主頁（http://www.130131.com）：低照度攝像機的認(rèn)識與應(yīng)用

    在光線較差的環(huán)境中，低照度攝像機無需輔助光源即能識別目標(biāo)物體，發(fā)揮著重要的作用，受到越來越多用戶的青睞。本文就從其CCD與配套技術(shù)、DSP等方面進行描述，為讀者介紹當(dāng)前低照度攝像機的發(fā)展與應(yīng)用情況。

    在2003年以前，紅外攝像機尚未普及，低照度攝像機一直是各廠家和供應(yīng)商追捧的熱點，即使在紅外攝像機大行其道的今天，低照度攝像機以其特有的性能，仍然不能被取代。

    所謂低照度攝像機，即在光線很暗的情況下，無需其它輔助光源仍能識別目標(biāo)物體的攝像機，常見的有槍式攝像機和半球型攝像機。

    環(huán)境照度（亮度）通常以lux(勒克斯)為單位來衡量，其值越小，說明環(huán)境越暗。攝像機的照度指標(biāo)也用lux為單位來衡量，其值越小，說明其靈敏度越高，越能看清暗處的物體。因此，照度的高低成為人們選擇攝像機的一個重要參數(shù)。

    現(xiàn)在，很多廠家（商家）將攝像機的照度參數(shù)越標(biāo)越低，從1.0lux到0.1lux，再到0.001lux等等，那么，這些攝像機果真有那么高的靈敏度嗎？為了真正認(rèn)識低照度攝像機，下面從兩方面進性闡述。

CCD及配套技術(shù)
    一個完整的攝像設(shè)備由有兩部分組成，即鏡頭和攝像機，而攝像機又由感光器件（CCD或者CMOS，本文以CCD為例）、復(fù)雜的信號處理電路、濾光片等組成。

鏡頭
    作為攝像部件的重要組成部分，其作用是為攝像機的CCD聚焦被攝物體的光線，使景物在CCD上成像。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，鏡頭的進光量用F值（光圈）表示。F值＝f（焦點距離）/D（鏡頭的有效口徑），它與口徑成反比，與焦點距離成正比。在焦距相同的條件下，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的鏡頭。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。

CCD感光器件
    目前攝像機常用的CCD主要有三大供應(yīng)商，即SONY、SHARP和LG，在這三種CCD中，SONY的CCD感光度相對較好，常用的SONY CCD低照度技術(shù)為Super HAD CCD；后來SONY又研發(fā)出超感光度CCD，SONY稱之為EXVIEW CCD，該CCD的感光度為Super HAD CCD的5倍。

    另外，CCD的尺寸大小也對感光度有著很大的影響，尺寸越大，其感光度越好。為了使攝像機有更低的照度指標(biāo)，經(jīng)常會采用1/2英寸的CCD攝像機。有數(shù)據(jù)顯示：1/3英寸CCD的感光量只有1/2英寸CCD的56%；而1/4英寸CCD的感光量只有1/3英寸CCD的44%。

濾光片
    其是彩色攝像機的一個很小的器件，對攝像機的成像效果起著很大作用。濾光片濾除紅外光。彩色攝像機的CCD也可感應(yīng)紅外線，但因感應(yīng)紅外光易導(dǎo)致DSP無法算出正確顏色，因此須加一片濾光片將光線中紅外光濾除，所以只有彩色CCD需要濾光片，黑白CCD不需要安裝。

    低照度攝像機為得到更低的照度，除攝取可見光外，也需要攝取一些紅外光，而不同波長的紅外光都被攝取會對攝像機成像造成一定的影響，所以要采用可濾除不需要的的紅外光而保留需要的紅外光的濾光片。目前高端低照度攝像機會選用雙濾光片，即白天采用不感應(yīng)紅外的濾光片以獲得清晰的圖像，夜間采用可感應(yīng)紅外的濾光片得到更低的照度。此類攝像機都會有一個光敏電阻，當(dāng)光敏電阻感應(yīng)到外界光線不足時會啟動攝像機內(nèi)的觸發(fā)電路，將不感應(yīng)紅外光的濾光片切換成感應(yīng)紅外光的濾光片。更高端的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。當(dāng)然，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)定的臨界值時會來回切換，不但對成像效果會有影響，也會因為不停的機械運動影響濾光片的壽命，所以一些生產(chǎn)廠家在攝像機內(nèi)增加一個延遲電路，即當(dāng)達到臨界值時延遲一段時間再切換，若在這個時段內(nèi)，照度繼續(xù)降低，則切換，若保持不變或者升高，則不進行切換。

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，對于DSP圖像處理方面也有突出的表現(xiàn)，比如彩轉(zhuǎn)黑技術(shù)和低速電子快門，即幀累積技術(shù)的出現(xiàn)。

彩轉(zhuǎn)黑技術(shù)
    通常黑白攝像機的靈敏度會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(dāng)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)黑白的過程是通過CCD采集光線后轉(zhuǎn)換的電荷強弱來控制，當(dāng)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，會做一個延遲處理。

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)電控影像表面的電荷積累時間來操縱快門，電子快門控制攝像機CCD的累積時間，當(dāng)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。普通攝像機的電子快門為PAL：1/50-1/100000秒，NTSC為1/60-1/100000秒，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�，F(xiàn)在幀累積攝像機其低速電子快門放慢速度可達到普通攝像機的128倍。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。

    通過以上分析，用戶在選擇低照度攝像機時不能盲目地看各商家所標(biāo)的最低照度參數(shù)，而應(yīng)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、要求、監(jiān)視對象，再結(jié)合經(jīng)濟能力選擇相應(yīng)的低照度攝像機。如選1/2英寸還是選1/3英寸攝像機；究竟選Super HAD CCD技術(shù)還是選EXview HAD CCD技術(shù)或幀累積技術(shù)；還可考慮是否要有彩色轉(zhuǎn)黑白功能，是否運用了雙濾光片切換技術(shù)等。
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮)