隨著視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)在民用領(lǐng)域的使用越來越廣泛,應(yīng)用的環(huán)境也越來越復(fù)雜,其中一個(gè)zui重要的應(yīng)用要求就是24小時(shí)不間斷監(jiān)控。由于彩色成像一般需要較高的亮度,而實(shí)際環(huán)境不一定能夠滿足這個(gè)要求,所以監(jiān)控?cái)z像機(jī)低照度技術(shù)(也叫夜視技術(shù))就相應(yīng)地出現(xiàn)了。由于監(jiān)控?cái)z像機(jī)需求不同,因此也就出現(xiàn)了不同的應(yīng)用技術(shù)。
由于成本和特殊材料等的原因,目前廣泛應(yīng)用于*的人眼夜視技術(shù)并沒有被大量移植到民用監(jiān)控?cái)z像機(jī)領(lǐng)域,所以目前民用監(jiān)控產(chǎn)品中使用的通常有這樣幾種技術(shù):高靈敏度材料、數(shù)字慢快門技術(shù)等,因?yàn)楸O(jiān)控?cái)z像機(jī)要求和應(yīng)用場合的不同,所以在實(shí)際應(yīng)用中就出現(xiàn)了不同的應(yīng)用市場。
高靈敏度材料
監(jiān)控?cái)z像機(jī)中使用高靈敏度材料,包括使用高靈敏度光感應(yīng)材料,超高信噪比信號分析處理器件,信號處理增加一些特殊處理技術(shù)等等,以此來提高對光線較低情況下圖像采集的還原效果,但是由于監(jiān)控?cái)z像機(jī)成本及考慮體積等方面的原因,這個(gè)雖然是的方案卻仍然很難在短時(shí)間內(nèi)被廣泛應(yīng)用。
目前針對監(jiān)控?cái)z像機(jī)中CCD感光元件而言,提高感光度主要通過兩種方法。由于通過物理方式增大監(jiān)控?cái)z像機(jī)的感光面積,受設(shè)備體積限制無法實(shí)現(xiàn),因此其一是在元件每一感光二極管上(單一像素)裝置微小鏡片變相增大監(jiān)控?cái)z像機(jī)感光面積的方式來獲得感光度的提升,變得行之有效。這個(gè)設(shè)計(jì)就像是幫監(jiān)控?cái)z像機(jī)CCD掛上眼鏡一樣,但是CCD經(jīng)過35年的發(fā)展,這種技術(shù)提升的空間也已相當(dāng)有限。其二,就是通過特定的信號增強(qiáng)電路,根據(jù)數(shù)據(jù)運(yùn)算來獲得合理的曝光,但這樣通常會因?yàn)楸O(jiān)控?cái)z像機(jī)CCD快速感光引起像素感光不均而形成噪點(diǎn),這時(shí)拍攝出的畫面顆粒感會較為明顯。此時(shí)又不得不采取辦法來平衡高感光度和高畫質(zhì)之間的矛盾,從而勢必又帶來更高的成本投入。
數(shù)字慢快門技術(shù)
監(jiān)控?cái)z像機(jī)中數(shù)字慢快門技術(shù)(digitalslowshuttle),實(shí)際上它并不是一種快門,只是它的功能在某種程度上類似于快門而已,快門(shuttle)和光圈(IRIS)都是監(jiān)控?cái)z像機(jī)上控制光線通過鏡頭,達(dá)到光捕捉效果的一個(gè)部件。也可以這樣理解,光圈是光線通過鏡頭時(shí)能夠進(jìn)入的一個(gè)孔,孔的大小就是光圈的大小,孔越大,相同情況下通過的光就越多,而快門是掌握光圈開關(guān)的部分,控制光圈是處于一直開啟狀態(tài)還是按照一定時(shí)間間隔定時(shí)開關(guān)。
我們知道,根據(jù)人眼的視覺暫留特性,為了確??吹降膱D像是連續(xù)的,PAL制電視信號的標(biāo)準(zhǔn)是25幀/秒隔行掃描,就是說,每一秒種經(jīng)過我們眼前的圖像實(shí)際是由25個(gè)畫面構(gòu)成的連續(xù)畫面,在拍攝目標(biāo)的時(shí)候,每隔1/25秒,一個(gè)點(diǎn)才能夠被掃描到一次,因?yàn)槭歉粜袙呙瑁?個(gè)場才能構(gòu)成一個(gè)幀,所以每1秒鐘,PAL制的圖像是50場,1場的時(shí)間就是快門的間隔,每一秒鐘,快門必須要工作50次,才能確保輸出的圖像是50場/秒的PAL制圖像,所以PAL制的zui低快門速度是1/50秒(此時(shí)光圈實(shí)際上是一直打開的),實(shí)際應(yīng)用中,因?yàn)榄h(huán)境中光線可能會很強(qiáng),這個(gè)時(shí)候可能會需要控制進(jìn)光量,就需要控制快門速度,速度越快時(shí),光線能夠進(jìn)入的時(shí)間就越少,進(jìn)光量就越少,相對來說,圖像就會顯得比較暗,反之快門速度越慢,圖像就會越亮,當(dāng)光線照度不足時(shí),即使使用1/50秒圖像仍然不夠亮,這就需要運(yùn)用其他技術(shù)了。根據(jù)光學(xué)理論,光是可以疊加的,雖然在很暗的環(huán)境下每個(gè)點(diǎn)要1/25秒后才能被掃描到1次,被掃描的時(shí)間也非常短,其亮度非常弱,如果把前后一段時(shí)間內(nèi)該點(diǎn)的亮度都保存并疊加后再輸出的話,這個(gè)點(diǎn)就可以變亮了。所以數(shù)字慢快門的技術(shù)原理就是按照要求把相應(yīng)一段時(shí)間內(nèi)的多個(gè)影像疊加后再輸出,以此來提高信號強(qiáng)度。
這種技術(shù)因?yàn)椴恍枰獙ν獠凯h(huán)境進(jìn)行任何變化,所以在滿足監(jiān)控?cái)z像機(jī)要求的條件下可以說是的方案,但是這種技術(shù)實(shí)際上能夠應(yīng)用的范圍是非常窄的,因?yàn)閷?shí)現(xiàn)逐點(diǎn)累加的前提是同一個(gè)點(diǎn)不同時(shí)間的亮度累加,而一旦拍攝的物體發(fā)生變化或者移動的時(shí)候,前后兩個(gè)時(shí)間在一起累加的可能并不是同一個(gè)像素點(diǎn),這樣在整體圖像上移動物體就會出現(xiàn)“拖影”現(xiàn)象,如果物體移動過快而幀累積時(shí)間過長的話,移動物體甚至?xí)兂商撚啊K?,幀累積技術(shù)在監(jiān)控?cái)z像機(jī)中一般應(yīng)用于在弱光環(huán)境中監(jiān)控靜止的場景。
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