安防大講堂：低照度監(jiān)控攝像頭的相關技術(shù)詳解

時間：2020-01-05

如今“高清”已經(jīng)成為安防行業(yè)中的熱門詞匯，但是沒有具體的標準。大部分工程商和用戶也只是以高分辨率來判斷是否是低照度監(jiān)控攝像頭。其實，高分辨率是“高清”的一個必要條件，但不是充分條件，高分辨率只能說近似于靜態(tài)的“高清”。那么，真正的“高清”畫質(zhì)，除了高分辨率之外，還要考察哪些方面呢?

　　低照度監(jiān)控攝像頭性能識別法

　　低照度監(jiān)控攝像頭作為高清產(chǎn)品中的重要成員，用戶在選擇的時候往往不知道從哪些方面來判定它的性能，筆者認為低照度監(jiān)控攝像頭性能的判定主要從以下幾方面進行考慮：

　　**用戶在選擇低照度監(jiān)控攝像頭的時候，要了解自身的需求，低照度監(jiān)控攝像頭主要用于金融系統(tǒng)、道路交通的監(jiān)控，因為這些場所對于圖像有特殊的要求，如果用戶使用的場所不必要能夠看清人臉特征、車牌號碼等，就沒有必要選擇低照度監(jiān)控攝像頭，選擇一款普通攝像機就*可以了，畢竟低照度監(jiān)控攝像頭在價格上要比普通的高，所以說在選擇的時候要**明確自己的需求。

　　*二就是攝像機的功能，這主要體現(xiàn)在畫面的清晰度上，在看畫面的時候主要觀察靜態(tài)清晰度、動態(tài)清晰度、色彩還原度，還有就是在拍攝風光、景物、鮮花、移動的物體時，看畫面是否干凈，色彩是否自然逼真。畫面的清晰度不僅僅是看水平分辨率，還要看它具備的寬動態(tài)、自動白平衡、圖像的銳利度調(diào)整、**級數(shù)字降噪、智能數(shù)字自動測光補償?shù)裙δ?。在檢測寬動態(tài)功能時，需要觀察亮區(qū)與暗區(qū)之間過渡是否清晰自然，寬動態(tài)范圍是否能夠自動調(diào)節(jié)。好的攝像機在亮區(qū)和暗區(qū)都會有豐富的層次和細膩的表現(xiàn)，在夜間的大燈下看車牌時，大燈的輪廓、燈絲和車牌都十分清楚，而且不出現(xiàn)豎亮線。而低照度則要在夜晚來觀測攝像機的監(jiān)視畫面是否清晰，噪聲大小如何，以上這些方面都影響著攝像機的功能。

　　*三就是攝像機其它的一些方面，比如攝像機的操作設定，目前的低照度監(jiān)控攝像頭作設定主要是通過菜單和撥碼兩種方式來調(diào)節(jié)，帶有菜單的攝像機則需注重菜單功能是否豐富，是否容易調(diào)好，能否滿足不同的復雜監(jiān)控環(huán)境。另外有的攝像機還有不同的模式，用戶在使用的時候只需根據(jù)不同的環(huán)境進行選擇就可以了。還要看攝像機的數(shù)據(jù)接口是否豐富，因為在使用過程中，會出現(xiàn)監(jiān)控攝像機因為環(huán)境或者人為破壞，無法正常工作的現(xiàn)象。在安裝調(diào)試的時候還要注意鏡頭選配，因為鏡頭的質(zhì)量不好，或者選配不好，很大程度上會影響到畫面的清晰度。在攝像機的配套產(chǎn)品上也要注意，因為要達到高清效果，除了**是低照度監(jiān)控攝像頭之外，傳輸系統(tǒng)，中間系統(tǒng)和終端顯示系統(tǒng)都**滿足帶寬和壓縮的要求。最后就是看攝像機廠商的技術(shù)支持力度，包括是否能夠提供專門的技術(shù)培訓，對產(chǎn)品的特殊功能和操作菜單進行詳細的解說，出現(xiàn)問題后能否在較短的時間里進行維修等。

