隨著視頻監(jiān)控攝像機在民用領域的使用越來越廣泛，應用的環(huán)境也越來越復雜，其中一個最重要的應用要求就是24小時不間斷監(jiān)控。由于彩色成像一般需要較高的亮度，而實際環(huán)境不一定能夠滿足這個要求，所以攝像機低照度技術(shù)(也叫夜視技術(shù))就相應地出現(xiàn)了。

日夜兩用監(jiān)控攝像機技術(shù)簡析

一、高靈敏度材料

使用高靈敏度材料，包括使用高靈敏度光感應材料，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，但是由于成本及考慮體積等方面的原因，這個雖然是最好的方案卻仍然很難在短時間內(nèi)被廣泛應用。

目前針對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感光面積，受設備體積限制無法實現(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感光面積的方式來獲得感光度的提升，變得行之有效。這個設計就像是幫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有限。其二，就是通過特定的信號增強電路，根據(jù)數(shù)據(jù)運算來獲得合理的曝光，但這樣通常會因為CCD快速感光引起像素感光不均而形成噪點，這時拍攝出的畫面顆粒感會較為明顯。此時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。

二、數(shù)字慢快門技術(shù)

數(shù)字慢快門技術(shù)(digital slow shuttle)，實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)都是攝像機上控制光線通過鏡頭，達到光捕捉效果的一個部件。也可以這樣理解，光圈是光線通過鏡頭時能夠進入的一個孔，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的部分，控制光圈是處于一直開啟狀態(tài)還是按照一定時間間隔定時開關。

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制電視信號的標準是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際是由25個畫面構(gòu)成的連續(xù)畫面，在拍攝目標的時候，每隔1/25秒，一個點才能夠被掃描到一次，因為是隔行掃描，每2個場才能構(gòu)成一個幀，所以每1秒鐘，PAL制的圖像是50場，1場的時間就是快門的間隔，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制的最低快門速度是1/50秒(此時光圈實際上是一直打開的)，實際應用中，因為環(huán)境中光線可能會很強，這個時候可能會需要控制進光量，就需要控制快門速度，速度越快時，光線能夠進入的時間就越少，進光量就越少，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，當光線照度不足時，即使使用1/50秒圖像仍然不夠亮，這就需要運用其他技術(shù)了。根據(jù)光學理論，光是可以疊加的，雖然在很暗的環(huán)境下每個點要1/25秒后才能被掃描到1次，被掃描的時間也非常短，其亮度非常弱，如果把前后一段時間內(nèi)該點的亮度都保存并疊加后再輸出的話，這個點就可以變亮了。所以數(shù)字慢快門的技術(shù)原理就是按照要求把相應一段時間內(nèi)的多個影像疊加后再輸出，以此來提高信號強度。

這種技術(shù)因為不需要對外部環(huán)境進行任何變化，所以在滿足監(jiān)控要求的條件下可以說是最理想的方案，但是這種技術(shù)實際上能夠應用的范圍是非常窄的，因為實現(xiàn)逐點累加的前提是同一個點不同時間的亮度累加，而一旦拍攝的物體發(fā)生變化或者移動的時候，前后兩個時間在一起累加的可能并不是同一個像素點，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間過長的話，移動物體甚至會變成虛影。所以，幀累積技術(shù)一般應用于在弱光環(huán)境中監(jiān)控靜止的場景。

三、彩色轉(zhuǎn)黑白技術(shù)

在光線不夠的時候?qū)D像切換為黑白圖像，去掉色載波和色同步干擾，并且將AGC加大，在一定程度上能夠提高低可視光環(huán)境下的圖像質(zhì)量，但是這種方案能夠解決的也只是部分非常特殊的環(huán)境，不能解決弱光環(huán)境，而且能夠提升的圖像質(zhì)量也非常有限，一般此技術(shù)都要和其他技術(shù)配合使用。

在一定的光源條件，利用線路切換的方式將圖像由彩色轉(zhuǎn)為黑白。在彩色/黑白線路轉(zhuǎn)換的技術(shù)演進過程中，早期曾采用2顆感光元件Sensor(1顆彩色、1顆黑白)共用一組電路再行切換，目前此類攝像機已采用單一CCD(彩色)設計，在白天或光源充足時為彩色攝像機，當夜晚降臨或光源不足時(一般在1LUX?3LUX)即利用數(shù)字電路將彩色信號消除掉，成為黑白圖像，此種作法雖可在夜晚達到“低照度”的目的，白天卻有圖像模糊，色彩不自然的缺點。

四、被動紅外成像技術(shù)

