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夜视摄像机,看清黑暗世界的“眼睛”

时间:2005-12-14 来源:储铃 作者:顾小军 点击:
由于夜幕的掩护,夜间往往是犯罪分子活动的“猖獗期”,因此,夜视功能摄像机自从一出道之日,便受到市场的青睐。特别是近几年来在很多重点场所,如银行金库、大型工厂、电站的电缆廊道、大型仓库等,先后都装上了夜视功能摄像机,以达到“24小时全天候的监控”。这些领域的兴起,使得夜视摄像机在2005年出现了良好的增长势头。

因为各自具有不同的特点,目前,日夜两用与红外摄像机,都稳居一方领地而一起统领夜间监控市场。据南京的工程商王普雨介绍,红外摄像机因其在没有光源的情况下也能拍摄到图像,因而主要应用在一些晚间不开灯的大厦办公大楼、财务室或不允许有光源的仓库等场所。而日夜摄像机因其在市场成长多年,技术也日趋成熟,并且近年来,日夜两用摄像机在夜间监控的表现上也在不断改进,例如低照度、画面清晰度等。所以在一些对监控图像要求比较高的地方,如目前正火热的平安城市道路或治安监控、高速公路、银行、厂区周界、机场等大的系统里大多选用的还是日夜两用摄像机。

不过这两种摄像机如今都还存在着极需改进的地方。据西安欣海安的工程商张家勇分析,现在市场上一般的红外摄像机的距离都很有限;另外,红外摄像机在白天工作时,还存在图像清晰度不够的问题。

针对这些现象,JVC安防市场部主管张智勇解释说,要加大红外摄像机的距离,势必要加大红外灯功率,由于红外灯的散热处理以及设计都是一个极其复杂的工艺,稍有设计不好或取材不当,就会导致红外灯及整机的使用寿命不够,这也是很多红外线摄像机厂家现阶段正在攻克的重点。另外,红外摄像机由于受到机芯分析处理能力的限制,也影响了图像的清晰度,而要提高这些处理能力,将会对机芯及其他部件的要求更高,因而会带来高昂的成本。

除此之外,张智勇还指出,目前大多数枪型红外摄像机还不能做到自动变焦,以致于很多监控人员为了减少频繁的调整焦距,故将焦距折中到一个固定的点上;但在实际应用当中,由于光线条件的不断变化,因而也会影响到成像的效果。

那么,针对用户关注的另一种夜视摄像机——日夜两用摄像机来说,当前有哪些地方正在改进中呢?以下将对此作重点分析。

更低的照度
为了在较低的光线条件下也能得到很好的画面,低照度是日夜两用摄像机厂家开发的重点。因为黑白摄像机比彩色摄像机具有更高的灵敏度,可以在较暗的环境里获得不错的图像。因此,日夜两用摄像机实现低照度的第一步就是“彩转黑”。 在一定的光源条件下,摄像机线路切换的方式将图像由彩色转为黑白,这也就是我们所说的彩转黑日夜两用摄像机——在白天或光源充足时为彩色摄像机,当夜晚降临或光源不足时即利用数位电路将彩色信号消除掉,成为黑白影像。

由于照度值越小,CCD的灵敏度就越高,所以现在市面上有很多厂家将低照度值标到10的负四次或负五次方,对于这一现象,广州伟昊技术部的工程师万云峰指出:“这些并不是最正确的衡量指标,因为要达到这么低的值,其前提是在摄像机将快门速度打到非常慢的情况下,这不是一种通常用的状态,所以是一个不公平的对比。如果要做到低照度对比的话,首先要各摄像机基于同一种镜头参数,另外IR的值与F值一定要在一致的情况下,并且不启动慢快门,如此体现出来的低照度才是一个最合理的值。”

所以对于广大工程商来说,参考摄像机低照度值的话,不可单一地去看数字,而要综合其他性能指标的状态。PELCO的技术部经理闫毅也指出,日夜两用摄像机的低照度水平如果能做到10的负二次方,已经是不错的水平,而且在现实中也够用,也就是说只要在有可见光源的情况下,哪怕是较暗的月光、晚上路灯光等,这种低照度的摄像机都能满足监控要求。
目前,各主流厂家实现低照度的技术主要有三种,一是采用超感CCD;第二是采用移除或改进红外滤光片的方法;第三是利用慢快门技术。广州伟昊的万云峰分析说,如果将这三种技术容为一体的日夜两用摄像机,应该可以说是一台出色的摄像机。

超感CCD
日夜两用摄像机低照度的处理能力取决于两大核心部件:CCD和DSP。由于摄像机CCD本身具有感应红外光的功能,当红外滤光片关掉时,不再阻挡红外线进入CCD,红外线经物体反射后进入镜头进行成像。这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像,而不是可见光反射所成的影像,即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。而如果CCD感光能力不好或者感光面积不够的话,肯定是达不到一个很好的夜视效果。

目前,市场上主要采用的是索尼的超感CCD,据专业人士介绍,它的感光能力是普通CCD的6到10倍,其彩色照度可达0.05LUX,黑白则可达0.003-0.001LUX(亦可搭配红外线以达 0LUX)。由于CCD具有很强的感光能力,所以不用搭配慢快门,即便在夜间也能拍到清晰、实时、连续的画面。

除此之外,DSP电路的处理也是很关键的,如果本身环境中光线很暗的话,可以通过优良的DSP进行校正和优化,将信号放大到一个比较好的值。如此一来,摄像机的噪点及照度都会比较低,因而也能得到比较清晰的画面。例如松下今年新推出的一款WV-CL920A系列产品中,就增加了带近红外特性的CCD及新的数字信号处理器,在几乎没有光线的情况下,仍然可以利用近红外线实现监控。

不过,具有上述功能的产品目前还没有形成主流趋势,究其最主要的原因是,当前这种CCD及DSP的价格都比较昂贵、技术难度还比较高,因而生产此种产品的厂家还主要是以国外的大型厂商为主。

红外滤光片
一般的摄像机在白天光线强时,为了避免红外光以及紫外线对彩色图像的影响,都会带有一个红外滤光片来过滤这些光源。据JVC专业项目部总工程师张智勇介绍,在色谱上红外光线比一般的光线波长要长,要通过红外滤光片才能将其校正;在白天彩色模式状态下,如果红外滤光片切换没有开启的话,彩色图像就会造成严重的偏色;而在晚上红外滤光片没有移去,CCD就不能感应到红外光,而拍摄不到暗中的画面。

如此一来,如果要实现日夜两用,摄像机的红外滤光片就需要能够依光线的明暗而自动切换。于是制造厂家们经过电路控制、软件设计等,让滤光片能够在白天开启,晚上关掉,从而不论是在白天(彩色)或晚间(黑白)的情况下,摄像机都能得到良好质量的图像。

不少专业人士指出,这虽然是一个机械式切换的小型器件,但是如果没有比较好的生产工艺及设备的话,是很难做到较高质量水平的;特别日夜两用摄像现在都要实现24小时全天候的监控,需要反复切换的动作,连续长时间的工作,要保证低故障率也具有一定的难度。
(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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