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　　低照度攝像機(jī)中的關(guān)鍵技術(shù)

　　CCD

　　攝像機(jī)中最為核心的部件為圖像傳感器CCD，即電荷藕合器件，而低照度攝像機(jī)的最低照度其實(shí)是CCD對環(huán)境光線的敏感程度，是正常成像所需最暗光線。而照度的單位是勒克斯（Lux），數(shù)值越小，需要的光線越少，攝像機(jī)越靈敏。

　　目前市場應(yīng)用最多兩種CCD是日本索尼的SuperHADCCD和Ex-viewHADCCD。這兩者結(jié)構(gòu)中，在CCD的每個(gè)像素上都定位有OCL鏡頭，該鏡頭是使光線集中的拍攝感光區(qū)域，令感度提高。而ExviewHAD在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一大步，使OCL擁有接近零間隙結(jié)構(gòu)，有著更低的SmearLevels，其運(yùn)用專利技術(shù)將CCD每一像素的開口率提高，這令小孔累積層收到最大數(shù)量的光線，進(jìn)而達(dá)到更低照度的要求。采用Ex-viewHADCCD的攝像機(jī)，對外界光線的敏感程度會(huì)大大提高，其感度可以提高到普通攝像機(jī)的4倍。

　　同樣像素下CCD的尺寸越大其感光度越好，市場上監(jiān)控用攝像機(jī)的CCD的尺寸一般為1/4"和1/3"。當(dāng)然，影響攝像機(jī)低照度的還有以下幾個(gè)主要方面。

　　幀累積技術(shù)

　　1、DSS和Sense-up功能

　　在LG的Sony主芯片的老型號下主要是DSS（DigitalSlowShutter數(shù)字慢快門），LGXDI的新型號下為Sense-up（低感度適應(yīng)）。此類攝像機(jī)又稱為（畫面）累積型攝像機(jī)，其獲得低照度下圖像的方法是通過電荷單幀累積方式增加CCD在單幀圖像的曝光量，從而提高攝像機(jī)對單幀圖像的靈敏度。這種方式也可以獲得較低的照度指標(biāo)，但是需要降低圖像的連貫程度，所以選擇這種攝像機(jī)時(shí)要注意盡可能不要同云臺一起使用，否則會(huì)造成丟失畫面的現(xiàn)象。

　　2、幀累積下的噪點(diǎn)放大

　　幀累積獲得低照度同時(shí)會(huì)將噪點(diǎn)同時(shí)放大，如果配合降噪技術(shù)使用，圖像效果會(huì)更好，如LGXDI系列型號下的3D-DNR（三維數(shù)字降噪）功能，XDI通過DSS技術(shù)、3D-DNR技術(shù)、以及獨(dú)有的AGC控制機(jī)制，在低照度環(huán)境下不僅能使畫面變得更亮，并優(yōu)化移動(dòng)物體，降低噪聲，完美應(yīng)用于低照度下的監(jiān)控。

　　AGC（自動(dòng)增益）

　　相同環(huán)境下，攝像機(jī)最大增益越大，獲得的圖像也就越亮，測到的最低照度也就越低，LG測試最低照度規(guī)格時(shí)為AGC（自動(dòng)增益）打開狀態(tài)。

　　光圈

　　以光圈大?。‵值）而言，光圈愈大則其所代表的F值愈小，所需的照度愈低。

　　雙濾光片技術(shù)

　　DAYMode彩色模式下的OLPF和NIGHTMode黑白模式下的DummyGlass的自動(dòng)切換。目的是在夜間接受更多的紅外光，提高最低照度；白天減少紅外光的采集，降低紅外光對彩色信號的干擾。采用ExviewHADCCD的攝像機(jī)，即使在非常暗的環(huán)境下，這種攝像機(jī)通?？梢钥吹饺搜劭床坏降奈矬w，這一技術(shù)的出現(xiàn)受到了監(jiān)控市場的歡迎，對各種光照環(huán)境下均可表現(xiàn)出最佳的效果，特別是配合專用的紅外照明設(shè)備，可以得到高清晰度的黑白圖像，實(shí)現(xiàn)零照度的監(jiān)控（完全無光的情況下）。在近紅外760mm-1100mm的近紅外區(qū)域，如果配合合適波長的紅外照明，就可以實(shí)現(xiàn)清晰的黑白圖像。

　　低照度攝像機(jī)目前的熱門技術(shù)

　　1、超長光學(xué)變焦

　　目前市場上光學(xué)變焦倍數(shù)最大一體機(jī)為LGX37光學(xué)變焦的LC900/LM900'S系列一體機(jī)。其還具有X12的數(shù)碼變焦，總共達(dá)到X444的放大倍數(shù)。

　　2、高水平清晰度

　　高清晰度+長距離變焦是鐵路、高速公路等攝取高清晰度和高質(zhì)量圖像的重要指標(biāo)。目前LG采用12位數(shù)字處理和獨(dú)有處理單元，彩色模式下水平清晰度540電視線，黑白模式下570電視線。

　　3、超寬動(dòng)態(tài)功能

　　大于60dB的LGXDI攝像機(jī)的超寬動(dòng)態(tài)功能是目前市場上很高的寬動(dòng)態(tài)范圍，使得能分辯的最高亮度/能分辯的最低亮度=1000，即分辯1000倍。

