近年来，伴随CCD和DSP技术的日趋进步，低照度摄像机虽然日趋成熟稳定，并在不少领域中使用，但行业专家认为低照度摄像机并非是市场主流，只有在一些特定的情况下被应用，如添加光源成本较高或不便于安装光源的情况下，低照度摄像机才能发挥作用。所为何故?目前低照度摄像机发展遭遇哪些困境?如何才能实现破茧成蝶?

　　曲高和寡

　　2011年作为“十二五”开局之年，中国安防行业发展将依旧波澜壮阔。据了解，除了直接投资近1000亿元的全国城市报警与监控系统建设试点工程(即“3111”试点工程)进入整体推进阶段外，安防在高铁建设、高速公路建设、地铁城轨、城市智能交通、校园监控、社区家庭等细分行业中的需求也在增长。此外，大型活动带动的需求同样不容忽视，即将迎来8月12日第26届世界大学生运动会的深圳，其供大运会使用的智能交通系统、信息网络系统和安保系统等，就将投入30多亿元。

　　然而，作为前端监控的一份子——低照度摄像机并没有跟上安防的大跨步节奏。据Cantronic Systems市场营销执行副总裁Jon Chynoweth称，就全球市场来看，低照度摄像机的市场规模仅有3亿美元左右，这些摄像机也主要用于特殊场合或者偏远区域，如一些机要区域、关键基础设施、化工厂、边检控制、港口入境和边防。

　　寻根认祖

　　除了最原始的增加补光灯或红外灯、选用大靶面CCD(该方法百万像素摄像机普遍采用)外，长期来改善低照度成像效果的手段不外乎下面几种。

　　选用高灵敏度CCD，目前摄像机大多采用两大系列CCD, 一是索尼的SUPPER HAD CCD 系列，另一是索尼的EX-VIEW HAD CCD 系列。EXVIEW HAD CCD将CCD 每一像素的开口率提高，进而达到更低照度。技术资料介绍EXVIEW HAD CCD的低照效果是 SUPPER HAD CCD 的4~6 倍，实际上确实有提升;

　　· 彩转黑技术，目前采用这一技术甚多，可配合使用红外灯。转换技术有两种，一是采用红外滤光片和切换电路来进行彩色/黑白转换;另一种利用电子电路将彩色信号滤除掉，无需红外滤光片。高端彩转黑摄像机多采用前一种切换技术，以保证颜色还原度和清晰度;

　　· 帧累积(慢快门)技术，但慢快门的启动使得图像实时性变差，造成严重的拖尾现象，所以只适用于静态场所的监视，不宜监控目标移动速度较快的场合;

　　· 数字降噪技术，从一些高档低照摄像机的数字降噪表现来看，能在低照的噪点过多的情况下(特别是AGC启动时)，较好地改善图像的洁净度和清晰度，从而提升低照成像效果，但很多摄像机在降噪功能启动后还是会出现拖尾和动画感问题。

　　从上述简单罗列，可归纳出提升低照度下成像效果的途径主要还是从两方面入手：一是提高CCD自身性能;二是增加内部软硬件的图像处理能力。

　　遭遇软肋

　　近年来，低照度摄像机尽管已有长足进步，但随着应用要求的不断提高，或说用户日益的“挑剔”，也暴露出种种弊端，并制约着其进一步发展，这主要表现在感光器件灵敏度还不能真正满足全天候监控的需求、产品价格的劣势，以及需求本身的强度不高。所以说，灵敏度、价格、需求强度便成了其阻碍壮大的软肋。

　　感光器件灵敏度

　　感光器件在近几年虽然发展迅速，但仍然与人们的期望值有较大的差距。浙江大华技术股份有限公司产品中心产品经理江用也表示，从技术上来看制约低照度摄像机发展的最主要的因素仍是感光器件的灵敏度。如果感光器件的灵敏度不够高，在非常微弱的自然光且不借助其他光源的情况下就会导致图像噪点增多、清晰度不高、层次感不强。感光器件性能不稳定将导致摄像机对被摄物体的细节分辨能力下降。所以，为了在底光照环境下也能获得较理想的图像效果，采用“超感度”的低照CCD是提高摄像机低照度性能、获得理想图像效果的最关键因素。

　　价格劣势

　　其次是产品价格。神州数码(中国)有限公司AMPON事业部产品经理兰柳表示，低照度摄像机器件品质选择要比普通摄像机高，还会应用一些独特的技术来进一步提升低照度性能，因此低照度摄像机的成本较高。因为不仅需要采用低照度性能优秀的CCD，而且在产品设计上，要有专门的低照度电路，并采用ICR机械彩转黑(即步进电机驱动的双滤光片设计)等。再者，低照度摄像机的核心器件超感度CCD依然被索尼等几家半导体巨头垄断，所以，产品价格仍旧居高不下。