　　低照度監(jiān)控攝像頭選購考察之法

　　一、考察發(fā)熱量

　　普通百萬攝像機發(fā)熱大，主要原因在DSP上，發(fā)熱大，難免穩(wěn)定性令人擔憂。特別在炎熱的夏天中午太陽烈日下，較加擔憂。

　　值得一提的是，原本槍機就發(fā)熱非常大，如果繼續(xù)在槍機**添加紅外燈，那不是熱上加熱嗎?而且目前大多百萬低照度監(jiān)控攝像頭屬于高照度百萬低照度監(jiān)控攝像頭，而不是低照度，普通的百萬低照度監(jiān)控攝像頭低照度通常為2-10LUX，這種攝像機不僅感應可見光能力弱，感應紅外光也很弱，因此如果要想拿普通百萬低照度監(jiān)控攝像頭做成紅外，紅外燈數(shù)量也要比低照度紅外機放多幾倍，或者放大電流，讓紅外燈變得較亮，但是這樣做紅外燈的使用壽命就令人擔憂了。

　　說到這里，我們就知道了，選擇百萬低照度監(jiān)控攝像頭，一定要測試機器的發(fā)熱量，了解他們用的是什么DSP。功耗發(fā)熱如何。另外大家也許也明白了，為什么百萬高清廠家有不少，但是能提供與批量銷售紅外百萬高清的廠家則**。原因就這樣這里。

　　二、考察延時

　　只要是數(shù)字攝像機，都有不同程度的延時，同樣720P高清畫面，有的攝像機延時只有0.1秒，而有的則高達0.4秒、0.7秒，深知較高，說到這里，工程商朋友可能會奇怪，為什么同樣的分辨率卻有不一樣的延時呢?因為數(shù)字攝像機需要經(jīng)過3個過程，壓縮、傳輸與解壓縮顯示。如果一個廠家*是依賴方案商或者缺乏自己壓縮算法開發(fā)能力與**底層技術(shù)能力，那么在圖像壓縮，網(wǎng)絡傳輸，解壓縮軟件效率方面就會落后他人。

　　延時是一個非常重要的參數(shù)，否則在PTZ控制方面就非常麻煩，另外延時也側(cè)面地反映了一個軟件的開發(fā)實力，與產(chǎn)品的穩(wěn)定性。大家試想，如果一路監(jiān)控視頻處理都那么累，如何有能力開發(fā)幾百上千路數(shù)字高清監(jiān)控呢?

　　三、考察低照度

　　大家應該都知道，安防行業(yè)監(jiān)控與消費類的數(shù)碼相機與交通監(jiān)控不一樣，不可能在光線暗的時候不停地打閃光燈。因此說，百萬高清沒有低照度特性，應用就較為受限制。遇到光線偏暗時，就成了瞎子。像素再高也白搭。特別是民用監(jiān)控，對低照度的要求較高，甚至比一些**監(jiān)控項目的監(jiān)控環(huán)境還復雜。比如銀行監(jiān)控，24小時強燈下監(jiān)控，條件非常適合。

　　四、考察拖尾

　　這部分本來是打算與低照度一起講的，后來想一想，因為拖尾現(xiàn)象是百萬低照度監(jiān)控攝像頭較常見的弊端，因此把它單獨提出來討論，**我們已經(jīng)討論了，低照度的重要性，但是有的安防廠家為了提高低照度，采用電子慢門或幀累積，這一招，**是會大大提升低照度效果，但是弊端也是非常明顯的，當畫面上有運動物體時，你就會發(fā)現(xiàn)人走動怎么會一個鬼影(拖尾)呢，導致看不清楚運動物體(看不清楚行動中的人特征)，運動物體時模糊的。當物體靜止下來，才能看清楚。

　　五、考察紅外

　　紅外攝像機，不就是在普通機器里加個紅外燈嗎?太簡單的。哈哈，很多人都這樣說，這種說法好像有一點道理，果真如此簡單嗎?不!如果真有那么簡單，為什么市面上能賣的百萬高清紅外機卻非常少??其實紅外高清，除了我在1)上說的那些分析道理，還有很多細節(jié)要處理。

　　六、考察價格

　　一個廠家把價格標高容易，但是能把價格做低，就難了，可能大家會說，這有什么難，打價格戰(zhàn)不常常這樣嗎?是的，但是大家見過哪家公司打價格戰(zhàn)，能把模擬攝像機做到30元/支?沒有一個，為什么呢?因為誰都沒有能力把成本控制到如此之低，就算是偷工減料也較多降低10%左右的成本。大家想一想，以前的電腦與CPU性能差而貴，為什么今天的電腦與CPU性能強還很便宜呢?

