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道路监控摄像机关键性能应用技术(2)

时间:2010-11-09 来源:中国集群通信网 作者:张天天 点击:

  任何低照度摄像机都需要有一定的光线才可使用,至于光照度的大小涉及到低照度摄像机的灵敏度,0LUX摄像机是没有的。总之,低照度摄像机虽然在某些领域有其不可替代的地位,但是由于其硬件研发难度较大,致使价格比较昂贵,所以,未来的低照度摄像机发展,应该在DSP软件上再不断突破来降低原始成本,使其被广泛应用。

  强光抑制——保障车牌识别

  道路监控摄像机与传统监控摄像机有许多差异,例如应用在卡口或电子警察的车牌辨识就是需要选用非常专业的摄像机,否则会因为环境的影响而造成无法辨识。譬如,夜晚卡口或电子警察针对汽车的强光灯就因为需要针对由强光灯形成的光晕现象而选择专业的强光抑制摄像机。

  由强光形成的光晕俗称“漏光”,光晕问题是CCD图像采集系统中的一大难题。强光抑制是采用DSP技术,即把强光部分弱化,把暗光部分亮化,达到光线平衡的目的。其原理是在图像中把强光部分的视频信息通过DSP处理,将视频信号亮度调整为正常范围,避免同一图像中前后反差太大。

  强光抑制技术能有效抑制强光点直接照射造成的光晕偏大,使视频图像模糊,能自动分辨强光点,并对强光点附近区域进行补偿以获得清晰的图像。

  确实,强光抑制技术和宽动态技术有些相似,但二者还是有区别的。宽动态摄像机是用在强光区域和弱光区域同时需要看清楚的应用;而看车牌照用强光抑制摄像机,即要抑制掉车灯的强光,弱化车灯光晕的影响,使车牌能看清楚。

  宽动态——背光补偿升级版

  在监控应用中,经常会出现明暗反差较大或逆光的场景。在同一位置往往会面临多种照明条件,并在不同时段出现明暗反差非常大或者说强背光的情况,从而造成摄像机不能同时将反差很大的场景清晰地拍摄下来。城市道路监控就经常会处在这类比较复杂的环境,故而,道路监控摄像机经常会用到宽动态技术。

  背光补偿主要是靠提升视场中央部分的亮度、降低视场四周部分的亮度来达到看清位于中央位置物体的目的。但是这种情况下摄像机无法同时看清前景与后景内的目标,而使用宽动态(WDR)技术则能在很大程度上解决这一矛盾。它首先对明亮区域被摄物用最合适的快门速度进行曝光,然后再对阴暗区的被摄物也用最适合的快门速度进行曝光,最后DSP处理器将两幅图像重新组合在一张图像上,使明亮和阴暗区域的物体都可以看得清楚。由此可见,在强背光下,背光补偿是以牺牲画面的对比度为代价的,而宽动态技术是对背光补偿技术的升级。

  除了清晰度和还原能力外,动态范围和灵敏度也是一对矛盾。通常动态范围大则其灵敏度较低,而高灵敏度其动态范围也相对较低。也就是说目前宽动态摄像机在光线足时能呈现出高质量图像,但在低照度时,应用技术还有待提高。

  索尼中国专业系统集团B2B销售及市场开发部产品市场科产品经理文军表示:“近些年来,索尼依托其在感光器件(CCD及Exmor CMOS)和图像处理(DSP)技术方面的领先优势,推出了业界最新的View-DR宽动态功能”。View-DR包含了索尼三项核心技术,即Exmor CMOS感光器件、多次曝光宽动态技术、可视性增强技术(VE),这样就有效解决了一些宽动态摄像机打开宽动态功能后灵敏度降低的问题,使宽动态范围超过120dB,相比传统宽动态的灵敏度提升三倍,对比度增加四倍,能有效满足各类交通场所低照度环境下摄像的需要。

  最后要说,宽动态技术不是CCD独有,由于CCD的感光特性限制,在技术上很难再有大的突破,而CMOS宽动态摄像机将会有突出的表现,可以说未来的监控摄像机都会有宽动态功能,而宽动态技术将属于CMOS。

  应用在城市道路的监控摄像机,面临着强烈的场景光照的变化,要求能在光照反差很大的场景下辨识道路车辆和行人,识别交通信号灯。普通摄像机较难满足,而宽动态摄像机能基本满足道路监控的要求。

  数字降噪——助力低照度性能

  道路监控摄像机不可避免会在低照度环境下工作,随之,图像噪点也将会极大地增多,针对骤增的图像噪点目前各家有实力的摄像机厂商都已采用数字降噪技术来改善低照度环境下的图像的质量。

  数字降噪技术就是采用专业的视频信号处理DSP芯片,通过检测和分析帧存储器中的图像信息,在信号进入后重新对噪点进行计算,再做信号的输出,以自动降低相对静止画面的增益幅度,消除信号中的干扰噪声,从而有效提高画面清晰度和洁净度,使显示效果更舒服,主体更清晰。

  此技术已有越来越多的厂家开始研究,并对CCD周边电路的设计和降噪的算法都已做了很多的探索,这将助力摄像机低照度技术的发展。但业内专家也表示,虽然性能优良的DSP芯片可对CCD性能的提高有促进作用,但不可否认光学上的改进还是比电子技术的改进更加有效果。

  不少国内外著名品牌在摄像机研发上除采用高性能的CCD外,也都通过研发数字降噪技术来降低噪点。

  索尼XDNR超级动态降噪技术:在高清监控摄像机噪点控制方面,索尼有独特的技术,即超级动态降噪技术(XDNR)。传统的降噪技术往往在噪点控制和移动物体拖尾两方面难以兼顾,噪点降低了但移动物体就会有拖尾,而移动物体边缘清晰了则噪点就会增加。索尼高清摄像机的超级动态降噪技术正是平衡这两者的关系,在降低噪点的同时也能保证移动物体的边缘清晰不拖尾。这对于道路监控来说是非常关键的,因为道路监控主要就是关注移动物体车和人等。

  此外,索尼还在其摄像机内部添加一些特殊技术来与超级动态降噪技术相配合,如图像增强技术,此种技术既不会损失分辨率,但将画面中的过曝区域亮度调低,同时提高暗区亮度来获取暗部细节。

  神州数码AMPON摄像机降噪技术:CCD输出的原始视频信号中都包含有静态噪声,而静态噪声是影响整个图像系统清晰度的主因。神州数码的AMPON摄像机利用二次取样电路(CDS)提取脉冲,能去除静态噪声,经过低噪放大器将其完全消除,从而取得高清晰的影像信号。经测试,采用相同CCD和DSP的摄像机,神州数码的AMPON摄像机清晰度将提升15至30线。所以无论是彩色,抑或是黑白模式,神州数码AMPON产品都能够使画面更高清、色彩更自然、辨别更容易。

  红绿灯辨别——日夜护航

  在闯红灯抓拍中,除了要求看清车牌号码外,另一关键点就是对红绿灯进行辨别。例如路口有车违章闯红灯时,现场到底是红灯、绿灯还是黄灯呢?再假如有车辆或行人违章时,车体与行人衣服的颜色,摄像机是否能实现色彩真实的还原呢?尤其当周围环境或光照较差的情况下,如果摄像机红绿黄灯分不清,或者汽车的外观、行人的衣着颜色无法正确分辨时,则识别会出现偏差。除此之外,夜间照度低,监控摄像机时常会将红绿灯识别为亮度信号对其处理,因此也会存在辨识不准确或辨识不出的问题,这也是目前交通监控的难点之一。
(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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