文/汤凯
何以应运而生
低照度摄像机其实在以前就出现过，由于技术发展的缓慢和研发的滞后，没有第一时间把其技术和功能全部贡献到社会公共安全领域中。传统的低照度摄像机有日夜转换型和慢快门型两种，但近几年风靡安防领域的新型低照度摄像机受到广泛青睐。日夜转换型摄像机是目前夜间的主流，凭其经济实惠、技术成熟的特点成为监控行业的一枝独秀，但是局限于只能在夜间提供黑白图像。而慢快门型是通过降低视频帧率来提高图像亮度，对于运动物体的监控有拖尾现象，所以一般不常用。新型低照度摄像机能在夜晚实现彩色图像监控，还能适应不同监控要求，但其价格相对昂贵，待价格稳定以及技术成熟后，将会有很好的应用前景。
何以与众不同
低照度摄像机因其在黑夜里可以得到的画面可以媲美普通摄像机在白天里监控的彩色画面，这使得超低照度在安防监控领域占得一席之地。然而现如今安防行业的摄像机类型和应用现状如何呢?那么它与各类监控摄像机的成像方式有什么不同?
百花齐放
在安全防范系统中，安防监控摄像机图像的生成主要源于CCD摄像机，以色彩划分可分为彩色和黑色两种，彩色主要适用于景物的细部辨别，而黑白则是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区。按灵敏度划分为普通、月光和星光以及红外照明型，星其中光级正常工作的照度在0.01lux一下。当今现在安防网络监控摄像机的发展更加趋于高清明朗化，低照度摄像机的普及和步伐的加速，智能化监控技术的应用，在融合3G、4G技术由模拟向数字变革，这也是当下安防监控摄像机的现状。
北京中电兴发科技有限公司(以下简称为中电兴发)设计集成开发总裁周超介绍，在星光级低照度环境成像方面上来看，对于目前低照度环境下成像的应用技术，周总有着独特的理解和看法，他认为，目前对低照环境下的成像应用技术主要有红外热成像、主动红外、帧累积、ULLS超微光感知等。红外热成像的夜间效果是比较好的，但只能局限于夜间，而且无法显示人眼正常的成像效果，对于显示的反白效果不是很多人都能接受，另外，现阶段，由于热成像摄像机的价格比较昂贵，只能应到一些特殊领域，如数字化军队等。主动红外摄像机，应用于对于低照要求非常高的环境下，红外灯发热过高、功率过大是现阶段应用普遍存在的问题，在高温下，LED芯片、摄像机和封装LED的环氧树脂都容易加速老化，使红外摄像机的使用寿命大大缩短。帧累积摄像机，是通过延长曝光时间来提升图像画面亮度，帧累积慢快门摄像机常常被用于对静态事物的监视，而不建议用在非静态应用。ULLS超微光感知，是用硬件来提升产品性能，采用国际最先进的图像传感器设计技术，不仅体积小、速度快、功耗低，并且具有高灵敏度、高信噪比、高动态范围等特点。四川艾普视达数码科技有限公司(简称艾普视达)市场部范清华向笔者透露，低照度摄像机成像的核心技术就是大靶面的Sensor加上高性能图像处理芯片再配上低照度图像增强处理算方法，言简意赅的介绍了低照度的核心。
其次是ISP的调整，经常可以在市面上各家效果进行PK的时候发现同样的方案，同样的传感器，但是各个厂家的低照效果却大相径庭。在低照效果成像的ISP处理方面，降噪处理和伽马曲线调整就是很重要的图像处理过程，噪点会使图像显得不清晰，但降噪处理不当又会造成严重的雾感、拖影，损失细节等现象。伽马曲线数值设置的过高会让画面的对比度增加，画面变暗，画质通透，但是会丢失细节;伽马曲线数值设置的过低又会使图像变亮，细节会增加，但是画质通透度变差。所以即使基于相同的硬件平台，产品的最终效果也各有不同，这其中就体现了不同厂家的研发能力。
何以出类拔萃