　　4、防抖功能

　　目前LG的攝像機(jī)部分型號具備電子防抖功能（EIS功能）。它主要是是通過DSP芯片的數(shù)字圖象處理技術(shù)，來降低圖像的抖動(dòng)。但是就圖像效果來看，技術(shù)發(fā)

　　光學(xué)防抖目前技術(shù)方法研究有：

　　通過鏡頭內(nèi)的微型陀螺儀感應(yīng)人手的抖動(dòng)，控制某個(gè)特殊鏡片反方向補(bǔ)償來抵消手振；

　　雖然也是通過陀螺儀感應(yīng)人的手振，但是做補(bǔ)償?shù)牟皇晴R頭鏡片，而是整個(gè)CCD，好處是鏡頭不需要特別的設(shè)計(jì)就能獲得防抖能力。

　　低照度的判別

　　目前最低照度測量還無統(tǒng)一國際標(biāo)準(zhǔn)，大型CCD制造商都有自己測量CCD感光度的方法來測量最低照度。最常用的測量最低照度的方法為目標(biāo)照度法，目標(biāo)照度表示有多強(qiáng)光線到達(dá)CCD靶面。

　　最低照度是當(dāng)被攝物的光亮值低到一定程度而使攝像機(jī)輸出的視頻信號低到某一定值時(shí)光線到達(dá)CCD靶面的光亮值。如環(huán)境照度是1Lux，相應(yīng)落到CCD靶面上的照度可能只有0.5Lux，所以選型時(shí)應(yīng)該高一個(gè)級別低照度。

　　參照四項(xiàng)主要的參數(shù)。盡管“攝像機(jī)輸出的視頻信號低到某一定值時(shí)”清晰的定義不同，但有四項(xiàng)主要參數(shù)決定結(jié)果。即F值（用來測試攝像機(jī)用的鏡頭F值）；色溫（光源的色溫，即光譜內(nèi)容）；IRE（視頻振幅的IRE等級）；反射率（目標(biāo)的反射率和背景）。

　　F值，測量低照度時(shí)，首先要確定適用何種F值的鏡頭，F(xiàn)1.0的鏡頭比F10的鏡頭能采集100倍的光線，因此在測量中標(biāo)出F值非常重要，否則結(jié)果沒有意義；

　　色溫，其是表述光源中光線波長內(nèi)容的方法，不同色溫發(fā)出不同的光線波長，導(dǎo)致在CCD靶面上產(chǎn)生數(shù)目相差甚遠(yuǎn)的電子數(shù)，影響到視頻福值，所以色溫特別標(biāo)注對結(jié)果的意義；

　　IRE等級，攝影機(jī)的視頻輸出最大振幅設(shè)置在100IRE或700毫伏，100IRE的視頻表示可完全驅(qū)動(dòng)一個(gè)監(jiān)視器表現(xiàn)最好亮度和對比度的優(yōu)質(zhì)影像，只有50IRE的視頻表示只有一半的對比度，30IRE或210毫伏表示只有原始振幅的30%，通常30IRE是最低表現(xiàn)可用影像的數(shù)值，標(biāo)準(zhǔn)攝影機(jī)當(dāng)自動(dòng)增益提高到最大增益時(shí)噪度等級應(yīng)在10IRE，因此能提供3:1或10dB信噪比可接受的影像；

　　反射比，目標(biāo)的反射比和背景能徹底改變測量結(jié)果，一個(gè)有100%反射率的目標(biāo)平面上能產(chǎn)生比只有1%反射率的目標(biāo)高出100倍的光線。

　　信譽(yù)好的公司會(huì)在以下標(biāo)準(zhǔn)下測量最低照度：F1.2，色溫5600K，視頻等級30IRE，反射率80%。

　　測量所需工具：氦燈（光源）、可調(diào)節(jié)氦燈亮度的可調(diào)電源、模擬示波器或數(shù)字示波器、監(jiān)視器、照度計(jì)、樣機(jī)(Camera)，測量方法如圖1所示。

　　最低照度測試方法：

　　氦燈燈光打向反射性灰度圖，攝像機(jī)距反射型灰色圖1m左右垂直灰色圖；

　　確定自動(dòng)增益模式開，鏡頭選F1.2；

　　調(diào)節(jié)鏡頭使灰色圖畫面充滿整個(gè)監(jiān)視器，灰色圖中心位置位監(jiān)視器中心處；

　　調(diào)節(jié)氦燈燈光亮度比室外亮度偏高，此時(shí)示波器顯示的視頻幅值應(yīng)為700mv/100IRE；

　　調(diào)節(jié)氦燈燈光亮度逐步降低，至示波器顯示視頻幅值為30IRE，查看并記錄圖像情況；

　　將照度計(jì)的感應(yīng)頭置于攝像機(jī)前端，測試此時(shí)照度并作記錄。多次測量后求其平均，此數(shù)據(jù)即為最低照度值；

　　若有Day/Night切換功能，那么當(dāng)光線由強(qiáng)逐漸變?nèi)?，就?huì)出現(xiàn)Day向Night模式轉(zhuǎn)換，測其照度。多次測量求其平均，即為Day轉(zhuǎn)Night照度Spec；相反，用同樣方法可以得到Night轉(zhuǎn)day照度Spec。(作者：上海樂金（LG）廣電電子有限公司陸景鑫)