近年來，伴隨CCD和DSP技術(shù)的日趨進步，低照度攝像機雖然日趨成熟穩(wěn)定，并在不少領(lǐng)域中使用，但行業(yè)專家認為低照度攝像機并非是市場主流，只有在一些特定的情況下被應(yīng)用，如添加光源成本較高或不便于安裝光源的情況下，低照度攝像機才能發(fā)揮作用。

　　低照度攝像機定義

　　目前市場上標榜的低照度攝像機無論是廠商或是進口商，對低照度的定義眾說紛紜，莫衷一是，彩色攝像機從0.0004LUX～1LUX，黑白攝像機從0.0003～0.1LUX均有，(若搭配紅外線，則均可達0LUX)，這就是國內(nèi)市場在CCTV產(chǎn)業(yè)的技術(shù)規(guī)格方面并無統(tǒng)一標準，而產(chǎn)生各說各話的情況。行業(yè)內(nèi)人士強調(diào)，照度能低到多少，不僅要看鏡頭的光圈大小(F值)，更要看是在什麼條件限制下才能出現(xiàn)所標示的LUX值，否則只是流于數(shù)字的游戲罷了!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(ELECTRONIC、SENSITIVITY)是否提高，單一畫面累積幀數(shù)為多少?紅外線是ON還是OFF?……等都應(yīng)了解清楚，才不致被規(guī)格所標示的照度數(shù)值所混淆。低照度攝像機在中國市場的演進過程低照度攝像機在中國市場的演進簡單分為以下三步：白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO)低速快門(SLOW/SHUTTER)及超感度攝像機(EXVIEW/HAD)。

　　一、白天彩色/晚上黑白(晝夜型攝像機COLOR/MONO)

　　此類攝像機目前在市場上仍有其特定的需求群。晝夜(COLOR/MONO)攝像機的照度在國內(nèi)市場上最低標示數(shù)值甚至為0LUX，我們不禁要問：“攝像機乃光學(xué)原理制成，0照度下如何成像?”白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO)攝像機是利用黑白影像對紅外線感度較高的特點，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)演進過程中，此類攝像機已采用單一CCD(彩色)設(shè)計，在白天或光源充足時為彩色攝像機，當(dāng)夜晚降臨或光源不足時(一般在1LUX～3LUX)即利用數(shù)位電路將彩色信號消除掉，成為黑白影像，且為了搭配紅外線，亦拿掉了彩色攝像機不可缺的紅外線濾除器，真正的“低照度攝像機”應(yīng)指攝像機本身(所采用的元件,技術(shù))可達到的功能,而白天彩色/晚上黑白的攝像機因受限于CCD感度,本身并無法改變,只是利用線路切換及搭配紅外光的方式將功能提升,不能算是低照度攝像機。

　　二、低速快門(SLOW/SHUTTER)

　　此類攝像機又稱為(畫面)累積型攝像機，是利用電腦記憶體的技術(shù)，連續(xù)將幾個因光線不足而較顯模糊的畫面累積起來，成為一個影像清晰的畫面，運用SLOWSHUTTER技術(shù)降低攝像機照度至0.008LUX/F1.2(×128)，并且畫面能夠累積的幀數(shù)(128幀)是屬于甚至包括進口品牌再內(nèi)的領(lǐng)先水平。此類型低照度攝像機適用于禁止紅、紫外線破壞的博物館，夜間生物活動觀察，夜間軍事海岸線監(jiān)視等，屬性較靜態(tài)場所的監(jiān)視。

　　三、超感度攝像機(EXVIEW/HAD)

　　超感度攝像機(EXVIEW/HAD)，又稱24小時攝像機，其彩色照度可達0.05LUX，黑白則可達0.003-0.001LUX(亦可搭配紅外線以達0LUX)不僅能清晰的辯識影像，更是實時連續(xù)的畫面。[nextpage]

　　低照度攝像機技術(shù)

　　所謂低照度攝像機，即在光線很暗的情況下，無需其它輔助光源仍能識別目標物體的攝像機，常見的有槍式攝像機和半球型攝像機。

　　環(huán)境照度(亮度)通常以lux(勒克斯)為單位來衡量，其值越小，說明環(huán)境越暗。攝像機的照度指標也用lux為單位來衡量，其值越小，說明其靈敏度越高，越能看清暗處的物體。因此，照度的高低成為人們選擇攝像機的一個重要參數(shù)。

　　現(xiàn)在，很多廠家(商家)將攝像機的照度參數(shù)越標越低，從1.0lux到0.1lux，再到0.001lux等等，那么，這些攝像機果真有那么高的靈敏度嗎?為了真正認識低照度攝像機，下面從兩方面進性闡述。

　　CCD及配套技術(shù)

　　一個完整的攝像設(shè)備由有兩部分組成，即鏡頭和攝像機，而攝像機又由感光器件(CCD或者CMOS，本文以CCD為例)、復(fù)雜的信號處理電路、濾光片等組成。

