低照度攝像機(jī)類別及技術(shù)特點(diǎn)
目前對(duì)低照度的定義眾說(shuō)紛壇,莫哀一是。彩色攝像機(jī)從0.0004LUX~1LUX,黑白攝像機(jī)從0.0003~0.1LUX均有(若搭配紅外線,則均可達(dá)到0LUX)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,照度能低到多少,不僅要看鏡頭的光圈大小(F值),更要看是在什么條件限制下才能出現(xiàn)所標(biāo)示的LUX值,否則的話只是流于數(shù)字表面便無(wú)任何實(shí)際意義。以光圈大小(F值)而言,光圈愈大則其所代表的F值愈小,所需的照度愈低。另外電子靈敏度(ELECTRONTC、SENSITIVITY)是否提高?單一畫(huà)面累積幀數(shù)為多少?紅外線是ON還是OFF?····等等都應(yīng)了解清楚,才不致被規(guī)格所標(biāo)示的照度數(shù)值所混淆。
低照度攝像機(jī)按在中國(guó)市場(chǎng)的演進(jìn)過(guò)程分為:
一、白天彩色/晚上黑白攝像機(jī)(晝夜型攝像機(jī)COLOR/MONO)
此類攝像機(jī)目前在市場(chǎng)上仍有其特定的需球群,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在美國(guó)締佳推出DIS888C微光夜視攝像機(jī)PC~360D之前,夜視攝像機(jī)一直以此類型攝像機(jī)位夜視主流產(chǎn)品。晝夜型(COLOR/MONO)攝像機(jī)的照度在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上最低標(biāo)示數(shù)值甚至為0LUX,因此有些用戶不免產(chǎn)生疑惑:“攝像機(jī)乃光學(xué)原理制成,0照度下如何成像?”白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO)攝像機(jī)是利用黑白影像對(duì)紅外線感度較高的特點(diǎn),在一定的光源條件,利用線路切換的方式將影像由彩色轉(zhuǎn)為黑白,以便于搭配紅外線.在彩色/黑白線路轉(zhuǎn)換的技術(shù)演進(jìn)過(guò)程中,早期像PHILIPS(飛利浦)、IKEGAMI(池上)、日本JVC曾采用2顆SENSOR(1顆彩色、一顆黑白)公用一組電路再行切換,目前此類攝像機(jī)已采用單一CCD(彩色)設(shè)計(jì),在白天或光源充足時(shí)為彩色攝像機(jī),當(dāng)夜晚降臨或光源不足時(shí)(一般在1LUX~3LUX)即利用數(shù)位電路將彩色信號(hào)消除掉,成為黑白影像,且為了搭配紅外線,這就拿掉了彩色攝像機(jī)不可缺的紅外線濾除器,此種做法雖可在夜晚達(dá)到“低照度“的目的,白天卻有影像模糊,色彩不自然的缺點(diǎn),并且攝像機(jī)的攝像舉例會(huì)受到紅外燈照射距離的限制。據(jù)廠商表示,為了彌補(bǔ)此一缺點(diǎn),日本SANYO曾推出利用馬達(dá)控制濾光片開(kāi)合(即隨著彩色/黑白影像的切換,開(kāi)合濾光片)的機(jī)種,但此機(jī)種已在市場(chǎng)消失。然而COLOR/MONO攝像機(jī)是否屬于“低照度”攝像機(jī),仍相當(dāng)具爭(zhēng)議性,專家指出:真正的“低照度攝像機(jī)”應(yīng)指攝像機(jī)本身(所采用的元件技術(shù))可達(dá)到的功能,而白天彩色/晚上黑白的攝像機(jī)因受限于CCD感度,本身并無(wú)法改變,只是利用線纜切換及搭配紅外光的方式將功能提升,不能不算是低照度攝像機(jī)。
二、低速快門(mén)攝像機(jī)(SLOW/SHUTTER)
此類攝像機(jī)又稱為(畫(huà)面)累積性攝像機(jī),是利用電腦記憶體的技術(shù),連續(xù)將幾個(gè)因光線不足而較顯模糊的畫(huà)面累積起來(lái),成為一個(gè)影像清晰地畫(huà)面,運(yùn)用SLOWSHUTTER技術(shù)降低攝像機(jī)照度至0.008LUX/F1.2(*128),并且畫(huà)面能夠累積的幀數(shù)(128幀)是屬于甚至包括進(jìn)口品牌在內(nèi)的領(lǐng)先水平。此類型低照度攝像機(jī)適用于禁止紅、紫外線破壞的博物館,夜間生物活動(dòng)觀察,夜間軍事每SHUTTER技術(shù)的攝像機(jī)才是真正的低照度攝像機(jī)。[nextpage]
