本文就低照度攝像機涉及的技術(shù)環(huán)境和背景做一個簡單的介紹,先從“提高低照度攝像機成像效果的方法“入手,簡單說明如下:
從光采集端入手
CCD1.選用大靶面CCD-同樣像素下CCD的尺寸越大其感光度越好(普通CCD的尺寸一般為1/4"和1/3",但是在智能交通等特殊場合我們就需要采用1”、2/3”、1/1.8”、1/2.5”的尺寸才能達(dá)到更清晰的效果)。
2.選用高靈敏度CCD-將CCD每一像素的開口率提高,進(jìn)而達(dá)到更低照度,SONY的EXVIEWHADCCD其感度可以提高到普通攝像機的4倍。
CMOSCMOS的優(yōu)點是耗電少(約為CCD的1/10)、無污點(拍攝高亮度的物體時,監(jiān)控畫面不出現(xiàn)白色的豎線)、制造簡便,CMOS圖像傳感器就可發(fā)揮出優(yōu)于CCD圖像傳感器的低照度性能。
鏡頭采用通光量大的鏡頭:鏡頭F值的不同,光透過鏡頭進(jìn)入到CCD的量就會有差別,F(xiàn)值越小,其進(jìn)光量就越多。比如,在相同的焦距下,F(xiàn)1.0與F10相比,鏡頭進(jìn)光量相差100倍。為提高攝像機的感光度,應(yīng)盡量選取通光量大的鏡頭。
從電路及提高圖像處理能力著手
DPS技術(shù)DPS是在數(shù)字圖像傳感器的每一個像素上集成了一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC),并對捕捉到光信號時直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,降低了噪音和衰減。
DSP技術(shù)由微處理器對系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行檢測與控制,提高圖像顯示的穩(wěn)定性、可靠性和一致性。攝像機體積也大為縮小。
彩轉(zhuǎn)黑采用紅外濾光片和切換電路或者采用電子電路來進(jìn)行彩色/黑白轉(zhuǎn)換;
數(shù)字降噪數(shù)字降噪技術(shù)可以較好地改善圖像的潔凈度和清晰度,從而提升低照成像效果,采用自適應(yīng)數(shù)字降噪技術(shù)(DNR),將2D-DNR與3D-DNR結(jié)合,在多種條件下,都可很好地降噪。
幀累積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,此類攝像機又稱為(畫面)累積型攝像機。
電路設(shè)計專門的低照度電路。
雙濾光片技術(shù)采用步進(jìn)電機驅(qū)動的雙濾光片設(shè)計,實現(xiàn)彩色和黑白模式下的的自動切換。
如果進(jìn)一步壓縮上述涉及的產(chǎn)業(yè)節(jié)點,可以看到:實現(xiàn)夜視環(huán)境下的的監(jiān)控,涉及到的因素和技術(shù)很多,有硬件,有軟件,有成本問題,最主要是各方面的平衡,具體列舉如下:
低照度攝像機成像效果及相關(guān)技術(shù)點
目前監(jiān)控廠家使用的CCD多為日本索尼(Sony)與夏普(Sharp)。據(jù)了解,Sony的CCD在表面增加了彩色補光濾光片,顏色構(gòu)成由RGB升級成更為精細(xì)的CMYK色系,另外還將各個微型鏡頭底部的角度擴大,以增加通光量,提高亮度,在光線較暗時,其噪點也較小。因此,索尼的CCD在監(jiān)控市場上占據(jù)絕對數(shù)量。
除選用合適技術(shù)的CCD外,CCD的面積也與低照度攝像機的視頻效果有較大關(guān)系。CCD單位面積越大,可感受到的光也就越多,但相應(yīng)成本也會增加。目前監(jiān)控市場上多使用的1/4″、1/3″與1/2″的CCD,其中1/3″CCD最為普遍,而1/2″CCD由于其感光面積較大,較適用于環(huán)境照度較低、補光條件較差,而監(jiān)控要求較高的應(yīng)用,如道路監(jiān)控、森林防火監(jiān)控等。
DSP芯片:做好后端處理工作
在攝像機中,好的CCD固然重要,但后端的DSP芯片(數(shù)字信號處理)也起著不可或缺的作用,其將前端CCD采集到的視頻信號進(jìn)行處理,轉(zhuǎn)換為視頻圖像輸出。DSP芯片將后端的降噪處理、寬動態(tài)、低照度等功能都集成在其中。
不少進(jìn)口品牌公司新推出的DSP芯片,很多都是集寬動態(tài)、低照度等多種功能于一身,并擁有數(shù)字降噪、暗區(qū)補償?shù)溶浶怨δ?,色彩還原性和亮度等方面都有很大的提升,并采用自適應(yīng)數(shù)字降噪技術(shù)(DNR),將2D-DNR與3D-DNR結(jié)合,在多種條件下,都可很好地降噪。
有的芯片將畫面幀累積處理的效果提高,使獲得較好的視頻畫面。另外還有的芯片具備的CCD電荷單增,可提高靈敏度,增強圖像的視頻清晰度。同時對于圖像出現(xiàn)的噪點,不少廠家也進(jìn)行一些處理以便減少噪點,如采用幀累積技術(shù),或添加雙濾光片,以及數(shù)字降噪技術(shù)等。
有的廠家和技術(shù)人員可能對技術(shù)整合對產(chǎn)業(yè)影響和產(chǎn)品提升的巨大作用持不同的觀點,認(rèn)為可能并沒有這么重要,我個人的觀點恰恰相反。個人認(rèn)為,就低照度攝像機產(chǎn)業(yè)來說,拋開價格和市場因素,用戶的需求和產(chǎn)品追求的技術(shù)指標(biāo)是高度一致的:那就是低照度情況下的顯示效果。
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