被動紅外成像技術(shù)的應用前提是光捕捉器件除了要能采集可見光信號以外，還要能夠采集到紅外信號，并且信號處理能夠?qū)⒃t外信號處理成灰度信號(就說常說的黑白信號)。黑白攝像機都能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能并且靈敏度非常高。目前所有基于數(shù)字處理技術(shù)的攝像機也都能夠完成這個工作，但是由于還有可見光環(huán)境下的彩色成像，矛盾也開始出現(xiàn)了。在處理彩色信號的時候，因為DSP處理都需要將視頻信號分離成灰度信號和色度(或者色差)信號進行分別處理，而紅外信號本身是人眼不可見的，但是在光捕捉器采集和DSP處理之后已經(jīng)變成了人眼可以識別的灰度信號，兩個灰度信號(可見光和紅外光的)進行疊加，必然會使圖像在進行灰度和色度合成的時候無法按照理想的情況進行合成，這將會造成圖像的灰度和色度失真，最典型的例子就是如果紅外光過強，會使得整個圖像發(fā)灰。

日夜兩用攝像機的安裝與調(diào)試

一、日夜兩用攝像機的安裝

與普通攝像機的安裝相比，日夜兩用機的安裝還是有一些特別的地方值得注意，因為考慮到夜間的效果，有的廠家采用1/2" CCD靶面，對于這類日夜兩用機，安裝鏡頭時也要考慮安裝不小于1/2英寸的鏡頭，這樣一方面圖像不會產(chǎn)生暗角，另一方面，充分響應廠家加大感光面積來提升夜間效果的設計初衷，切不可采用小尺碼鏡頭造成可惜的浪費。再有現(xiàn)在隨著日夜兩用機的廣泛應用，普通鏡頭對紅外光的影響漸漸反映出來，有些廠家開發(fā)出紅外鏡頭來糾正這種影響，安裝時盡量采用這類鏡頭。

此外應盡量選用自動光圈鏡頭，使得日夜兩用機的效果展現(xiàn)可更加充分。

二、日夜兩用攝像機的調(diào)試

得益于DSP的技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在的攝像機調(diào)試越來越細膩，也越來越準確，調(diào)試方式更可以多種多樣，純菜單調(diào)試、菜單和DIP SW配合調(diào)試、遠程調(diào)試、純DIP SW等方式，其中擁有純菜單方式的攝像機外觀干凈利落，只有幾個按鈕，甚至這幾個按鈕都可以隱藏起來，不過在現(xiàn)場調(diào)試別忘了帶個小監(jiān)視器，否則可要累死你。遠程調(diào)試十分方便，但一般都要有同品牌的后端控制設備支持，而且多數(shù)是與視頻線同軸傳輸，也算是一種同軸視控吧。DIP SW方式就簡單多了，適合于較為低端的用戶需求。再有要注意有些廠家不知為什么，采取菜單和DIP SW配合方式時，有時會有部分功能重復，初次調(diào)試會丈二和尚摸不著頭腦，不要被它迷惑了。

日夜兩用機調(diào)試內(nèi)容上要注意以下幾個內(nèi)容的調(diào)試：

·背光補償：許多日夜兩用機可對多個區(qū)域獨立進行背光補償調(diào)整，這對固定安裝的攝像機很重要，畫面層次會受損最少;

·遠距離視頻補償，對擁有具備這項功能攝像機的工程商來說，不啻為一個福音，距離1000M以內(nèi)的攝像機，都可得到精確的視頻補償，不僅僅是幅度，還有高頻的部份;

·彩轉(zhuǎn)黑的時間，這個參數(shù)挺有意思，調(diào)短了，汽車大燈一晃，就轉(zhuǎn)彩色，調(diào)長了圖像可能有幾十秒發(fā)黑(彩色沒轉(zhuǎn)到黑白)，這個分寸的把握要靠技術(shù)人員的反復比較了，還要在現(xiàn)場的夜晚，帶著監(jiān)視器進行調(diào)試;

·彩轉(zhuǎn)黑的信號電平，同上面一樣也是要在現(xiàn)場，配合彩轉(zhuǎn)黑時間來調(diào)轉(zhuǎn)換信號電平;

·注意紅外過敏，有的日夜兩用機型在設計上有缺陷，晚上轉(zhuǎn)為黑白后，如果外界有紅外燈，就會在彩色和紅外之間不停轉(zhuǎn)換，十分煩人，這種情況下，要么撤紅外燈，要么便得換機器。

上面是筆者在工程應用中的一些體會，也有與朋友之間互相推敲的心得，說得不一定對，只想和讀者們做一個交流，若有任何意見，希望得到大家的指教。