全天候監(jiān)控首選 低照度攝像機(jī)全面解析

標(biāo)簽：低照度  AGCON

在“平安城市”項(xiàng)目、金融、文博、酒店、寫(xiě)字樓、住宅小區(qū)、平安村居、校園、港口、高速公路、街道等安防監(jiān)控場(chǎng)合，對(duì)攝像機(jī)的性能要求越來(lái)越高，由于常規(guī)型攝像機(jī)難以滿足24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控的需求，低照度攝像機(jī)隨即成為了24小時(shí)監(jiān)控的首要選擇。

什么是低照度攝像機(jī)

低照度攝像機(jī)，從名字上就可以看出，是指在光照較暗的情況下(低照度)仍然可以獲得比較清晰圖像的攝像機(jī)。在安防行業(yè)中，一般認(rèn)為，照度指標(biāo)低于0.1Lux(F1.2，AGCON，30IRE)的攝像機(jī)，就可以稱(chēng)作為低照度攝像機(jī)。

按照傳統(tǒng)的叫法，低照度攝像機(jī)又可以分為“星光級(jí)”、“月光級(jí)”兩個(gè)大類(lèi)，粗略講，照度低于0.01Lux(F1.2，AGCON，30IRE)的攝像機(jī)，叫做“星光級(jí)低照度攝像機(jī)”，照度在0.1Lux～0.01Lux(F1.2，AGCON，30IRE)之間，叫做“月光級(jí)低照度攝像機(jī)”。當(dāng)然，上述劃分業(yè)內(nèi)沒(méi)有明確的定義，或還會(huì)有差異，但無(wú)妨成為行業(yè)約定的共識(shí)。

行業(yè)中稱(chēng)謂的低照度攝像機(jī)，除機(jī)械式彩轉(zhuǎn)黑(也叫做ICR)外，現(xiàn)在還會(huì)包括半球、一體機(jī)、球機(jī)及常規(guī)型槍機(jī)。

攝像機(jī)的低照度指標(biāo)是評(píng)價(jià)攝像機(jī)靈敏度的參數(shù)，該數(shù)字越小攝像機(jī)靈敏度越高，低照度性能也越好，上面講到的0.1Lux(F1.2，AGCON，30IRE)，不僅僅有“0.1Lux”這個(gè)照度指標(biāo)，而且還有附加限制條件：F1.2、AGCON、30IRE，為什么要有這些限制條件呢?就是為了保證對(duì)攝像機(jī)成像效果評(píng)判的公正性、一致性和有效性。

F1.2表示攝像機(jī)達(dá)到低照度時(shí)，其要求鏡頭光通量的大小(F值，光通量，以鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值來(lái)衡量，F(xiàn)值越小，光圈越大，到達(dá)CCD的光通量就越大。所以在焦距f相同的情況下，F(xiàn)值越小，表示鏡頭越好)。

AGCON表示攝像機(jī)自動(dòng)增益開(kāi)啟時(shí)的狀態(tài)。

30IRE表示攝像機(jī)的視頻輸出在監(jiān)視器上達(dá)到最低等級(jí)圖質(zhì)(標(biāo)準(zhǔn)圖像是100IRE或者700毫伏;30IRE時(shí)為210毫伏，即最底等級(jí)，比30IRE再低是無(wú)用圖像)。除了這里明確寫(xiě)出的限制條件，實(shí)際上，還有一個(gè)隱含的條件，即攝像機(jī)的電子快門(mén)，是默認(rèn)的1/50s(在PAL制式下)，因?yàn)橹挥性谶@些條件下，作出的評(píng)判才具有可比性和公正性。

經(jīng)常可在一些攝像機(jī)的技術(shù)指標(biāo)上，只看到一個(gè)“0.0001lux”的字樣，低照度值寫(xiě)得很低，但是后面的附加條件一個(gè)也沒(méi)有，所以實(shí)際上不清楚該攝像機(jī)是否真正的低照度，或許只是虛假的宣傳而已。

為什么需要低照度攝像機(jī)

在“平安城市”項(xiàng)目、金融、文博、酒店、寫(xiě)字樓、住宅小區(qū)、平安村居、校園、港口、高速公路、街道等場(chǎng)合，對(duì)攝像機(jī)性能要求比較高，由于常規(guī)型攝像機(jī)難以滿足24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控的需求，所以低照度攝像機(jī)成為首要選擇。這些應(yīng)用中，例如“平安城市”項(xiàng)目，夜間光照不足，又不可能大規(guī)模安裝補(bǔ)光照明設(shè)施，在這樣的情況下，要得到較好的監(jiān)控效果，就需要安裝高品質(zhì)的低照度攝像機(jī)，既能保證監(jiān)控效果，又能簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)較好的可靠性和較低的成本。

除了上述這些傳統(tǒng)的監(jiān)控領(lǐng)域，森林、醫(yī)院等地方，一般也會(huì)安裝低照度攝像機(jī)，這些場(chǎng)合，環(huán)境光照不理想，但又不宜外加光源，例如醫(yī)院，為了保證病人休息，不方便通過(guò)補(bǔ)光等方式來(lái)提高環(huán)境照度，就只能在攝像機(jī)性能上想辦法，所以需要安裝低照度攝像。

還有一些場(chǎng)所，沒(méi)有條件加光源，也需要使用低照度攝像機(jī)。例如一些工地、油田、廠區(qū)、貨場(chǎng)等室外場(chǎng)所，監(jiān)控面積大，又往往沒(méi)有路燈，這種情況下，采用普通攝像機(jī)就不能保證監(jiān)控效果，也需要采用低照度攝像機(jī)，才能保證有效的監(jiān)控效果。

總之，低照度攝像機(jī)要主要依靠自身的性能來(lái)實(shí)現(xiàn)在微弱光線下獲得較好的監(jiān)控效果，使其對(duì)對(duì)外部環(huán)境依賴(lài)較小，對(duì)于特殊場(chǎng)合，夜間能實(shí)現(xiàn)隱蔽監(jiān)控。由于對(duì)低照度攝像機(jī)可靠性、性能要求都比較高，因此價(jià)格也相應(yīng)高于普通攝像機(jī)，用戶預(yù)算也應(yīng)該要比較高些。

低照度攝像機(jī)分類(lèi)和技術(shù)原理

隨著應(yīng)用需求的不斷拓展，低照度攝像機(jī)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，曾出現(xiàn)過(guò)三種技術(shù)的低照度攝像機(jī)：電子日夜型攝像機(jī)、慢快門(mén)攝像機(jī)、專(zhuān)業(yè)超低照度攝像機(jī)(一般是ICR機(jī)械彩轉(zhuǎn)黑類(lèi)型)。

電子日夜型攝像機(jī)，又叫電子彩轉(zhuǎn)黑攝像機(jī)，它是利用電子線路切換將彩色圖像轉(zhuǎn)換為黑白，以提升低照度狀態(tài)下的感光效果。

慢快門(mén)攝像機(jī)，又叫幀累積攝像機(jī)，是通過(guò)延長(zhǎng)曝光時(shí)間來(lái)提升圖像畫(huà)面亮度，這樣的攝像機(jī)打開(kāi)慢快門(mén)功能時(shí)，輸出的圖像不是實(shí)時(shí)圖像，只要攝像機(jī)的快門(mén)慢到4倍以上，在監(jiān)視器上就可以看到比較明顯的圖像拖影。慢快門(mén)攝像機(jī)不是通過(guò)機(jī)器的硬件性能來(lái)提升圖像效果，而是通過(guò)犧牲圖像的實(shí)時(shí)性，來(lái)提升低光照?qǐng)龊舷碌膱D像清晰度。但是對(duì)于監(jiān)控而言，重要的恰恰在于清晰、連貫、實(shí)時(shí)的圖像，因此幀累積慢快門(mén)攝像機(jī)常常被用于對(duì)靜態(tài)事物的監(jiān)視，而不建議用在非靜態(tài)應(yīng)用。

