所需最暗光线。而照度的单位是勒克斯(Lux),数值越小,需要的光线越少,摄像机越灵敏。

    目前市场应用最多两种CCD是日本索尼的SuperHADCCD和Ex-viewHADCCD。这两者结构中,在CCD的每个像素上都定位有OCL镜头,该镜头是使光线集中的拍摄感光区域,令感度提高。而ExviewHAD在此基础上更进一大步,使OCL拥有接近零间隙结构,有着更低的SmearLevels,其运用专利技术将CCD每一像素的开口率提高,这令小孔累积层收到最大数量的光线,进而达到更低照度的要求。采用Ex-viewHADCCD的摄像机,对外界光线的敏感程度会大大提高,其感度可以提高到普通摄像机的4倍。

    同样像素下CCD的尺寸越大其感光度越好,市场上监控用摄像机的CCD的尺寸一般为1/4"和1/3"。当然,影响摄像机低照度的还有以下几个主要方面。

    帧累积技术

    1、DSS和Sense-up功能

    在LG的Sony主芯片的老型号下主要是DSS(DigitalSlowShutter数字慢快门),LGXDI的新型号下为Sense-up(低感度适应)。此类摄像机又称为(画面)累积型摄像机,其获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式增加CCD在单帧图像的曝光量,从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度。这种方式也可以获得较低的照度指标,但是需要降低图像的连贯程度,所以选择这种摄像机时要注意尽可能不要同云台一起使用,否则会造成丢失画面的现象。

    2、帧累积下的噪点放大

    帧累积获得低照度同时会将噪点同时放大,如果配合降噪技术使用,图像效果会更好,如LGXDI系列型号下的3D-DNR(三维数字降噪)功能,XDI通过DSS技术、3D-DNR技术、以及独有的AGC控制机制,在低照度环境下不仅能使画面变得更亮,并优化移动物体,降低噪声,完美应用于低照度下的监控。

    AGC(自动增益)

    相同环境下,摄像机最大增益越大,获得的图像也就越亮,测到的最低照度也就越低,LG测试最低照度规格时为AGC(自动增益)打开状态。

    光圈

    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。

    双滤光片技术

    DAYMode彩色模式下的OLPF和NIGHTMode黑白模式下的DummyGlass的自动切换。

    目的是在夜间接受更多的红外光,提高最低照度;白天减少红外光的采集,降低红外光对彩色信号的干扰。采用ExviewHADCCD的摄像机,即使在非常暗的环境下,这种摄像机通常可以看到人眼看不到的物体,这一技术的出现受到了监控市场的欢迎,对各种光照环境下均可表现出最佳的效果,特别是配合专用的红外照明设备,可以得到高清晰度的黑白图像,实现零照度的监控(完全无光的情况下)。在近红外760mm-1100mm的近红外区域,如果配合合适波长的红外照明,就可以实现清晰的黑白图像。

    低照度摄像机应用领域

    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。

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