主頁（http://www.130131.com）：道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)關(guān)鍵性能應(yīng)用技術(shù) 【中國(guó)集群通信網(wǎng)】道路交通專用攝像機(jī)作為視頻圖象信號(hào)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(biāo)，要求全天候不間斷運(yùn)行，并要能實(shí)時(shí)、清晰地捕獲到目標(biāo)對(duì)象的特征信息。隨著道路監(jiān)控需求的不斷提高和攝像機(jī)技術(shù)的更新發(fā)展，道路交通專用攝像機(jī)的功能也越來越強(qiáng)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(duì)專用攝像機(jī)的性能要求稍有些差異，如卡口、電子警察攝像機(jī)更專注于清晰度、低照度、強(qiáng)光抑制等;而道路治安監(jiān)控和交通狀況監(jiān)察的重點(diǎn)要求是清晰度、低照度、寬動(dòng)態(tài)功能等，但二者主要功能和要求還是一致的。總結(jié)道路交通監(jiān)控的特殊要求，其攝像機(jī)的關(guān)鍵性能應(yīng)包括有清晰度、低照度、強(qiáng)光抑制、寬動(dòng)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(jī)清晰度是指畫面再現(xiàn)物體細(xì)部的能力，決定著圖像質(zhì)量，對(duì)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(jī)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?cái)?shù)沒隨畫面放大而增加，圖質(zhì)甚至更差。 而攝像機(jī)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(shí)。不妨再?gòu)哪M攝像機(jī)水平清晰度來看，480TVL基本退出市場(chǎng)，540TVL已成主角，有廠商已推出650TVL產(chǎn)品。 但也不可否認(rèn)，就清晰度而言，模擬攝像機(jī)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(duì)細(xì)節(jié)尤其是車牌車型人臉看得不夠清楚;同時(shí)攝像機(jī)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(jī)局限性越來越大，而百萬像素高清攝像機(jī)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?cái)z像機(jī)已被廣泛應(yīng)用。 百萬像素?cái)z像機(jī)的顯著特點(diǎn)是分辨率高(1280×720或1920×1080)、16∶9寬廣的水平視場(chǎng)角、畫面包容的景物更多，影像能被放大很多倍而細(xì)節(jié)依然清晰。一般一臺(tái)模擬攝像機(jī)僅只能監(jiān)看一個(gè)車道，而高清百萬像素?cái)z像機(jī)能監(jiān)看二至三個(gè)車道，這就使得道路交通監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)車輛、車牌和行人監(jiān)控，或需要獲取影像細(xì)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(xì)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(dòng)監(jiān)控，而實(shí)現(xiàn)“按需”監(jiān)控、“主動(dòng)”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(shí)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(jī)則難以滿足該條件，因而對(duì)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(jī)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(jī)“大行其道”，但低照度攝像機(jī)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(jī)和鏡頭，而攝像機(jī)又由感光器件CCD 、信號(hào)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(gè)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(jìn)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(jìn)而達(dá)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換為視頻圖像輸出，DSP芯片將在后端進(jìn)行數(shù)字降噪、寬動(dòng)態(tài)、暗區(qū)補(bǔ)償?shù)冗M(jìn)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(jī)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(shí)現(xiàn)低照度監(jiān)控，高端攝像機(jī)在切換濾光片的同時(shí)會(huì)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(huì)遇到一個(gè)臨界值問題，若光線恰好在設(shè)定的臨界值時(shí)會(huì)發(fā)生來回切換，不但對(duì)成像效果會(huì)有影響，也會(huì)因不停的機(jī)械運(yùn)動(dòng)影響濾光片的壽命，所以廠家在攝像機(jī)內(nèi)增加延遲電路，即當(dāng)達(dá)到臨界值時(shí)延遲一段時(shí)間再切換，若照度繼續(xù)降低，則切換;反之，則不進(jìn)行切換。 黑白攝像機(jī)的靈敏度比彩色攝像機(jī)的靈敏度要高很多，因?yàn)楹诎讛z像機(jī)中，DSP運(yùn)算只對(duì)兩種色彩進(jìn)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(jī)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(qiáng)弱來控制，當(dāng)電荷強(qiáng)度達(dá)到一定臨界值時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為黑白圖像, 同樣為保證在臨界值時(shí)不會(huì)造成反復(fù)切換會(huì)做一個(gè)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(xì)節(jié)識(shí)別及車輛大光燈對(duì)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(gè)因光線不足而較顯模糊的畫面累積疊加，成為一個(gè)影像相對(duì)較清晰的畫面。在CCD攝像機(jī)內(nèi)，是用光學(xué)電控電荷積累時(shí)間來操縱快門，控制攝像機(jī)CCD的累積時(shí)間。當(dāng)電子快門速度增加時(shí)，在每個(gè)視頻場(chǎng)允許的時(shí)間內(nèi)，聚焦在CCD上的光減少，將降低攝像機(jī)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(zhǎng)時(shí)間累積電荷從而在低照度環(huán)境下得到相對(duì)清晰的畫面。然而，隨著電子快門速度的放慢，會(huì)產(chǎn)生攝像機(jī)圖像拖尾現(xiàn)象，該類攝像機(jī)比較適用于對(duì)靜止畫面的監(jiān)視，活動(dòng)劇烈的畫面監(jiān)視不宜用，所以說該項(xiàng)技術(shù)也不適用于道路交通監(jiān)控系統(tǒng)。
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