專(zhuān)業(yè)超低照度攝像機(jī)(一般是ICR機(jī)械彩轉(zhuǎn)黑類(lèi)型)，通過(guò)采用高性能的CCD、專(zhuān)業(yè)的低照度電路設(shè)計(jì)、ICR濾光片切換機(jī)構(gòu)等硬件方式，來(lái)提升攝像機(jī)在微弱光線下的成像質(zhì)量，保證畫(huà)面實(shí)時(shí)、清晰的輸出。這類(lèi)攝像機(jī)的CCD采用先進(jìn)的工藝，感光性能比前一代CCD有1.5倍左右的提升，再加上DSP方面的性能提升，總體性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)前面兩類(lèi)攝像機(jī)，被稱(chēng)為真正的彩轉(zhuǎn)黑攝像機(jī)。

低照度攝像機(jī)的未來(lái)發(fā)展

低照度攝像機(jī)的發(fā)展主要集中在產(chǎn)品性能、產(chǎn)品功能這兩個(gè)方面。

產(chǎn)品性能的提升，主要依靠更優(yōu)秀的感光器件，例如SONY的SuperHADIICCD，其次是采用更優(yōu)秀的DSP技術(shù)，通過(guò)DSP的信號(hào)優(yōu)化、圖像降噪、整機(jī)靈敏度提升來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)性能的跨越。

產(chǎn)品功能則更多是結(jié)合實(shí)際需求來(lái)實(shí)現(xiàn)：

例如在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)彩轉(zhuǎn)黑之后容易虛焦，所以引入自動(dòng)后焦調(diào)節(jié)(ABF技術(shù))、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的ICR雙濾光片技術(shù)(一塊濾光片負(fù)責(zé)濾除紅外光，另一塊負(fù)責(zé)光學(xué)補(bǔ)償)。

又如低照度攝像機(jī)和紅外燈協(xié)同工作時(shí)，容易出現(xiàn)頻繁日夜切換等問(wèn)題，所以AMPON開(kāi)發(fā)了紅外偵測(cè)鎖定技術(shù)，還有一些廠家開(kāi)發(fā)了光敏開(kāi)關(guān)測(cè)光技術(shù)等等，來(lái)保障彩轉(zhuǎn)黑攝像機(jī)轉(zhuǎn)換性能的穩(wěn)定。[!--empirenews.page--]

低照度攝像機(jī)提升效果最合理的做法，是用硬件來(lái)提升產(chǎn)品性能，例如通過(guò)在CCD、DSP方面的努力，實(shí)打?qū)嵉靥嵘驼斩刃Ч?。而?duì)于延長(zhǎng)曝光時(shí)間(慢快門(mén))或稱(chēng)幀累積技術(shù)來(lái)提升低照度效果的方法，往往會(huì)帶來(lái)不理想的效果。如采用慢快門(mén)，由于曝光時(shí)間延長(zhǎng)，使畫(huà)面亮度提升，看起來(lái)是提高了低照度效果，實(shí)際上拍攝到的圖像細(xì)節(jié)模糊不清，所以延長(zhǎng)曝光時(shí)間的做法，是不可取的。有些產(chǎn)品把出廠的默認(rèn)亮度值提高到120IRE(大于標(biāo)準(zhǔn)值100IRE、700毫伏)，常常是夜間亮度好，白天曝光過(guò)度，監(jiān)控質(zhì)量變差。

最后要說(shuō)的就是數(shù)字降噪，這是一種很有效的抑制噪點(diǎn)的方式，就是通過(guò)數(shù)字處理，可以降低雜波，突出想要的監(jiān)控信息主體，攝像機(jī)性能將有很大提升。

低照度攝像機(jī)對(duì)其重要的配套器件----鏡頭有較高的要求，例如優(yōu)質(zhì)的鏡頭，其F值能做得較小，即通光量較大;又如彩轉(zhuǎn)黑攝像機(jī)需要采用感應(yīng)紅外鏡頭，它最大的優(yōu)勢(shì)是白天和夜間聚焦一致，不會(huì)出現(xiàn)彩轉(zhuǎn)黑虛焦的情況。這是因?yàn)樗捎昧朔乔蛎骁R片和特殊的玻璃材質(zhì)，所以能消除聚焦誤差，實(shí)現(xiàn)日夜聚焦一致，而這個(gè)性能，對(duì)于彩轉(zhuǎn)黑攝像機(jī)至關(guān)重要。