面对“光污染” 你的监控摄像机选对了吗？

　　一、代传统LED(直插式)：单个发光二极管，采用环氧树脂(Epoxy)封装，受热易断裂，芯片尺寸在12mil～16mil之间，封装尺寸基本为φ5、φ8左右，这是目前使用普遍的零件，几乎占有95%以上的市场，但品质参差不齐，所以价格差异也大，从人民币3角到1元不等。但其热电不分离，光衰大、距离有限，寿命存在局限性，需要增加整个灯的体积和LED个数。
 

　　二、第二代阵列式红外灯：它集成了多颗小功率LED在一个小范围内，并作了“热电分离”处理，使得整个零件能置于任意大小、任意形状的散热体上，从而解决了散热问题，同时减少对周边元器件的热“贡献”。又由于使用的封装材料不断裂而极大的减少了光衰减，寿命较传统LED长了5-10倍。但因发热量较大，光效用低，亮度不足，成本较高，容易出现聚光偏心现象(发光点偏离了透镜的中央)，所以并未全面推广使用。
 

　　三、第三代功率型红外灯：它既有第二代体积小，散热处理好，寿命长的优势，又解决了因偏心现象而不够亮的缺点。整个设备做得较紧凑，红外灯内置所以隐蔽性较好，表面一次透镜采用硅胶，且封装方向从平面向朗伯体发展，利于出光。第三代点阵式红外灯的价格接近或低于传统LED，逐渐在主流厂家新品中体现。
 

　　除了在红外灯上面做文章外，很多厂商在摄像机设备的材质下功夫，例如宇视公司部分摄像机红外视窗采用特殊红黑高透材质，透过率达到93%，高于普通玻璃透过率(约85%)，同等功耗下补光效率更高。同时该材料对可见光截止，可有效滤除红外灯中的可见光部分，减轻红爆现象，降低夜间昆虫趋光现象。海康威视新结构点阵红外筒机采用红外增透面板，比普通玻璃的红外透光率高10%左右，红外照射距离更远，同时无红暴红外技术，集成了两种先进手段：“LED薄膜发光技术”将发光波段控制在940nm以上，发光效果更高利用，“红光吸收技术”大幅度降低了光谱中红光的比例，实现真正的无红暴补光，无红暴效果提升30%以上。
 

　　根据公安机关统计的数据统计：接近70%的*都是在夜间发生，从晚上7点到次日凌晨5点是*事件的高发期，黑夜成了罪犯的天然保护伞，从另外一个角度也反映出了现有监控摄像机夜视效果堪忧的问题，不仅降低了破案效率，同时也弱化夜间视频监控了对*分子的威慑作用。采用传统补光灯补光技术难免会形成“光污染”，传统的红外补光技术虽然能在低照度下获得清晰的成像，但会失去色彩,只能形成黑白图像，而且通过红外补光车牌这类高反光的物体很容易过曝，而衣着颜色、车身颜色、车牌等又往往都是破案的关键线索，丢失不得，所以低照度下的清晰彩色成像需求越来越多，星光级低照成像技术开始发展，并逐步成熟，越来越多的厂商都推出了各种款型的高清星光级摄像机。
 

 

图5　普通与星光级摄像机低照效果
 

　　如图5对比所示，这是在路灯未开启的园区内，夜晚同一时间普通相机与星光级低照相机的效果对比。普通相机在强制彩色后获得的图像只能隐约看到树木、道路、建筑的轮廓，整体环境一片漆黑，已经失去了监控的作用;而宇视这款星光级低照摄像机对于道路、建筑物、甚至远处车辆的细节都能还原得非常清晰，而且整体画面没有明显的噪点，低照下的彩色效果表现。
 

　　其实星光级摄像机在结构上与普通摄像机完全一致，其效果差异主要来自于底层硬件性能的提升和图像调校算法的进一步优化，主要体现在以下三个方面： 　

　　一、传感器技术的改变：目前主流的摄像机都采用CMOS传感器，虽然在刚起步时两种传感器结构及工作机理的不同，CMOS在低照下的成像效果确实不如CCD，但随着背照式CMOS的推出，其内部结构做了调整，光线通过透镜后能直接到达感光层，使灵敏度有了质的飞跃，而传感器灵敏度正是摄像机在微弱环境光中依然能获得清晰彩色图像的大保障。
 

　　二、镜头的影响：镜头大光圈值是其中很重要的一个因素，光圈越大进光量越大，进而彩色效果越好，反之则效果越差，但镜头光圈越大，景深却越浅，即场景中聚焦清晰的范围越小，所以镜头光圈值也需要根据实际场景调节，不能为了进光量一味的增大光圈。与此相关的另一个因素是摄像机慢快门，当快门越慢，进光量越大，画面亮度提高，但相对的运动物体的拖影也越严重，所以快门值也是把双刃剑，需要根据具体应用场景设置相应的值。
 

　　三、与ISP (Image Signal Processing图像信号处理)的处理效果相关：降噪处理是低照度下成像很重要的一个处理过程，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。所以即使基于相同的硬件平台，产品的终效果也各有不同，这其中就体现了不同厂家的研发能力。
 

　　各大厂商在针对夜间超低照度成像技术的研究，一直未停止过脚步，宇视推出了星光和超星光概念的摄像机，海康威视提出星光、星光+、黑光概念的摄像机。海康威视早在2013年就推出了星光摄像机产品，开启了夜间低照度彩色监控效果的先河，2015年推出了新一代星光+产品，引入1/1.8大靶面传感器，有效的提升了夜间低照度下的进光亮，有效提升了成像质量，2017年推出效果更为震撼的第三代黑光摄像机。由于传统成像模式摄像机要对图像的色彩、亮度需要同时处理，从而导致色彩和亮度相互串扰，互相影响，而黑光摄像机能够模仿出人眼视网膜成像的原理很好地解决这一矛盾：黑光成像有如视网膜中的干细胞和锥细胞，能分别对色彩和亮度分别采集和处理，避免串扰现象发生，除了传统摄像机可见光波段成像外，还能对近红外光成像，达到红外补光同时也是彩色图像的效果，如图6所示，图像清晰度佳，色彩还原度佳，已经颠覆传统技术，缔造夜间监控“全彩时代”！
 

图6　黑光摄像机夜间效果
 

　　总结：摄像机成像的好坏很多时候是由环境光照状况决定的，要实现摄像机高清成像就必须营造一个有利于成像的环境，光照不足时为其补充光源，同时还要处理好摄像机与环境的关系，选择恰当的安装位置，但很多安防监控工程商认为摄像机补光灯并不是主要设备只是辅助设备，所以预算一般较少，为了方便施工以及节约成本，在实际设计和施工中不太注意这些细节：大部分摄像头的型号及补光方式都一样，没有区分具体的场景和环境。随着科技的不断进步，更多先进的补光技术以及无需补光的摄像机都会出现，成本也会逐渐降低，我们在选用这些设备时应注意其优缺点！