文/刘庆文

　　摘要：全天候摄像机顾名思义就是在室内或室外可24小时不间断监控的摄像机，一般行业内将摄像机粗略地分类为如枪式摄像机、快球摄像机、一体化摄像机等，其实根据专用功能、外观设计和应用场合的不同，还可细分出各种类型，同样,基于不同的应用环境，也有各种形式的全天候摄像机。如对于平安城市、银行、交通、森林防火等领域都皆会要求全天候监控，因此也有相应要求的全天候摄像机。

　　面对形形色色的监控环境，全天候摄像机监控技术在很多方面值得我们去考究，对各种监控环境来说，全天候监控摄像机除坚硬的外壳外，还必须要有过硬的监控本领。夜视红外功能、低照度监控、宽动态效果以及远程监控都是其必备的要素。好比在北方，冬季在低温的情况下，摄像机除低照度功能外，其抗低温效果也必须出众。因此，对于产品选型，摄像机功能、地域环境及工程安装等三大方面成为了全天候摄像机监控技术的要点。那么下面让我们一起来探讨一下，全天候摄像机是否那么强大?在工程安装当中存在什么问题?核心技术又是什么?

　　成像好与坏 认知问题所在

　　上海天跃科技有限公司的高级工程师彭华曾说道，全天候摄像机应该要具有良好的环境适应性，在任何环境下都能保证图像采集效果的摄像机产品。相对普通摄像机全天候摄像机应该具有更高的防护标准，如防水防尘、防雷、宽电压，适应范围更广的高低温以及湿度范围、具有多种特殊环境下的智能成像算法。

　　那么在实际使用当中，往往要克服两个最常见的不利的因素，才能保证有较好的图像。

　　光之逆袭

　　没错，全天候摄像机在日常监控过程中，第一个要克服的就是光的困惑。面对各种复杂的监控环境，往往光就是始作俑者。博世(上海)安保系统有限公司的视频监控产品经理邓刚解释说，如果光照太暗或者照明不足的情况下，会对摄像机的成像效果造成严重的影响，会出现颜色衰减、监控画面噪声严重、图像层次感丢失等不良迹象。所以作为全天候摄像机要有较好的低照度功能，在照度较低的情况下提供一个清晰可用的彩色图像，如果照度过低，不足以呈现彩色画面时，就必须切换至夜间监控模式，即提供一个清晰的黑白图像，不然“全天候”这名词就虚有其表了。

　　另外在实际的监控场景，还经常会出现炫光、反光、逆光以及强光等各种光的问题。当在强光源(日光、灯具或反光等)照射下的高亮度区域及阴影、逆光等相对亮度较低的区域在图像中同时存在时，会造成明暗反差过大的场景，摄像机输出的图像曝光不均，也会严重影响图像质量。所以宽动态、强光抑制等功能，就能够对这些过强、过暗的部分进行处理，使得画面效果更均衡和清晰。

　　环境的荆棘

　　全天候摄像机除要面对复杂的光环境的变化，还要考虑设备面对恶劣的自然环境的抗压能力，所以在工程安装当中，设备与应用现场环境的匹配度是否足够，成为了产品选型的关键!全天候摄像机对于自然环境的抗压能力必须强大，特别对于南北方向、各种气象条件、白天黑夜、防风沙等恶劣环境因素都是需要关注的。好比冬夏两季温度变化幅度较大，因此必须有温度宽范围设计，例如，摄像机内部增添散热风扇或者加热装置来解决问题。除了温度，摄像机的防护等级跟现场需求是否相匹配?不能够让水、灰尘轻易入侵设备，导致设备损坏。同时抗腐蚀性也需要考量，好比运用在海边、化学工厂等区域。总体而言，要考虑摄像机保护等级要跟现场状况匹配程度，要有相应的防护等级，能够应付各种恶劣的环境。

　　又如特别针对室外环境，现在要求摄像机安装防雷器，但是实际现状是防雷器问题常常被轻视，许多工程公司只考虑为摄像机安装避雷器，而没有一个相配套合格的接地装置，避雷器接地端随意接一下，其实这是起不到防雷效果的。

　　综合上述，作为一个全天候摄像机需要考量的方面非常多，笔者不妨梢罗列一下：非常复杂的光照问题(无光、强光、逆光、眩光等等)、高低温环境的适配性、防尘防水防潮等级、抗腐蚀性能，以及合格的防雷要求，等等。上述种种问题人们都能有相应的办法给予解决，譬如针对环境照度，据说已有带智能分析的摄像机能根据环境照度的变化自动调整分析的参照标准和比对目标，以此来提高图像效果。不管这“据说”是否是真实的，但至少说明人们一直在努力着。