针对于不同的摄像机其内部架构亦是截然不同，那么超星光级摄像机如何呢?中兴力维的硬件开发部算法工程师李林认为，星光级低照度摄像机一般采用靶面尺寸较大成像传感器，但是最终体现传感器低照度性能的是单位面积的进光量多少。即相同尺寸的传感器像素数越少，每个像素吸收到环境中的光线就会越多，低照度效果越好。在具体实际应用中需要综合考虑分辨率(像素数)与低照度(靶面尺寸)的需求。星光级低照度摄像机要求处理芯片具备较强的计算能力，能够满足算法自动适应低照度环境的变化。自动增益和数字降噪是低照度摄像机常用到的关键技术，通过自动增益控制能使低照度下图像的亮度维持在理想状况，同时也能自动控制噪声的大小。低照度环境会给图像带来噪声，噪声的存在会降低图像的清晰度，数字降噪技术能够提过滤噪声，显示较为纯净的画面，提高图像的清晰度，看清更多的夜间物体细节。
让星光加点“智能”
现在高清网络摄像机已经基本实现智能化控制技术了，至于在超星光级摄像机植入智能分析、透雾等算法，科达产品经理胡宝建觉得，智能分析前端化已经成为安防监控的一种趋势，在星光级超低照度摄像机上植入智能算法将会给用户带来更多的实用价值。感知型、星光级超低照度摄像机可检测视野范围内的所有运动物体，并对人车进行分类，输出颜色、方向、速度等丰富的语义信息，尤其在凌晨、黄昏光线不太理想的时段效果明显提升，其在如今海量监控视频的大数据时代将发挥无法估量的作用。
博世安防系统视频监控产品市场经理邓刚还向笔者介绍如何优化摄像机的降噪技术能最大程度滤除不必要的噪声干扰是星光级低照度技术的关键。从技术上看，防暴及恶劣环境都有对应的产品。设计专门的芯片来完成智能分析的工作，不会影响成像，包括透雾技术。不会影响设备，反而会进一步摄像机适应的范围和对客户的增值。
道路方兴未艾
博康智能网络科技股份有限公司产品工程师李俊飞表示，随着安防监控由高端专用领域日趋民用化，摄像机的应用范围也越来越广泛，很多监控条件差、光线昏暗的地方也要求安装功能多样的摄像机，尤其是低照度摄像机。为了满足全天候24小时监控的需求，新技术型的低照度摄像机必将成为了市场的新宠。
众所周知，同样感光面积的图像传感器，像素越高，分配到每个像素的感光面积便越小，接收到的光子数量也越少，随之低照度性能就越差，因此不少人将仅有几十万像素的模拟摄像机同上百万像素的网络数字摄像机进行低照度对比，并错误地认为低照度是数字网络摄像机的软肋。事实上，数字摄像机在低照度方面不断改良完善，已经取得突破性进展，未来的发展趋势也越来越好。低照度性能的改良将加速高清网络摄像机在安防领域的普及步伐，加快星光级高清监控大时代的进程。
在平安城市、城市交通、轨道交通、高速公路等领域，监控区域的夜间光照不足，不可能大规模安装补光照明设施。低照度摄像机可依靠自身的性能，对外部环境的依赖较小，在微弱光照下可获得较好的监控效果;在特殊场合中，能实现夜间的隐蔽监控。如，高速公路收费监控系统中，车辆进入收费站后车灯打开，环境光源与车牌的照度形成了一定的动态范围，传统摄像机无法清晰识别车牌。在无辅助补光去情况下，低照度摄像机能对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，进行观察和记录。艾普视达的范清华还表示，看得更清、分辨率更高、照度更好、更低图像噪点是人们所追求和不懈努力的方向，超低照度网络摄像机研发也将是AipStar未来的重点之一。
随着平安城市、智能交通等应用的推动，星光级低照度摄像机的使用将会更加普及，由于当前技术水平与开发有待提高，使得低照度摄像机成本偏高，让客户的预算成本增加，这也是低照度目前市场的一根软肋无论是现在还是以后的城市、交通以及安保都需要低照度保驾护航，相信技术的成熟会让它成本更亲民，更加贴近我们的生活，让生活、交通更加光明。
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