　　鏡頭

　　作為攝像部件的重要組成部分，其作用是為攝像機的CCD聚焦被攝物體的光線，使景物在CCD上成像。其可攝取光線的多少直接決定了CCD成像的清晰度。衡量鏡頭攝取光線的多少，稱之為進光量，鏡頭的進光量用F值(光圈)表示。F值=f(焦點距離)/D(鏡頭的有效口徑)，它與口徑成反比，與焦點距離成正比。在焦距相同的條件下，鏡頭口徑越大，F(xiàn)值越小，鏡頭進光量就越大。常見鏡頭的F值多為1.2、1.4，目前也有F1.0的鏡頭。因此為了使得攝像機獲得理想的低照度效果，需要配置相適合的或配置F值較小的鏡頭。

　　CCD感光器件

　　目前攝像機常用的CCD主要有三大供應(yīng)商，即SONY、SHARP和LG，在這三種CCD中，SONY的CCD感光度相對較好，常用的SONY CCD低照度技術(shù)為Super HAD CCD;后來SONY又研發(fā)出超感光度CCD，SONY稱之為EXVIEW CCD，該CCD的感光度為Super HAD CCD的5倍。

　　另外，CCD的尺寸大小也對感光度有著很大的影響，尺寸越大，其感光度越好。為了使攝像機有更低的照度指標，經(jīng)常會采用1/2英寸的CCD攝像機。有數(shù)據(jù)顯示：1/3英寸CCD的感光量只有1/2英寸CCD的56%;而1/4英寸CCD的感光量只有1/3英寸CCD的44%。[nextpage]

　　濾光片

　　其是彩色攝像機的一個很小的器件，對攝像機的成像效果起著很大作用。濾光片濾除紅外光。彩色攝像機的CCD也可感應(yīng)紅外線，但因感應(yīng)紅外光易導(dǎo)致DSP無法算出正確顏色，因此須加一片濾光片將光線中紅外光濾除，所以只有彩色CCD需要濾光片，黑白CCD不需要安裝。

　　低照度攝像機為得到更低的照度，除攝取可見光外，也需要攝取一些紅外光，而不同波長的紅外光都被攝取會對攝像機成像造成一定的影響，所以要采用可濾除不需要的的紅外光而保留需要的紅外光的濾光片。目前高端低照度攝像機會選用雙濾光片，即白天采用不感應(yīng)紅外的濾光片以獲得清晰的圖像，夜間采用可感應(yīng)紅外的濾光片得到更低的照度。此類攝像機都會有一個光敏電阻，當(dāng)光敏電阻感應(yīng)到外界光線不足時會啟動攝像機內(nèi)的觸發(fā)電路，將不感應(yīng)紅外光的濾光片切換成感應(yīng)紅外光的濾光片。更高端的攝像機在切換濾光片的同時會轉(zhuǎn)換成黑白圖像，以此得到更好的圖像效果。當(dāng)然，在轉(zhuǎn)換過程中會遇到一個臨界值問題，若光線恰好在設(shè)定的臨界值時會來回切換，不但對成像效果會有影響，也會因為不停的機械運動影響濾光片的壽命，所以一些生產(chǎn)廠家在攝像機內(nèi)增加一個延遲電路，即當(dāng)達到臨界值時延遲一段時間再切換，若在這個時段內(nèi)，照度繼續(xù)降低，則切換，若保持不變或者升高，則不進行切換。

　　圖像DSP處理

　　低照度攝像機發(fā)展至今，不僅有硬件技術(shù)方面的發(fā)展，對于DSP圖像處理方面也有突出的表現(xiàn)，比如彩轉(zhuǎn)黑技術(shù)和低速電子快門，即幀累積技術(shù)的出現(xiàn)。

　　彩轉(zhuǎn)黑技術(shù)

　　通常黑白攝像機的靈敏度會比彩色攝像機的靈敏度要高很多，因為黑白攝像機中，DSP運算只對兩種色彩進行處理，即黑色和白色，所以現(xiàn)在相當(dāng)部分的低照度攝像機都有彩色轉(zhuǎn)黑白的功能，即白天為彩色圖像，夜間通過軟件處理將圖像轉(zhuǎn)換為黑白圖像，通過犧牲彩色效果來得到更低的照度。

　　一般彩色轉(zhuǎn)黑白的過程是通過CCD采集光線后轉(zhuǎn)換的電荷強弱來控制，當(dāng)電荷強度達到一定臨界值時會自動轉(zhuǎn)換為黑白圖像，同樣為保證在臨界值時不會造成反復(fù)切換，會做一個延遲處理。[nextpage]

　　低速電子快門技術(shù)

