目前市場上的低照度攝像機無論是廠商或是客戶，對于低照度的定義大家說法不一，這也因為在國內(nèi)的市場沒有關(guān)于低照度統(tǒng)一的標準，但客戶目前對低照的要求越來越高，要求24小時全天候監(jiān)控，應(yīng)用的環(huán)境也越來越復(fù)雜，這也給客戶帶來了一定的盲從，目前對低照環(huán)境下的成像應(yīng)用主要有熱成像，ICCD攝像機，EMCCD攝像機，CCD攝像機，以及目前正在日趨普遍應(yīng)用的CMOS攝像機，和主動紅外攝像機，星光級網(wǎng)絡(luò)攝像機。
低照度攝像機四模式應(yīng)用
在進行低照與夜視監(jiān)控建置及產(chǎn)品選型前，需先對低照與夜視應(yīng)用的類別及特性有所了解，只有掌握這些類別特性之后才能善加運用于相應(yīng)的環(huán)境。首先，低照度攝像機一般是指無需輔助燈光就能夠辨別低照環(huán)境下的目標，其原理是運用攝像機本身感光組件Sensor、圖像處理單元ISP/DSP及鏡頭光學(xué)作用共同實現(xiàn)，應(yīng)用這些底層關(guān)鍵技術(shù)，低照與夜視監(jiān)控的應(yīng)用方式才得以產(chǎn)生實際的效能，而其實現(xiàn)方式并非唯一，大致包含以下幾大類。
1、最常用的低光高感應(yīng)模式(Low-LightMode)
又稱低光全彩模式，此型攝像機大多采用SuperHAD、Ex-view/EXTRA-ViewCCD或背照式COMS為感光組件，在低照環(huán)境下有很好的可見光和近紅外光反應(yīng)。應(yīng)用此技術(shù)的攝像機也稱做全天候攝像機。通常其低光彩色模式的低照度可達10-2Lux，以黑白呈現(xiàn)可達10-3Lux，搭配紅外輔助照明則可在0Lux下使用，但后兩種情況的照度不構(gòu)成Low-light即低光彩色條件的要求與模式。此種監(jiān)控攝像機不僅能清晰的辨識影像，更能在低光下維持一定噪聲值呈現(xiàn)彩色畫面，且沒有通過快門慢速光累積方式實現(xiàn)低照顯示時出現(xiàn)的畫面延遲拖尾等情況。
2、最便利的日彩色/夜黑白模式(Day/NightMode)
又稱為日夜模式，利用電子機械原理，此種攝像機在市場上漸漸成為主流。一般日夜型攝像機的低照性能以彩色10-2Lux及ICRon黑白時10-3~10-4Lux的模式來標示，0Lux這樣的標示基本沒有意義，因此在應(yīng)用于低光夜視情況下的日夜監(jiān)控時必須特別說明。此種攝像機利用黑白影像對紅外線高感度的特點，在特定的光線條件下，利用電子機械線路切換濾光片ICRCut或直接切換為黑白信號，即在感應(yīng)紅外線后將影像由彩色轉(zhuǎn)為黑白模式。而在彩色/黑白線路轉(zhuǎn)換的過程中，因為去除了紅外濾光片，使得畫面成像焦點產(chǎn)生變化，故必須搭配IR鏡頭，使日夜成像焦距保持一致，以避免影像焦距模糊及色彩表現(xiàn)不正確等缺點。基于此，雖然此類型攝像機已成為采購趨勢，但額外搭配IR鏡頭令成本增加這一“劣勢”無法避免，且嚴格來說，此模式并不是最理想的低照與夜視應(yīng)用方式。
3、最不得已的紅外線輔助照明模式(IRIlluminationMode)
又稱紅外線攝像機(IRCamera)，是目前除了日夜轉(zhuǎn)換攝像機以外最好的一種低照與夜視應(yīng)用，還可分為攝像機內(nèi)置IR燈及外掛IR輔助投射燈兩種。因為CCD及CMOSSensor感光組件可以感應(yīng)大部分可見光及紅外光光譜范圍，故可在夜間無可見光照明的情況下，輔助紅外光燈照明使影像Sensor感應(yīng)更清晰的影像。
同時，攝像機的感光組件在黑白模式下比彩色模式具有更高的光感靈敏度，可在黑暗的環(huán)境中擷取到更清晰的影像，所以在紅外燈的輔助照明下，可做到0Lux環(huán)境條件下的監(jiān)控應(yīng)用。此外，透過光敏電阻的自動點滅裝置，還可選擇搭配黑白或日夜型攝像機以增加低照與夜視的監(jiān)控應(yīng)用能力。
4、最具風(fēng)險的慢速快門模式(DigitalSlowShutter)
利用DSS電子低速快門，讓光線大量通過光圈快門累積出較高的畫面照度效果，也被稱為光或幀累積方式。這類幀累積型攝像機，利用慢快門技術(shù)，將因光線不足而較顯模糊的畫面累積起來，形成一個影像清晰的畫面。在光圈為f1.2-1.4的前提下，畫面能累積足夠的照度幀數(shù)，此技術(shù)可降低攝像機照度至10-4Lux。有文章曾提及這是一種雖笨但可靠的低光應(yīng)用技術(shù)，但這種技術(shù)只適用于固定式攝像機，且需求環(huán)境光線變化恒定，否則容易導(dǎo)致畫面拖影延時，適用于禁用紅外線或投射燈等靜態(tài)監(jiān)控場所。