三、超感度攝像機(jī)
超感度攝像機(jī),又稱24小時(shí)攝像機(jī),為過(guò)去全世界最熱門(mén)的機(jī)種,其彩色照度可達(dá)0.05LUX,黑白則可達(dá)0.003-0.001LUX(亦可搭配紅外線已達(dá)0LUX),不僅能有清晰地辨識(shí)影像,更能實(shí)時(shí)連續(xù)的傳送畫(huà)面。此類型的攝像機(jī)主要是采用SONY元件廠推出EXVIEW/HAD/CCD每一畫(huà)素的開(kāi)口率提高,進(jìn)而達(dá)到更低照度的要求。
四、超寬動(dòng)態(tài)
超寬動(dòng)態(tài)是在非常強(qiáng)烈的對(duì)比下讓攝像機(jī)看到影像的特色。寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)比傳統(tǒng)只具有3:1動(dòng)態(tài)范圍的攝像機(jī)超出了幾十倍。自然光線排列成從120,000lux到星光夜里的0.00035lux。當(dāng)攝像機(jī)從室內(nèi)看窗戶外面,室內(nèi)照度為100lux,而外面風(fēng)景的照度可能是10,000lux,對(duì)比就是10,000/100=100:1。這個(gè)對(duì)比人眼能很容易地看到,因?yàn)槿搜勰芴幚?000:1的對(duì)比度,然而傳統(tǒng)的閉路監(jiān)控?cái)z像機(jī)處理它會(huì)有很大的問(wèn)題,傳統(tǒng)攝像機(jī)只有3:1的對(duì)比性能,它只能選擇使用1/60秒的電子快門(mén)來(lái)取得室內(nèi)目標(biāo)的正確曝光,但是室外的影像會(huì)被清除掉(全白);或者換種方法攝像機(jī)選擇1/6000秒取得室外影像完美的曝光。
選購(gòu)低照度攝像機(jī)的關(guān)注點(diǎn)
攝像機(jī)性能中最核心的IC電路是CCD傳感器芯片,工作原理是由CCD光學(xué)鏡頭將目標(biāo)景象成像在CCD傳感器上,傳感器為高感度CCD,然后以每秒50場(chǎng)25幀(CCIR制式25Frame/s;NTSC制式30Frame/s)圖像的速度將CCD輸出的信號(hào)經(jīng)CDS相關(guān)采樣保持電路、AGC及A/D轉(zhuǎn)換電路處理后,輸入到存儲(chǔ)器中,再利用高速運(yùn)算芯片和數(shù)據(jù)處理功能將存儲(chǔ)器中已存入的影像以逐行掃描方式逐行讀出,形成全視頻信號(hào)。因此攝像機(jī)輸出信號(hào)的質(zhì)量除了選擇性能上佳的CCD傳感器外,數(shù)據(jù)處理芯片/處理電路也是重要的環(huán)節(jié)。
在總結(jié)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)后,道路交通監(jiān)控的設(shè)備集成和工程商都選用下述要求的攝象機(jī):
1、具備高線數(shù)(500-540電視線)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)攝像機(jī)。
2、低照度(≤0.1lux),最低照度達(dá)到0.0lux,在黑夜光照度較低的情況下,也能夠獲得清晰的圖像效果。
3、采用超感度,大尺寸CCD(一般是1/2英寸CCD)。由于1/2"攝像機(jī)標(biāo)靶尺寸比1/3"攝像機(jī)的標(biāo)靶尺寸大,因此成像效果更為優(yōu)良。(成像面積較大;光通量較大,光照度要求低。)
4、具有超寬動(dòng)態(tài)拍攝功能,能在高反差以及照明突變的情況下,快速、精確的進(jìn)行響應(yīng),從而獲取高質(zhì)量的、充分曝光的影像畫(huà)面。
5、具有超級(jí)降噪技術(shù),能夠消除動(dòng)態(tài)圖像噪點(diǎn),圖像陰影和拖尾現(xiàn)象。特別是在解決由車(chē)頭燈造成的路面交通監(jiān)控或停車(chē)場(chǎng)監(jiān)控問(wèn)題時(shí),低拖尾度尤其重要。
6、高信噪比,白平衡自動(dòng)調(diào)整等功能的快速(快門(mén)速度不能慢于1/1000秒)攝像機(jī)。
7、采用工業(yè)級(jí)器件,具有良好的全天候工作能力,長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定可靠。