　　此外，其他监控摄像机对低照度产品也有一定的影响，如红外一体机。实际上这两种产品是互相补充的关系。一般地，红外一体机定位在中低价位，而低照度摄像机成本较高，占据中高价位。这样就使得既可以选择红外一体机，也可以选择低照度摄像机的场合，用户又没有专门要求时，如果预算不足，用户往往会更倾向于采用价格更低廉的红外一体机产品。[nextpage]

　　市场需求强度不高

　　伴随着CCD和DSP技术的日趋进步，低照度摄像机虽然日趋成熟稳定，也在不少领域中使用，但行业专家认为低照度摄像机并非是市场主流，只有在一些特定区域如添加光源成本较高或不便于安装光源的情况下，低照度摄像机才能发挥重要的作用。据统计，超过半数以上的应用环境，对监控强度的要求不是特别高，要求摄像机24小时保持高品质监控的场合并不多，普通摄像机就能满足大多数应用领域的监控需求。由此可见，低照度摄像机的应用还需要克服选用上的人为因素，才能取得较大突破。

　　内外兼修

　　深圳英飞拓科技股份有限公司市场部产品工程师曾小伟表示，低照度摄像机主流厂商们在熟练掌握自动光圈控制和真实日夜功能的基础上(配有可切换红外过滤器)，为了提升低照度摄像机的画质(尤其是夜视效果)，或改进镜头、调整传感器和开发新数字信号处理，或选择搭配增亮板卡、红外灯等。

　　镜头文章大

　　镜头是电视监控系统中必不可少的部件，镜头与摄像机的合适配合，可以将目标成像在摄像机的CCD靶面上。镜头的种类繁多，仅从焦距上分类，即可分为短焦距、中焦距、长焦距和变焦距镜头。据四川艾普视达数码科技有限公司市场部经理范清华介绍，由于镜头选择得合适与否，直接关系到摄像质量的优劣，因此，低照度摄像机在实际应用中必须注意合理选择镜头。否则，即使选用了超感度低照度摄像机，因为镜头选用不当，仍不能使超感度摄像机的低照功效发挥到极致。比如，镜头的F值就非常重要，因为越小的F值，将会使CCD感应到较多的光照，所以只有增大镜头的通光量，才能保证摄像机的感光度。再如Oncam公司特制的镜头可以让较长波长的光线进入，从而可以在夜晚保证视频的高质量。另外，索尼公司开发了一种独特的彩色滤光片技术，可以在昏暗的环境中捕捉到常规彩色滤光片两倍以上的光线。

　　Effio-E方案

　　作为低照度摄像机的两大技术主力，传感器和数字信号处理一直是厂商积极研究开发的着力点。在此方面，索尼一直走在行业的前列，除先后推出高性能的图像传感器Super HAD CCD Ⅱ(高性能正孔蓄积层传感器，能实现1000mV或高于1μm2的高灵敏度)和EXview HAD CCD Ⅱ(能实现1000mV或高于1μm2的灵敏度，并在近红外区域提高了红外光的效率)外，还取得了新的DSP技术进展——在2010年SONY推出了“Effio-E”(彩色高清晰数字处理技术)方案。

　　什么是Effio?Effio意思是强大的功能和精细的图像处理器。它是索尼研发推出的一种信号处理器，可以实现摄像机的高分辨率，高信噪比和高质量色彩再现。

　　“Effio-E”方案采用SONY最先进的CCD，配合最先进的SS-4数字处理技术。全新的超宽动态技术，应用范围更加广泛，并附有移动侦测，面部检测等功能，为低照度摄像机提供优秀画质。

　　索尼的“Effio”数字信号处理器，可提供高解析画质、高信噪比和高色彩重现能力，支援NTSC规格的480K有效画素CCD，以及PAL规格的570K有效画素CCD。通过Effio DSP与新款CCD的搭配，能达到超过650条TV lines的解析度，相较于一般标准的摄影机，这样的方式能提供更清楚的影像画面，其颜色信号处理器能提供理想的颜色亮度及浓度平衡。

　　Effio结合了2D及3D杂讯抑制信号处理器，能降低杂讯，即使拍摄移动中的目标物，也无损动态解析度。除此之外，Effio结合了周边电路设计，不仅能因此缩小摄像机体积，还能减少电力消耗。

