主頁（http://www.130131.com）：道路監(jiān)控攝像機關(guān)鍵性能應(yīng)用技術(shù) 【中國集群通信網(wǎng)】道路交通專用攝像機作為視頻圖象信號采集設(shè)備，專門用于監(jiān)視交通道路的車輛、駕駛員、行人等目標，要求全天候不間斷運行，并要能實時、清晰地捕獲到目標對象的特征信息。隨著道路監(jiān)控需求的不斷提高和攝像機技術(shù)的更新發(fā)展，道路交通專用攝像機的功能也越來越強大，性能也更趨完善，并已在道路交通監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)揮著重大作用。 盡管道路監(jiān)控四大功能對專用攝像機的性能要求稍有些差異，如卡口、電子警察攝像機更專注于清晰度、低照度、強光抑制等;而道路治安監(jiān)控和交通狀況監(jiān)察的重點要求是清晰度、低照度、寬動態(tài)功能等，但二者主要功能和要求還是一致的�？偨Y(jié)道路交通監(jiān)控的特殊要求，其攝像機的關(guān)鍵性能應(yīng)包括有清晰度、低照度、強光抑制、寬動態(tài)、數(shù)子降噪、紅綠燈辨別等技術(shù)。 清晰度——沒有最高，只有更高 攝像機清晰度是指畫面再現(xiàn)物體細部的能力，決定著圖像質(zhì)量，對道路交通監(jiān)控尤其重要。業(yè)內(nèi)人士一定還記得10多年前的攝像機只能產(chǎn)生大約320×240像素的圖像，畫面充滿顆粒感，即便把圖像放大，因像素數(shù)沒隨畫面放大而增加，圖質(zhì)甚至更差。 而攝像機的發(fā)展得益于CCD技術(shù)的不斷更新。CCD的發(fā)展歷經(jīng)從HAD CCD、Super HAD CCD，再到Exwave HAD CCD，后來又推出超高感度的Super Exwave CCD，近年又有專為安防監(jiān)控量身打造的Super HAD CCD Ⅱ，圖像越來越清晰、靈敏度不斷提升、色彩還原更真實。不妨再從模擬攝像機水平清晰度來看，480TVL基本退出市場，540TVL已成主角，有廠商已推出650TVL產(chǎn)品。 但也不可否認，就清晰度而言，模擬攝像機已接近極限，人們從道路監(jiān)控中看到很多錄像畫面清晰度不高，對細節(jié)尤其是車牌車型人臉看得不夠清楚;同時攝像機的安裝數(shù)量成倍增加，如何有效監(jiān)視、管理、調(diào)用攝像資源已成問題，諸如此類的“煩惱”都說明模擬攝像機局限性越來越大，而百萬像素高清攝像機在清晰度上可以說沒有上限，不管是CCD還是CMOS技術(shù)，百萬像素攝像機已被廣泛應(yīng)用。 百萬像素攝像機的顯著特點是分辨率高(1280×720或1920×1080)、16∶9寬廣的水平視場角、畫面包容的景物更多，影像能被放大很多倍而細節(jié)依然清晰。一般一臺模擬攝像機僅只能監(jiān)看一個車道，而高清百萬像素攝像機能監(jiān)看二至三個車道，這就使得道路交通監(jiān)控系統(tǒng)對車輛、車牌和行人監(jiān)控，或需要獲取影像細節(jié)的智能視頻分析系統(tǒng)，甚至依靠人工播放錄像來獲得監(jiān)控細節(jié)以作證據(jù)的系統(tǒng)都能顯著獲益。 更高清晰度除帶來更好的監(jiān)視效果外，也更為高效、更可靠的智能分析帶來了可能，這將徹底改變完全依靠人工來監(jiān)視的被動監(jiān)控，而實現(xiàn)“按需”監(jiān)控、“主動”監(jiān)控。這一切也正是現(xiàn)代道路交通監(jiān)控系統(tǒng)所熱切期待的。 低照度——軟硬兼升 道路監(jiān)控需要24小時工作，而且在晚上極暗的光照條件下也要求得到可視的畫面。常規(guī)攝像機則難以滿足該條件，因而對道路監(jiān)控就有了低照度要求。 所謂低照度，即借助周邊道路燈，甚至月光、星光等可見光，在光線較暗的情況下也能獲得較理想的可視圖像，以滿足夜間監(jiān)控的需求。低照度攝像機的關(guān)鍵技術(shù)有二方面，一是CCD及配套器件，二是DSP技術(shù)。即使現(xiàn)在紅外攝像機“大行其道”，但低照度攝像機仍以其特有性能不能被取代。 