低照度摄像机分类和技术原理解析

　　在“平安城市”项目、金融、文博、酒店、写字楼、住宅小区、平安村居、校园、港口、高速公路、街道等安防监控场合，对摄像机的性能要求越来越高，由于常规型摄像机难以满足24小时连续监控的需求，低照度摄像机随即成为了24小时监控的首要选择。
　　
　　什么是低照度摄像机
　　
　　低照度摄像机，从名字上就可以看出，是指在光照较暗的情况下（低照度）仍然可以获得比较清晰图像的摄像机。在安防行业中，一般认为，照度指标低于0.1Lux（F1.2，AGCON，30IRE）的摄像机，就可以称作为低照度摄像机。
　　
　　按照传统的叫法，低照度摄像机又可以分为“星光级”、“月光级”两个大类，粗略讲，照度低于0.01Lux（F1.2，AGCON，30IRE）的摄像机，叫做“星光级低照度摄像机”，照度在0.1Lux?0.01Lux（F1.2，AGCON，30IRE）之间，叫做“月光级低照度摄像机”。当然，上述划分业内没有明确的定义，或还会有差异，但无妨成为行业约定的共识。
　　
　　行业中称谓的低照度摄像机，除机械式彩转黑（也叫做ICR）外，现在还会包括半球、一体机、球机及常规型枪机。
　　
　　摄像机的低照度指标是评价摄像机灵敏度的参数，该数字越小摄像机灵敏度越高，低照度性能也越好，上面讲到的0.1Lux（F1.2，AGCON，30IRE），不仅仅有“0.1Lux”这个照度指标，而且还有附加限制条件：F1.2、AGCON、30IRE，为什么要有这些限制条件呢?就是为了保证对摄像机成像效果评判的公正性、一致性和有效性。
　　
　　F1.2表示摄像机达到低照度时，其要求镜头光通量的大小（F值，光通量，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量，F值越小，光圈越大，到达CCD的光通量就越大。所以在焦距f相同的情况下，F值越小，表示镜头越好）。
　　
　　AGCON表示摄像机自动增益开启时的状态。
　　
　　30IRE表示摄像机的视频输出在监视器上达到zui低等级图质（标准图像是100IRE或者700毫伏；30IRE时为210毫伏，即zui底等级，比30IRE再低是无用图像）。除了这里明确写出的限制条件，实际上，还有一个隐含的条件，即摄像机的电子快门，是默认的1/50s（在PAL制式下），因为只有在这些条件下，作出的评判才具有可比性和公正性。
　　
　　经常可在一些摄像机的技术指标上，只看到一个“0.0001lux”的字样，低照度值写得很低，但是后面的附加条件一个也没有，所以实际上不清楚该摄像机是否真正的低照度，或许只是虚假的宣传而已。
　　
　　为什么需要低照度摄像机
　　
　　在“平安城市”项目、金融、文博、酒店、写字楼、住宅小区、平安村居、校园、港口、高速公路、街道等场合，对摄像机性能要求比较高，由于常规型摄像机难以满足24小时连续监控的需求，所以低照度摄像机成为首要选择。这些应用中，例如“平安城市”项目，夜间光照不足，又不可能大规模安装补光照明设施，在这样的情况下，要得到较好的监控效果，就需要安装高品质的低照度摄像机，既能保证监控效果，又能简化系统构成和实现较好的可靠性和较低的成本。
　　
　　除了上述这些传统的监控领域，森林、医院等地方，一般也会安装低照度摄像机，这些场合，环境光照不理想，但又不宜外加光源，例如医院，为了保证病人休息，不方便通过补光等方式来提高环境照度，就只能在摄像机性能上想办法，所以需要安装低照度摄像。
　　
　　还有一些场所，没有条件加光源，也需要使用低照度摄像机。例如一些工地、油田、厂区、货场等室外场所，监控面积大，又往往没有路灯，这种情况下，采用普通摄像机就不能保证监控效果，也需要采用低照度摄像机，才能保证有效的监控效果。
