主页（http://www.pttcn.net）：道路监控摄像机关键性能应用技术 【中国集群通信网】道路交通专用摄像机作为视频图象信号采集设备，专门用于监视交通道路的车辆、驾驶员、行人等目标，要求全天候不间断运行，并要能实时、清晰地捕获到目标对象的特征信息。随着道路监控需求的不断提高和摄像机技术的更新发展，道路交通专用摄像机的功能也越来越强大，性能也更趋完善，并已在道路交通监控领域发挥着重大作用。 尽管道路监控四大功能对专用摄像机的性能要求稍有些差异，如卡口、电子警察摄像机更专注于清晰度、低照度、强光抑制等;而道路治安监控和交通状况监察的重点要求是清晰度、低照度、宽动态功能等，但二者主要功能和要求还是一致的。总结道路交通监控的特殊要求，其摄像机的关键性能应包括有清晰度、低照度、强光抑制、宽动态、数子降噪、红绿灯辨别等技术。 清晰度——没有最高，只有更高 摄像机清晰度是指画面再现物体细部的能力，决定着图像质量，对道路交通监控尤其重要。业内人士一定还记得10多年前的摄像机只能产生大约320×240像素的图像，画面充满颗粒感，即便把图像放大，因像素数没随画面放大而增加，图质甚至更差。 而摄像机的发展得益于CCD技术的不断更新。CCD的发展历经从HAD CCD、Super HAD CCD，再到Exwave HAD CCD，后来又推出超高感度的Super Exwave CCD，近年又有专为安防监控量身打造的Super HAD CCD Ⅱ，图像越来越清晰、灵敏度不断提升、色彩还原更真实。不妨再从模拟摄像机水平清晰度来看，480TVL基本退出市场，540TVL已成主角，有厂商已推出650TVL产品。 但也不可否认，就清晰度而言，模拟摄像机已接近极限，人们从道路监控中看到很多录像画面清晰度不高，对细节尤其是车牌车型人脸看得不够清楚;同时摄像机的安装数量成倍增加，如何有效监视、管理、调用摄像资源已成问题，诸如此类的“烦恼”都说明模拟摄像机局限性越来越大，而百万像素高清摄像机在清晰度上可以说没有上限，不管是CCD还是CMOS技术，百万像素摄像机已被广泛应用。 百万像素摄像机的显著特点是分辨率高(1280×720或1920×1080)、16∶9宽广的水平视场角、画面包容的景物更多，影像能被放大很多倍而细节依然清晰。一般一台模拟摄像机仅只能监看一个车道，而高清百万像素摄像机能监看二至三个车道，这就使得道路交通监控系统对车辆、车牌和行人监控，或需要获取影像细节的智能视频分析系统，甚至依靠人工播放录像来获得监控细节以作证据的系统都能显著获益。 更高清晰度除带来更好的监视效果外，也更为高效、更可靠的智能分析带来了可能，这将彻底改变完全依靠人工来监视的被动监控，而实现“按需”监控、“主动”监控。这一切也正是现代道路交通监控系统所热切期待的。 低照度——软硬兼升 道路监控需要24小时工作，而且在晚上极暗的光照条件下也要求得到可视的画面。常规摄像机则难以满足该条件，因而对道路监控就有了低照度要求。 所谓低照度，即借助周边道路灯，甚至月光、星光等可见光，在光线较暗的情况下也能获得较理想的可视图像，以满足夜间监控的需求。低照度摄像机的关键技术有二方面，一是CCD及配套器件，二是DSP技术。即使现在红外摄像机“大行其道”，但低照度摄像机仍以其特有性能不能被取代。 CCD技术 CCD及配套器件即摄像机和镜头，而摄像机又由感光器件CCD 、信号处理电路、滤光片等组成。以SONY为例，其低照度技术为Super HAD CCD，后来又研发出超感光度Ex-view HAD CCD。这两技术中，在CCD的每个像素上都定位有OCL镜头，该镜头是使光线集中到感光区域，令感光度提高。而Ex-view HAD更进一大步，使OCL拥有接近零间隙结构，有着更低的Smear Levels，其将CCD每一像素的开口率提高，令小孔累积层收到最大量的光线，进而达到更低照度的要求。 镜头作为摄像部件重要组成部分，其为CCD聚焦被摄物体的光线，其可摄取光线的多少直接决定了CCD成像的清晰度。衡量镜头摄取光线的多少 ，称之为进光量，用F值(光圈)表示，F值与口径成反比，与焦距成正比，在焦距相同条件下，镜头口径越大，F值越小，镜头进光量就越大。常见镜头的F值多为1.2、1.4，目前也有F1.0 的，因此为了使得摄像机获得理想的低照度效果，需要配置相适合的或配置 F 值较小的镜头。
DSP后端处理 摄像机中好的CCD固然重要，但后端的DSP芯片也起着不可或缺的作用，其将前端CCD采集到的视频信号进行处理，转换为视频图像输出，DSP芯片将在后端进行数字降噪、宽动态、暗区补偿等进行软性处理。如松下推出的SD5的DSP芯片，与前几代相比色彩还原性和亮度等方面都有很大的提升，并采用自适应数字降噪技术(DNR)，将2D-DNR与3D-DNR结合，在多种条件下，都可很好地降噪。 图像DSP处理低照度摄像机发展至今，不仅有硬件技术方面的发展，在软件处理方面也有突出的表现，比如彩转黑技术和低速快门，即帧累积技术的出现。 彩转黑技术 实现低照度监控，高端摄像机在切换滤光片的同时会转换成黑白图像，以此得到更好的图像效果。但在转换过程中会遇到一个临界值问题，若光线恰好在设定的临界值时会发生来回切换，不但对成像效果会有影响，也会因不停的机械运动影响滤光片的寿命，所以厂家在摄像机内增加延迟电路，即当达到临界值时延迟一段时间再切换，若照度继续降低，则切换;反之，则不进行切换。 黑白摄像机的灵敏度比彩色摄像机的灵敏度要高很多，因为黑白摄像机中，DSP运算只对两种色彩进行处理，即黑色和白色，所以现在相当部分的低照度摄像机都有彩色转黑白的功能，即白天为彩色图像，夜间通过软件处理将图像转换为黑白图像，通过牺牲彩色效果来得到更低的照度。一般彩色转黑白过程是通过CCD采集光线后转换的电荷强弱来控制，当电荷强度达到一定临界值时会自动转换为黑白图像, 同样为保证在临界值时不会造成反复切换会做一个延迟。一般说，鉴于城市卡口和电子警察要求车牌车型等的细节识别及车辆大光灯对彩转黑的影响，所以卡口和电子警察应用往往不采用彩色转黑白技术。 低速电子快门技术 低速电子快门利用电脑记忆体的技术,连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积叠加，成为一个影像相对较清晰的画面。在CCD摄像机内，是用光学电控电荷积累时间来操纵快门，控制摄像机CCD的累积时间。当电子快门速度增加时，在每个视频场允许的时间内，聚焦在CCD上的光减少，将降低摄像机的灵敏度。低速电子快门可放慢快门的曝光速度，使得CCD可更长时间累积电荷从而在低照度环境下得到相对清晰的画面。然而，随着电子快门速度的放慢，会产生摄像机图像拖尾现象，该类摄像机比较适用于对静止画面的监视，活动剧烈的画面监视不宜用，所以说该项技术也不适用于道路交通监控系统。
|