CCD技術(shù) CCD及配套器件即攝像機和鏡頭，而攝像機又由感光器件CCD 、信號處理電路、濾光片等組成。以SONY為例，其低照度技術(shù)為Super HAD CCD，后來又研發(fā)出超感光度Ex-view HAD CCD。這兩技術(shù)中，在CCD的每個像素上都定位有OCL鏡頭，該鏡頭是使光線集中到感光區(qū)域，令感光度提高。而Ex-view HAD更進一大步，使OCL擁有接近零間隙結(jié)構(gòu)，有著更低的Smear Levels，其將CCD每一像素的開口率提高，令小孔累積層收到最大量的光線，進而達到更低照度的要求。 鏡頭作為攝像部件重要組成部分，其為CCD聚焦被攝物體的光線，其可攝取光線的多少直接決定了CCD成像的清晰度。衡量鏡頭攝取光線的多少 ，稱之為進光量，用F值(光圈)表示，F(xiàn)值與口徑成反比，與焦距成正比，在焦距相同條件下，鏡頭口徑越大，F(xiàn)值越小，鏡頭進光量就越大。常見鏡頭的F值多為1.2、1.4，目前也有F1.0 的，因此為了使得攝像機獲得理想的低照度效果，需要配置相適合的或配置 F 值較小的鏡頭。
DSP后端處理 攝像機中好的CCD固然重要，但后端的DSP芯片也起著不可或缺的作用，其將前端CCD采集到的視頻信號進行處理，轉(zhuǎn)換為視頻圖像輸出，DSP芯片將在后端進行數(shù)字降噪、寬動態(tài)、暗區(qū)補償?shù)冗M行軟性處理。如松下推出的SD5的DSP芯片，與前幾代相比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。 圖像DSP處理低照度攝像機發(fā)展至今，不僅有硬件技術(shù)方面的發(fā)展，在軟件處理方面也有突出的表現(xiàn)，比如彩轉(zhuǎn)黑技術(shù)和低速快門，即幀累積技術(shù)的出現(xiàn)。 彩轉(zhuǎn)黑技術(shù) 實現(xiàn)低照度監(jiān)控，高端攝像機在切換濾光片的同時會轉(zhuǎn)換成黑白圖像，以此得到更好的圖像效果。但在轉(zhuǎn)換過程中會遇到一個臨界值問題，若光線恰好在設(shè)定的臨界值時會發(fā)生來回切換，不但對成像效果會有影響，也會因不停的機械運動影響濾光片的壽命，所以廠家在攝像機內(nèi)增加延遲電路，即當達到臨界值時延遲一段時間再切換，若照度繼續(xù)降低，則切換;反之，則不進行切換。 黑白攝像機的靈敏度比彩色攝像機的靈敏度要高很多，因為黑白攝像機中，DSP運算只對兩種色彩進行處理，即黑色和白色，所以現(xiàn)在相當部分的低照度攝像機都有彩色轉(zhuǎn)黑白的功能，即白天為彩色圖像，夜間通過軟件處理將圖像轉(zhuǎn)換為黑白圖像，通過犧牲彩色效果來得到更低的照度。一般彩色轉(zhuǎn)黑白過程是通過CCD采集光線后轉(zhuǎn)換的電荷強弱來控制，當電荷強度達到一定臨界值時會自動轉(zhuǎn)換為黑白圖像, 同樣為保證在臨界值時不會造成反復(fù)切換會做一個延遲。一般說，鑒于城市卡口和電子警察要求車牌車型等的細節(jié)識別及車輛大光燈對彩轉(zhuǎn)黑的影響，所以卡口和電子警察應(yīng)用往往不采用彩色轉(zhuǎn)黑白技術(shù)。 低速電子快門技術(shù) 低速電子快門利用電腦記憶體的技術(shù),連續(xù)將幾個因光線不足而較顯模糊的畫面累積疊加，成為一個影像相對較清晰的畫面。在CCD攝像機內(nèi)，是用光學(xué)電控電荷積累時間來操縱快門，控制攝像機CCD的累積時間。當電子快門速度增加時，在每個視頻場允許的時間內(nèi)，聚焦在CCD上的光減少，將降低攝像機的靈敏度。低速電子快門可放慢快門的曝光速度，使得CCD可更長時間累積電荷從而在低照度環(huán)境下得到相對清晰的畫面。然而，隨著電子快門速度的放慢，會產(chǎn)生攝像機圖像拖尾現(xiàn)象，該類攝像機比較適用于對靜止畫面的監(jiān)視，活動劇烈的畫面監(jiān)視不宜用，所以說該項技術(shù)也不適用于道路交通監(jiān)控系統(tǒng)。
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