　　后自动聚焦

　　多数固定焦距的低照度摄像机在白天的(可视光线)效果更好，因为焦距对波长较短的光线更敏感。晚上切换掉红外光滤波器，使近红外光进入的时候，摄像机就会因为较长的波长而失去焦点。

　　松下、派尔高等公司已经开发了自动后聚焦(ABF)技术，在焦距转换之后，可以自动调整传感器的位置，保证低照度摄像机的夜视效果。从彩色模式转换到黑白模式时，具备(ABF)装置的摄像机在CCD位置上自动进行精确调焦，从而精确地实现后焦。这就解决了传统摄像机在取下IR滤光片后图像会变模糊的问题。

　　另外，具有自动后焦调整功能的产品可以通过轻触单一按键进行自动后焦调整。当从彩色模式转换到黑白模式时，CCD 位置会自动调整，以确保全天提供准确的聚焦。[nextpage]

　　红外侦测锁定

　　常规的日夜转换是感受外界可见光强度，当可见光低于预定值，则启动转换电路，控制滤光片动作，实现彩色到黑白的转换。在实际的低照度环境中使用发现，摄像机可能会受到外部环境的短暂影响而误判环境照度(如汽车大灯的照射)从黑白模式转换为彩色模式，但此时实际的环境照度仍然比较低，汽车驶过之后，摄像机将再次从彩色模式转回黑白模式，由此出现频繁日夜转换的现象，并影响监控效果，也降低了滤光片切换马达的寿命。

　　目前，神州数码AMPON(安朋)推出了的一款低照度摄像机带有其自主研发的红外侦测锁定技术，即使是在夜间低照度情况下，也不会因某些短暂的强光干扰(例如车辆经过时大灯的光线)而频繁日夜切换，有利于保持监控的稳定性、画面连续性和提高产品的使用寿命。该摄像机能自动侦测红外光，只要红外灯开启，就能锁定在夜间模式，保障摄像机稳定工作。此外，这款摄像机具备彩色540线，黑白600线的水平清晰度，最低照度为彩色模式0.02Lux/黑白模式0.005Lux，能够有效满足用户夜间监控要求，捕捉高清晰画面。并配置自动增益、自动白平衡、逆光补偿等功能，使图像更真实、更亮丽，非常适用于“平安城市”项目、道路交通监控等需要24小时全天候监控的场所。

　　与此同时，AMPON(安朋)在综合考虑各种技术的优缺点基础上，推出自行开发的超低照度技术—CDS低噪前级放大器。通过二次取样电路(CDS)，可将放大器增益提升，创造出额外6dB的超低照度。

　　3D+2D数字降噪

　　另外，DSP对噪点的处理在提升低照摄像机画面质量上其关键作用，也是体现各厂家摄像机性能差异的一环。一般的低照度摄像机由于噪点过多，常常导致清晰度下降。三星低照度摄像机采用其自行研发的3D+2D数字降噪技术，处理静态画面时使用三维滤波，而动态时则使用二维滤波。处理完毕后再进行图像合并，出来的画面效果显得更加清晰和细腻。在降噪的处理上仍然可以通过画面取样的细分、处理算法的提升、自动增益细化等来改善低照度摄像机的效果。

　　嵌入式彩色低照度增亮板卡

　　传统摄像机受拍摄环境的影响较大，在环境光线较弱的情况下摄像画面变得昏暗不清，深圳睿思灵视讯科技有限公司研发出一种嵌入式低照度增亮板卡，该板卡可帮助摄像机显著提升画面的整体亮度和清晰度，避免因监控现场光线不足导致的监控盲区。另外，板卡可根据画面亮度进行自动实时调整，确保输出画面达到最优。

　　据睿思灵的邱工介绍，板卡采用“视网膜模拟+局部特征识别+图像动态清晰化”技术，嵌入式设计，直接对镜头采集的视频数据进行处理，显著提升摄像头在低照度下的拍摄性能，从而使摄像头具有低照度摄像效果。从另一个角度来说，板卡也降低了实现低照度的成本。

　　结语

　　正如神州数码AMPON(安朋)的兰柳所言，低照度摄像机发展已经较为成熟，任何一个主流厂家都在这方面投入了不少精力，开发了很多产品，并在诸多领域得以应用。随着技术的进步和用户需求的细分，会有越来越多的新技术、新产品出现在低照度摄像机领域中，如在低照度摄像机内置红外侦测锁定功能、交通功能、车辆强光抑制、双模透雾等功能，使夜间监控效果更出色。另一方面用户对安防监控的认识也越来越深入，相信在这些有利条件的催生下，低照度摄像机会有更大的发展前景。