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东莞安防监控浅谈技术博弈星光级摄像机存在的问题
发布时间:2018-11-14 浏览:592 次

       东莞安防监控公司称现在,几乎任何安防厂家都有自己的星光产品线,但在星光效果的表现上却参差不齐,这取决于不同厂家对“星光级技术”的积淀程度的不同,也从另一方面体现了研发星光摄像机并不是将像组装积木那样简单。技术难点有如下几个方面:
       光路设计是指光线从自然界到在摄像机上最终成像经历的路径以及路径上主要部件的选型,这是决定星光摄像机效果的首要因素。影响摄像机成像效果的主要部件是镜头和传感器,那这两者的选型和调校就显得尤为重要。
       东莞监控安装的镜头是摄像机成像的第一个光学部件。镜头的最大光圈是其中很重要的一个因素,光圈越大进光量越大,从而彩色效果越好,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,所以要在进光量与景深之间找到一个平衡点。与此类似的另一个参数是摄像机慢快门,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匹配相应的值。此外镜头的材质也会影响效果,如玻璃镜头成像色彩逼真、稳定,塑料镜头虽然经济性好但是容易出现虚焦等问题。在不同规格的镜头中做选择是很多安防厂家经常遇到的难题,以天地伟业超星光3.0为例,其采用F0.95超大光圈、超低色散的全玻璃镜头,并配合快慢快门白适应技术,实现夜视效果的最佳匹配。
       传感器( sensor)是将光学信号转换成数字信号的部件,日前主流的前端产品(IPC或球机)都采用CMOS传感器,虽然在刚起步时,由于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面,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最大保障,上面提到的感光面及靶面,靶面越大,其光学灵敏度就越高,就能捕捉到环境中零星的光线完成成像。
     基于如上的硬件平台,我们就可以设计成像的光路了,是否搭配红外或白光来补光,是选择单sensor、单镜头还是双sensor单镜头,还是单sensor双镜头,亦或是双sensor双镜头,这些考量都会直接影响星光效果。不同架构都会有各自的优缺点,可能是成本上的,也可能是效果上的。如通过红外补光虽然可以应付一些极端的无光环境,但是开启红外后会丢失颜色信息,而通过白光补光可以保留颜色信息,但会一定程度上降低图像的通透度,但这可以通过ISP的调节来改善,因此白光补光会是一个趋势,如天地的警戒系列。多sensor或多镜头会提升摄像机的光敏感度,但是会导致成本的增加,也会在颜色矫正等因素上上引入新的难题。
    但是困难越多,方法越多,实际上,东莞安防厂家已经探索出单镜头双sensor的成熟方案,以天地伟业推出的超星光4.0为例,它代表了PQ时代的最高技术,通过颠覆式双光路设计:像素级逐帧融合,可实现无光全彩;驭光级光通控制技术:最新一代硬件方案
组合,使用最先进的传感器工艺,通光量提升30%,极限光路设计,全波长全光路增透,对环境光的感应达到极致。
    光路设计好了之后,就需要研发人员通过不断收集原始的视频数据来辅助效果调试,包括饱和度、色彩偏差、白平衡、信噪比、锐度数据、曝光参数、可视化数据等,这些原始数据非常可贵,一般情况下这些数据的理论值越理想,摄像机的实际效果也越好,所以大家非常关注这些数据。然而这些数据的采集不同厂家差别较大,有些小厂没有数据采集和分析过程,一切靠主观评价,效果波动较大,客观性较差,有些厂家采集数据的设备较为简陋,大多通过人工,数据准确性差且效率低,仅有少数一些厂家拥有自己的专业的测试系统,所有数据均由软件白动生成,如海康、天地等的Imagetest测试系统,他们所有指标都是通过这套系统测算,优劣一目了然,为研发人员的效果调试提供了强有力的指导,这也是这些主流厂家的星光效果一直独占鳌头的原因之一。


    有了数据做指导,研发的效果小组要做的最重要的一件事就是做ISP调试,经过不断的探索、试验,最终确定最合适的ISP参数组合,这些参数包括目标亮度值、快门、增益、白平衡、宽动态、饱和度、锐度、降噪等多项指标。这些参数的取得除了靠理论数据,还要依据反复的实测与厚重的经验积累,需要有一支庞大且有经验的测试和研发队伍来完成,这支队伍的价值就是“星光级技术”的核心竞争力。
       我们以天地伟业超星光4.0为例,看ISP效果调试是如何发挥作用的。
       Smart帧预判技术:在保证低照亮度的同时,对场景识别后进行帧累积的智能预判,不会强制降帧,却能达到长曝光的效果。保证在同样的场景下,拖影、亮度、噪声达到一个完美的融合。混搭式频空降噪技术:在使用数字降噪进行频域降噪的同时,与空域降噪进行配
合。避免简单的使用频域降噪带来较大拖尾的风险。

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