　　
　　总之，低照度摄像机要主要依靠自身的性能来实现在微弱光线下获得较好的监控效果，使其对对外部环境依赖较小，对于特殊场合，夜间能实现隐蔽监控。由于对低照度摄像机可靠性、性能要求都比较高，因此价格也相应高于普通摄像机，用户预算也应该要比较高些。
　　
　　低照度摄像机分类和技术原理
　　
　　随着应用需求的不断拓展，低照度摄像机技术也在不断进步，曾出现过三种技术的低照度摄像机：电子日夜型摄像机、慢快门摄像机、专业超低照度摄像机（一般是ICR机械彩转黑类型）。
　　
　　电子日夜型摄像机，又叫电子彩转黑摄像机，它是利用电子线路切换将彩色图像转换为黑白，以提升低照度状态下的感光效果。
　　
　　慢快门摄像机，又叫帧累积摄像机，是通过延长曝光时间来提升图像画面亮度，这样的摄像机打开慢快门功能时，输出的图像不是实时图像，只要摄像机的快门慢到4倍以上，在监视器上就可以看到比较明显的图像拖影。慢快门摄像机不是通过机器的硬件性能来提升图像效果，而是通过牺牲图像的实时性，来提升低光照场合下的图像清晰度。但是对于监控而言，重要的恰恰在于清晰、连贯、实时的图像，因此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。
　　
　　专业超低照度摄像机（一般是ICR机械彩转黑类型），通过采用高性能的CCD、专业的低照度电路设计、ICR滤光片切换机构等硬件方式，来提升摄像机在微弱光线下的成像质量，保证画面实时、清晰的输出。这类摄像机的CCD采用*的工艺，感光性能比前一代CCD有1.5倍左右的提升，再加上DSP方面的性能提升，总体性能远远超过前面两类摄像机，被称为真正的彩转黑摄像机。
　　
　　低照度摄像机的未来发展
　　
　　低照度摄像机的发展主要集中在产品性能、产品功能这两个方面。
　　
　　产品性能的提升，主要依靠更的感光器件，例如SONY的SuperHADIICCD，其次是采用更的DSP技术，通过DSP的信号优化、图像降噪、整机灵敏度提升来实现摄像机性能的跨越。
　　
　　产品功能则更多是结合实际需求来实现：
　　
　　例如在实际中发现彩转黑之后容易虚焦，所以引入自动后焦调节（ABF技术）、步进电机驱动的ICR双滤光片技术（一块滤光片负责滤除红外光，另一块负责光学补偿）。
　　
　　又如低照度摄像机和红外灯协同工作时，容易出现频繁日夜切换等问题，所以AMPON开发了红外侦测锁定技术，还有一些厂家开发了光敏开关测光技术等等，来保障彩转黑摄像机转换性能的稳定。
　　
　　低照度摄像机提升效果zui合理的做法，是用硬件来提升产品性能，例如通过在CCD、DSP方面的努力，实打实地提升低照度效果。而对于延长曝光时间（慢快门）或称帧累积技术来提升低照度效果的方法，往往会带来不理想的效果。如采用慢快门，由于曝光时间延长，使画面亮度提升，看起来是提高了低照度效果，实际上拍摄到的图像细节模糊不清，所以延长曝光时间的做法，是不可取的。有些产品把出厂的默认亮度值提高到120IRE（大于标准值100IRE、700毫伏），常常是夜间亮度好，白天曝光过度，监控质量变差。
　　
　　zui后要说的就是数字降噪，这是一种很有效的抑制噪点的方式，就是通过数字处理，可以降低杂波，突出想要的监控信息主体，摄像机性能将有很大提升。
　　
　　低照度摄像机对其重要的配套器件----镜头有较高的要求，例如的镜头，其F值能做得较小，即通光量较大；又如彩转黑摄像机需要采用感应红外镜头，它zui大的优势是白天和夜间聚焦一致，不会出现彩转黑虚焦的情况。这是因为它采用了非球面镜片和特殊的玻璃材质，所以能消除聚焦误差，实现日夜聚焦一致，而这个性能，对于彩转黑摄像机至关重要。