　　全天候摄像机核心监控技术

　　面对复杂的监控环境，行业内形成的共识是低照度与宽动态是面对全天候监控最重要的功能之一。为了实现更清晰的监控效果，已将低照度与宽动态纳为全天候监控摄像机的必备要素。一般来讲，在城市街道、银行、交通等特殊领域及重要地方需要进行24小时实时监控，一旦发生突发情况时，摄像机可以记录当时的画面。而全天候摄像机具备了低照度与宽动态功能，至少可以保证画面比较清晰，能够作为有用画面采用，以便后期相关人员对事件进行查证。

　　宽动态

　　在宽动态技术还没有真正运用到视频监控上的时候，只有背光补偿技术来应对逆光场景，但由于背光补偿技术的局限性，因此宽动态从某种意义上来讲，基本解决了环境光复杂而导致无法得到很好的监控效果，至少是背光补偿技术的巨大进步。

　　据看到的资料，宽动态技术因Sensor与图像处理器不同搭配组合大概可分为二种技术类型。第一种是通过DSP数字处理宽动态，就是对图像进行前后景二次曝光处理，即快慢速快门曝光，再利用DSF图像处理芯片的图像合成算法，将两幅图像当中亮度适当的前后景分别切割，再进行叠加合成并输出一幅明暗清晰可见的图像，这也是业界采用得最普遍的宽动态技术。第二种是Pixim公司在基于CMOS技术的新型图像撷取系统——DPS(Digital Pixel System)数字图像处理系统。在宽动态处理上，DPS采用的是对每一像素单独补光和ARM7 CPU控制技术，相对于采用DSP二次曝光，DPS技术成像有更好的宽动态范围，从数值上来讲，其宽动态范围可达到95dB甚至120dB以上。在实际使用中，DPS技术在对图像进行处理的同时，会命令图像传感器不断地调节曝光时间，改变实际的图像捕捉算法， DPS不但解决了CCD Sensor传感器在处理宽动态范围和色彩真实性的不足，使色彩还原也更加真实。

　　说到宽动态技术，经常会被人与背光补偿功能混为一谈，事实上并不是一样的原理，背光补偿BLC(Back Light Compensation)，这是一种提升监控视野中央部分的亮度，抑制降低四周部分的亮度以达到看清中央景物的目的。但这种情况下的摄像机是无法同时看清楚前后景目标的，与宽动态WDR效果及理论都完全不同的，这也是区分宽动态与背光补偿的方法。

　　低照度

　　低照度摄像机是专门为光线照度不足的环境所开发设计的监控产品，它的组成相当复杂，从镜头到摄像机传感器及图像处理芯片都影响着摄像机低照度成像的效果，因此低照度摄像机在成本上会比一般的摄像机要高。低照度摄像机一般是指环境照度大大低于标准照度或指无辅助光源的环境下，而摄像机要求能够在此低照度环境下能辨别出监控目标，笔者试着总结出低照度实现技术大致有四种类。

　　第一种是低光高感度模式(Low-Light Mode)，此类又称为全彩模式，这种摄像机一般都采用Super HAD Ex-view CCD/ EXTRA -View CCD或背照式COMS为感光组件，在低照度下有很好的可见光和近红外光的反应，这常用在全天候摄像机当中。

　　第二种为白天彩色/夜晚黑白模式(Day/Night Mode)，它是利用电子机械原理发挥作用的，通过电子机械线路来切换红外滤光片或者直接切换为黑白信号，即在感应到红外光后将图像由彩色转黑白，又因为滤除了红外光，使得画面成像焦点发生变化，所以也需要配备IR镜头，因此成本也较为高。

　　第三种就是红外光辅助照明模式(IR Illumination Mode)，这种类型摄像机也成为红外摄像机，可分为内置红外补光灯或者外挂式红外补光灯，因为CCD和CMOS Sensor感光原件可以感应到大部分可见光及红外光，所以在红外补光灯照明下，图像感光原件Sensor可以感应到更清晰的画面，搭配光敏电阻的自动点灭装置，使得全天候监控应用范围更大。

　　最后一种是ARECONT VISION亚太区销售副总 Becky Zhou介绍的慢速快门模式(Digital Slow Shutter Mode)，也称为帧累积方式，利用慢快门技术，将光线不足而且模糊的画面的帧累积起来形成一个较清晰的图像，但这比较适用于静止不动并且环境光线变化较为恒定的监控场景，否则对运动画面监控会出现拖影、延时迟等严重阻挠监视效果的不良现象。