　　低速電子快門利用電腦記憶體的技術(shù)，連續(xù)將幾個因光線不足而較顯模糊的畫面累積疊加，成為一個影像相對較清晰的畫面。在CCD攝像機內(nèi)，是用光學(xué)電控影像表面的電荷積累時間來操縱快門，電子快門控制攝像機CCD的累積時間，當(dāng)電子快門速度增加時，在每個視頻場允許的時間內(nèi)，聚焦在CCD上的光減少，將降低攝像機的靈敏度。普通攝像機的電子快門為PAL：1/50-1/100000秒，NTSC為1/60-1/100000秒，低速電子快門可放慢快門的曝光速度，使得CCD可更長時間累積電荷從而在低照度環(huán)境下得到相對清晰的畫面?，F(xiàn)在幀累積攝像機其低速電子快門放慢速度可達到普通攝像機的128倍。然而，隨著電子快門速度的放慢，會產(chǎn)生攝像機圖像拖尾現(xiàn)象，該類攝像機比較適用于對靜止畫面的監(jiān)視，活動劇烈的畫面監(jiān)視不宜用。

　　通過以上分析，用戶在選擇低照度攝像機時不能盲目地看各商家所標的最低照度參數(shù)，而應(yīng)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、要求、監(jiān)視對象，再結(jié)合經(jīng)濟能力選擇相應(yīng)的低照度攝像機。如選1/2英寸還是選1/3英寸攝像機;究竟選Super HAD CCD技術(shù)還是選EXview HAD CCD技術(shù)或幀累積技術(shù);還可考慮是否要有彩色轉(zhuǎn)黑白功能，是否運用了雙濾光片切換技術(shù)等。

　　當(dāng)然任何低照度攝像機都需要有一定的光線才可使用，至于光照度的大小涉及到低照度攝像機的靈敏度。所以0LUX攝像機是沒有的，所謂OLUX是指沒有可見光，這需要由紅外線燈來補光才能使攝像機可以工作。然而，一些場所紅外攝像機被禁止使用，因此目前為止，低照度攝像機仍有其不可替代的地位。如博物館禁止紅外線紫外線，而這些場所又必須24小時進行監(jiān)控，對要求較高的應(yīng)用場合建議盡可能選擇CCD尺寸較大的攝像機，如1/2英寸的攝像機。在一些易燃易爆的倉庫、煤礦井，由于紅外攝像機的發(fā)熱量較大，易造成自燃導(dǎo)致火災(zāi)，紅外攝像機在這些場所也被禁止;還有軍事海岸線等場所，由于紅外攝像機所發(fā)出的波長容易被一些專用儀器所發(fā)現(xiàn)而禁止，只能選擇低照度攝像機。[nextpage]

　　低照度攝像機應(yīng)用領(lǐng)域

　　目前低照度攝像機用于道路監(jiān)控的重點是高速公路收費監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況，對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發(fā)事件和特殊事件進行觀察和記錄，實施有效的監(jiān)督。尤其是在晚上，收費站工作人員需要看清車牌，而一般情況下，車燈打開后，路上的環(huán)境照度與車牌的照度形成了一定的動態(tài)范圍，傳統(tǒng)攝像機難以“看清”，所以對低照度攝像機的需求極大。

　　其次是電子警察系統(tǒng)，通過閉路電視監(jiān)控和沖紅燈自動攝錄等手段，提高指揮中心的直觀性、實時調(diào)動能力和對交通事故、意外事件的響應(yīng)能力，以及增強查處違章的客觀性，并對控制區(qū)域進行全面協(xié)調(diào)控制，提高車輛的通行能力。由于需要看清車牌，24小時監(jiān)控，所以對低照度攝像機有了需求。

　　除了在一些較傳統(tǒng)的監(jiān)控領(lǐng)域，還有些情況在低照度環(huán)境下可能不方便外加光源的場所，比如在醫(yī)院病房內(nèi)，想要對醫(yī)生或者值班護士進行績效考核。如果在病房里加光源，就會影響病人休息，因此就需要用到低照度的攝像機。另外還有一些不合適外加光源的場所，比如監(jiān)獄等特殊單位需要在隱蔽位置安裝攝像機。

　　當(dāng)下，低照度攝像機的應(yīng)用已經(jīng)不局限于CCTV的監(jiān)控場合，包括某些設(shè)備制造行業(yè)、生物醫(yī)療以及科研軍工等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，比如三星光電子研究的終極超低照度攝像機，其照度值能達到0.000008Lux，該產(chǎn)品主要是用于醫(yī)療事業(yè)需要高清的領(lǐng)域。另外，某些領(lǐng)域除對產(chǎn)品指標特性的關(guān)注以外，對產(chǎn)品的外形尺寸也到了斤斤計較的程度。低照度攝像機的發(fā)展，不必只關(guān)注當(dāng)前監(jiān)控領(lǐng)域的需求，更應(yīng)當(dāng)聽取其他行業(yè)的需求，解決低照度條件下可獲取低噪聲的圖像，另外頻譜的相應(yīng)范圍也可以做得更寬泛，以適應(yīng)多領(lǐng)域的需要。