低照度攝像機技術(shù)現(xiàn)狀分析
1、紅外成像：紅外成像的夜間效果是比較好的，但只能局限于夜間，而且無法顯示人眼正常的成像效果，對于顯示的反白效果不是很多人都能接受，另外，現(xiàn)階段，由于熱成像攝像機的價格比較昂貴，在國內(nèi)還處于推廣階段，只應(yīng)到一些特殊領(lǐng)域，如軍隊、銀行、武警和公安系統(tǒng)，森林防火。
2、ICCD攝像機：是在CCD傳感器前方加入了圖像增強器，也可以說成前置放大，對弱光及弱信號的處理非常優(yōu)秀，但價格也是相對較高，而且ICCD攝像機在強光環(huán)境下曝光極容易老化，甚至損壞，主要用于軍事和一些特殊行業(yè)，如夜視導(dǎo)航，天文觀測，醫(yī)療器械，光譜分析，生物工程等一些專用行業(yè)。
3、EMCCD：是在CCD傳感器后方加入增益寄存器，也可以說成后置放大，分辨率與價格比較ICCD略有優(yōu)勢，但圖像噪聲相比ICCD要大一些，主要應(yīng)用的也是一些科學(xué)上的應(yīng)用。
以上三種低光成像攝像機的低照效果都是非常優(yōu)秀的，但其獨有的特定應(yīng)該環(huán)境限制與較高的價格，目前民用還不能被大家接受。
4、CCD，CMOS攝像機：目前是在安防市場上應(yīng)用的最多的低照度攝像機，下面將詳細說明一下CCD與CMOS在低照環(huán)境下的差異與市場上主要提升低照效果的方法。
由于CCD所有的像素使用的是單一的采樣和放大器，而CMOS是每列相素都有自己獨立的采樣和放大器，由于多個放大器無法做到一致性，導(dǎo)致信號產(chǎn)生的Noise比CCD的的要大很多。在亮態(tài)下信噪比高的時候表現(xiàn)不明顯，但在低照度下，有效信息弱，噪聲信息即使不變，信噪比自然是CCD比CMOS好，在圖像整體上看，CCD低照效果將優(yōu)于CMOS(以上沒有計算CCD，CMOS的像素感光面積，因為CMOS大部分都用microlens的方式彌補占空比，間接的增加單個像素的感光面積)。
5.主動紅外攝像機：目前市場上對于低照要求非常高的環(huán)境下，基本都是采用主動紅外攝像機，就是在夜視狀態(tài)下，紅外燈會發(fā)出人們?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照亮被拍攝的物體，紅外線經(jīng)物體反射后進入鏡頭進行成像，這時我們所看到的是由紅外線反射所成的影像，而不是可見光反射所成的影像，這樣就可以拍攝到黑暗環(huán)境下肉眼看不到的物體，也就是人們常說的可以達到0lux，但這樣就有以下幾個問題：
1)如果是比較空曠的環(huán)境，紅外燈沒有可反射的物體，這樣在圖像上是全黑的，顯示效果不好
2)如果監(jiān)控環(huán)境比較復(fù)雜，如：監(jiān)控環(huán)境中有一個樹，樹后面才是監(jiān)控的對像，這樣前面的樹葉把所有的紅外燈全部者吸反射了，樹后面的真正想要監(jiān)控的物體反而一點都看不到，也就是只能看清前面不能看清后面。
3)遠距離的監(jiān)控紅外燈不能達到，超過100-120米的紅外燈效果上已經(jīng)達不到了
4)紅外燈的壽命問題，在現(xiàn)在目前各廠家對于紅外燈的壽命都寫5萬小時-10萬小時不等，但實際上很少有達到這個壽命的紅外攝像機，紅外燈過熱，功率過大還是現(xiàn)在普遍存在的問題，而具要求照攝距離越遠，功率越大，功率越大，熱量就越大，如果紅外燈靠近攝像機的傳感器太近，同樣也會影響攝像機的使用壽命，這也是主動紅外攝像機所存在的最主要的問題。
6.星光級攝像機：星光級攝像機是在正常工作所需照度0.001lux以下可以清晰的看到圖像，也就是在夜晚晴天天空有較多的星星的照度下，在國內(nèi)市場上也有很多廠家都標稱星光級攝像機，但基本都是用幀累積方式達到的0.001lux下的成像，這樣也就失去了星光的意義，中星電子最新推出的星光級網(wǎng)絡(luò)攝像機，采用自主開發(fā)的星光級傳感器，實現(xiàn)低的讀取噪聲，高的電荷容量，同時結(jié)合了中星電子特有的ISP功能，使最低照度可達0.001Lux，并且還能保持較小的圖像噪聲，而實現(xiàn)真正意義的星光級攝像機，填補了行業(yè)的空白，可以在星光照度下得到清晰，無拖影，1080P全高清的圖像，在相對黑暗的環(huán)境下無需使用紅外燈就可以得到高清晰的圖像，夜間成像更接近了特殊行業(yè)及軍用的ICCD，EMCCD的夜間成像效果，使安防行業(yè)在低照度的技術(shù)發(fā)展更進了一步。
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