　　工程话你知 产品选型应注意

　　“全天候监控技术”是一个非常广、应用面非常大的安防工程话题，从日夜监控需求到夜视的能力调控，从宽动态到安装角度选择，从监控环境到产品防护等级的把控，从应用环境到产品选型，这都无时无刻地考验着工程商规划应用与技术施工的能力，对全天候监控环境应用产品亦是一个巨大的挑战，因为选型不当、规格不符、功能不足皆会造成“全天候监控”的败笔之处，那么如何进行监控系统的布建及产品选型呢?工程安装中，环境、安装细节、功能等方面又有什么要注意的呢?那么一起来探讨一下“全天候”这门学问。

　　摄像机信号传输方式

　　摄像机信号传输方式主要是根据项目的实际情况，综合地考虑安全性，稳定性和性价比。上海全景数字技术有限公司的产品总监胡伟说道，摄像机上直接光口输出会使产品价格提高，但产品集成度也提高了，这对于设备安装、供电和远距离传输都会带来方便，中间省略了传输转换的环节和问题节点。模拟+光端机方式只适合模拟摄像机产品，这是长距离模拟项目最常用的传输方式。网口+光电转换器方式是目前最常用的接口方式，这种方式相对成本较低，安装方式灵活，但是除了摄像机之外，光电转换器产品本身的性能的好坏也会影响到项目的整体效果。

　　天津市亚安科技股份有限公司的产品经理张孝月提及，网络摄像机布线要比传统的模拟摄像机方便很多，不过无论是哪种传输方式，都会要考虑到信号的干扰问题。为了将干扰降低到最低，现在的摄像机一般都采用低压交流电(AC 24V)供电以及信号线单独穿钢管敷设，并且绝不要把信号线和大功率电线放置在同一传输线管内，因为大功率电线会产生很大的信号干扰，会严重影响到成像效果，这个是需要注意的。

　　低照度摄像机选择

　　低照度产品选型是一件非常慎重的工作，如果没有选择好，最终使得系统效果大打折扣，所以低照度监控系统布建时应注意，第一，最好选择带IR红外功能的镜头，因为普通光学镜头，物体反射回镜头的红外光不能很好地聚焦到Sensor靶面上，特别是日夜型摄像机，最终会造成成像效果差，图像不清晰等;第二，选择真低照度摄像机，不能够完全相信标称的最低照度，必须在实际条件下测试后才可以，最好能够控制在0.05Lux下，并且能够提供较好的图像，色彩、噪声都能够保持良好;第三，镜头接口安装方式要与摄像机一致，摄像机接口分为C型和CS型，如果选择C型则需要增加一个5mm厚的节圈，但增加节圈可能会影响到机械背焦的准确性;第四，自动光圈镜头，以适应昼夜照度变化。

　　宽动态摄像机选择

　　在选择宽动态摄像机应该从以下几个方面入手，第一根据实际应用环境和监控目标，选择参数、指标和功能要求的摄像机;第二通过样品测试，根据模拟应用环境，实测成像清晰度、宽动态以及色彩还原等等效果;第三就是选择质量好的摄像机，如果因为价格便宜而去选择“三无类产品”，在日后监控系统布建完成后，若质量有问题，后续的维修、调整的成本就会比初期建设还要高昂。

　　综合而言，无论是布线方式还是低照度、宽动态，在“全天候监控”的范畴里，只是属于其中一个小的模块，未来应用的功能、产品的防护等级皆会随着实际的应用环境而改变。

　　“全天候”的新势力

　　全天候监控摄像机发展至今已经越来越成熟，无论是功能面，亦或者是物理环境的适应面，皆变得游刃有余，那么全天候监控技术的功能是否局限于低照度、宽动态上的运用呢?答案绝对是否定的，好比透雾技术。北京蓝色星际软件技术发展有限公司的产品经理焦成平介绍道，现在国内雾霾天气越来越严重，势必会加快透雾技术在全天候摄像机上的普及速度。透雾技术目前有两种解决方式，一种是数字透雾，通过纯软件的算法来实现，实现的方式主要是软件改变画面的对比度、伽马曲线等操作，使图像在大雾的时候能够获得更好的视觉效果。另一种是光学透雾，使用专用的透雾镜头。因此透雾功能在未来或许成为室外型全天候摄像机的必选功能之一。

　　产品研发人员在设计、改善功能，使得设备面对复杂的监控环境更轻松，同时他们还会为用户体验上做更多的考究，根据苏州科达科技股份有限公司的产品经理李伟伟介绍说，目前工程安装中，对于手动调焦的镜头，在室外调试时不但要手动不断调解，并且安装的位置较高，调试工作非常不便，所以电动变焦是一个发展趋势，有了电动变焦，只要把设备安装上了并且接通，就可以在后台轻松对焦。