近年來,伴隨CCD和DSP技術的日趨進步,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。
低照度攝像機技術
攝像機中最為核心的部件為圖像傳感器CCD,即電荷藕合器件,而低照度攝像機的最低照度其實是CCD對環(huán)境光線的敏感程度,是正常成像所需最暗光線。而照度的單位是勒克斯(Lux),數(shù)值越小,需要的光線越少,攝像機越靈敏。
目前市場應用最多兩種CCD是日本索尼的SuperHADCCD和Ex-viewHADCCD。這兩者結構中,在CCD的每個像素上都定位有OCL鏡頭,該鏡頭是使光線集中的拍攝感光區(qū)域,令感度提高。而ExviewHAD在此基礎上更進一大步,使OCL擁有接近零間隙結構,有著更低的 SmearLevels,其運用專利技術將CCD每一像素的開口率提高,這令小孔累積層收到最大數(shù)量的光線,進而達到更低照度的要求。采用Ex- viewHADCCD的攝像機,對外界光線的敏感程度會大大提高,其感度可以提高到普通攝像機的4倍。
同樣像素下CCD的尺寸越大其感光度越好,市場上監(jiān)控用攝像機的CCD的尺寸一般為1/4"和1/3"。當然,影響攝像機低照度的還有以下幾個主要方面。
幀累積技術
目的是在夜間接受更多的紅外光,提高最低照度;白天減少紅外光的采集,降低紅外光對彩色信號的干擾。采用 ExviewHADCCD的攝像機,即使在非常暗的環(huán)境下,這種攝像機通??梢钥吹饺搜劭床坏降奈矬w,這一技術的出現(xiàn)受到了監(jiān)控市場的歡迎,對各種光照環(huán)境下均可表現(xiàn)出最佳的效果,特別是配合專用的紅外照明設備,可以得到高清晰度的黑白圖像,實現(xiàn)零照度的監(jiān)控(完全無光的情況下)。在近紅外760mm- 1100mm的近紅外區(qū)域,如果配合合適波長的紅外照明,就可以實現(xiàn)清晰的黑白圖像。
低照度攝像機應用領域
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、實時調動能力和對交通事故、意外事件的響應能力,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,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。[nextpage]
當下,低照度攝像機的應用已經(jīng)不局限于CCTV的監(jiān)控場合,包括某些設備制造行業(yè)、生物醫(yī)療以及科研軍工等領域都有廣泛的應用,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)需要高清的領域。另外,某些領域除對產(chǎn)品指標特性的關注以外,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,不必只關注當前監(jiān)控領域的需求,更應當聽取其他行業(yè)的需求,解決低照度條件下可獲取低噪聲的圖像,另外頻譜的相應范圍也可以做得更寬泛,以適應多領域的需要。
1、DSS和Sense-up功能
在LG的Sony主芯片的老型號下主要是DSS(DigitalSlowShutter數(shù)字慢快門),LGXDI的新型號下為Sense- up(低感度適應)。此類攝像機又稱為(畫面)累積型攝像機,其獲得低照度下圖像的方法是通過電荷單幀累積方式增加CCD在單幀圖像的曝光量,從而提高攝像機對單幀圖像的靈敏度。這種方式也可以獲得較低的照度指標,但是需要降低圖像的連貫程度,所以選擇這種攝像機時要注意盡可能不要同云臺一起使用,否則會造成丟失畫面的現(xiàn)象。
2、幀累積下的噪點放大
幀累積獲得低照度同時會將噪點同時放大,如果配合降噪技術使用,圖像效果會更好,如LGXDI系列型號下的3D-DNR(三維數(shù)字降噪)功能,XDI通過DSS技術、3D-DNR技術、以及獨有的AGC控制機制,在低照度環(huán)境下不僅能使畫面變得更亮,并優(yōu)化移動物體,降低噪聲,完美應用于低照度下的監(jiān)控。
AGC(自動增益)
相同環(huán)境下,攝像機最大增益越大,獲得的圖像也就越亮,測到的最低照度也就越低,LG測試最低照度規(guī)格時為AGC(自動增益)打開狀態(tài)。
光圈
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。
雙濾光片技術
DAYMode彩色模式下的OLPF和NIGHTMode黑白模式下的DummyGlass的自動切換。