　　提醒一下大家，不要忘記科技的神奇力量，科學家與研發(fā)工程商們除了不斷地提升產(chǎn)品的品質(zhì)，還要不斷地降低產(chǎn)品的成本，否則**的科技產(chǎn)品永遠只能小范圍應用，或永遠在試驗室里，難以造福人類，造福社會。能把價格做低一點也許可以考偷工減料，但是如果能把價格大幅度落下，那就是一門高科技了。當然廠家也會根據(jù)市場定位，把用戶很少用上的功能，不放在普通機里，而放到**機里。

　　低照度監(jiān)控攝像頭組成及關鍵技術(shù)要點

　　HD-SDI或IP低照度監(jiān)控攝像頭一般由如下主要部分組成如下：

　　1、攝像機CCD或CMOS 成像器件，完成光學圖像轉(zhuǎn)換為電學信號，輸出電子圖像信號。

　　2、AFE，模擬**，用于CCD 成像時，將CCD 圖像信號數(shù)字化，并產(chǎn)生CCD控制時序。而對于CMOS型成像器件，可直接輸出數(shù)字信號，故不需要AFE模擬**。

　　3、CPU為整個低照度監(jiān)控攝像頭**器件，其主要完成圖像信號處理(Image Signal Processor)和圖像信號編解碼(編解碼為MPEG4、H.264 標準圖像數(shù)據(jù)等)。早期的CPU即DSP(Digital Signal Processor)，主要完成圖像信號處理，如：透鏡校正、Gamma 校正、邊緣校正、自動曝光、自動聚焦、自動黑白平衡、防抖動等處理及控制。

　　這其中IP低照度監(jiān)控攝像頭的CPU還要完成圖像的編碼壓縮，再經(jīng)IP網(wǎng)絡口輸出，而HD-SDI低照度監(jiān)控攝像頭不經(jīng)編碼壓縮即以原始數(shù)字信號經(jīng)HDMI或HD-SDI口輸出?？傮w說，CPU 除圖像處理和編碼功能外，還要完成低照度監(jiān)控攝像頭系統(tǒng)控制及計算，充作整個系統(tǒng)的*處理器。

　　4、存儲接口：存儲主要是指存儲卡/硬盤等數(shù)據(jù)存儲。

　　5、信號輸出接口：HDMI為高清數(shù)字多媒體接口，支持5Gpbs 以上高速信號傳輸速率，為民用消費電子接口;HD-SDI為高速串行接口，符合SMPTE 組織**的用于影視演播室的數(shù)字音視頻信號傳輸，是**標準。其早期支持標清數(shù)字電視信號的270Mbps速率，已發(fā)展到傳輸1.485Gbps 高清數(shù)字電視信號，再發(fā)展到當前的2.97Gbps 高速信號，用于傳輸RGB 24bit 以上高清數(shù)字電視信號。

　　從上述對低照度監(jiān)控攝像頭系統(tǒng)介紹可知，**低照度監(jiān)控攝像頭涉及到以下主要難點和當前業(yè)界**技術(shù)。

　　1、高分辨率光學鏡頭集成，低照度監(jiān)控攝像頭**搭配高分辨率(高達真正千萬像素)和廣角的光學鏡頭，在光學變焦等方面，均為當前技術(shù)較*。

　　2、圖像信號處理，在光學信號轉(zhuǎn)換為電學信號時，需要進行信號處理，以便獲得較高的圖像質(zhì)量，降低各種干擾和雜聲等。以白平衡、自動曝光、自動聚焦、防抖動等為代表的幾個技術(shù)是圖像信號處理技術(shù)的幾個方面。

　　3、高速電子圖像信號的接收、處理和傳輸，低照度監(jiān)控攝像頭在光電轉(zhuǎn)換后，所得信號均為高速電子信號，這要求信號接收、處理和傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，均需要考慮電磁兼容和隔離措施。

　　4、高清視頻壓縮，低照度監(jiān)控攝像頭由于其視頻信號速率高，數(shù)據(jù)量大，必需采用當前**的視頻壓縮技術(shù)，如H.264 等，才能滿足存儲和網(wǎng)絡傳輸需求。

　　結(jié)語

　　隨著**市場和**對于監(jiān)控系統(tǒng)的普及和大量使用，人們對圖像的要求越來越高，從較開始的能看到圖像，到現(xiàn)在的要清晰的圖像，到今后的能進行處理分析的高清晰圖像。攝像機的研發(fā)周期也必將會越來越短，作為攝像機的**技術(shù)CCD芯片也必將研發(fā)和推出較高像素的CCD以適合市場的需要。

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安防大講堂：低照度監(jiān)控攝像頭的相關技術(shù)詳解
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