低照度攝像機(jī)技術(shù)現(xiàn)況與突破

　　目前市場(chǎng)上的低照度攝像機(jī)無論是廠商或是客戶，對(duì)于低照度的定義大家說法不一，這也因?yàn)樵趪?guó)內(nèi)的市場(chǎng)沒有關(guān)于低照度統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但客戶目前對(duì)低照的要求越來越高，要求24小時(shí)全天候監(jiān)控，應(yīng)用的環(huán)境也越來越復(fù)雜，這也給客戶帶來了一定的盲從，目前對(duì)低照環(huán)境下的成像應(yīng)用主要有熱成像，ICCD攝像機(jī)，EMCCD攝像機(jī)，CCD攝像機(jī)，以及目前正在日趨普遍應(yīng)用的CMOS攝像機(jī)，和主動(dòng)紅外攝像機(jī),星光級(jí)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

　　1、紅外成像：紅外成像的夜間效果是比較好的，但只能局限于夜間，而且無法顯示人眼正常的成像效果，對(duì)于顯示的反白效果不是很多人都能接受，另外，現(xiàn)階段，由于熱成像攝像機(jī)的價(jià)格比較昂貴，在國(guó)內(nèi)還處于推廣階段，只應(yīng)到一些特殊領(lǐng)域，如軍隊(duì)、銀行、武警和公安系統(tǒng)，森林防火。

　　2、ICCD攝像機(jī)：是在CCD傳感器前方加入了圖像增強(qiáng)器，也可以說成前置放大，對(duì)弱光及弱信號(hào)的處理非常優(yōu)秀，但價(jià)格也是相對(duì)較高，而且ICCD攝像機(jī)在強(qiáng)光環(huán)境下曝光極容易老化，甚至損壞，主要用于軍事和一些特殊行業(yè)，如夜視導(dǎo)航，天文觀測(cè)，醫(yī)療器械，光譜分析，生物工程等一些專用行業(yè)

　　3、EMCCD攝像機(jī)：是在CCD傳感器后方加入增益寄存器，也可以說成后置放大，分辨率與價(jià)格比較ICCD略有優(yōu)勢(shì)，但圖像噪聲相比ICCD要大一些，主要應(yīng)用的也是一些科學(xué)上的應(yīng)用

　　以上三種低光成像攝像機(jī)的低照效果都是非常優(yōu)秀的，但其獨(dú)有的特定應(yīng)該環(huán)境限制與較高的價(jià)格，目前民用還不能被大家接受

　　4、CCD、CMOS攝像機(jī)CMOS攝像機(jī)：目前是在安防市場(chǎng)上應(yīng)用的最多的低照度攝像機(jī)，下面將詳細(xì)說明一下CCD與CMOS在低照環(huán)境下的差異與市場(chǎng)上主要提升低照效果的方法。

　　由于CCD所有的像素使用的是單一的采樣和放大器，而CMOS是每列相素都有自己獨(dú)立的采樣和放大器，由于多個(gè)放大器無法做到一致性，導(dǎo)致信號(hào)產(chǎn)生的Noise比CCD的的要大很多。在亮態(tài)下信噪比高的時(shí)候表現(xiàn)不明顯，但在低照度下，有效信息弱，噪聲信息即使不變，信噪比自然是CCD比CMOS好，在圖像整體上看，CCD低照效果將優(yōu)于CMOS（以上沒有計(jì)算CCD,CMOS的像素感光面積，因?yàn)镃MOS大部分都用microlens的方式彌補(bǔ)占空比，間接的增加單個(gè)像素的感光面積）

　　市場(chǎng)上的大部分?jǐn)z像機(jī)改善低照度成像效果的方法主要有以下幾種：

　　彩轉(zhuǎn)黑技術(shù)，目前采用這一技術(shù)的非常多，可配合使用紅外燈。轉(zhuǎn)換技術(shù)有兩種，一是采用紅外濾光片和切換電路來進(jìn)行彩色/黑白轉(zhuǎn)換，白天把不可見紅外光濾除，避免對(duì)色彩的干擾，夜晚讓不可見紅外光照射到傳感器耙面，可以一定程度上提高攝像機(jī)的低照效果;另一種利用電子電路將彩色信號(hào)濾除掉，無需紅外濾光片，此種方法只改善了低光下的彩色噪聲問題，對(duì)低照效果改善不是很大。

　　數(shù)字降噪技術(shù)，為了進(jìn)一步提高低環(huán)境下的圖像高度，往往是需要提高增益（AGC）但提高增益的同時(shí)，圖像的亮度與噪聲是一同提升的，所以從一些高檔低照攝像機(jī)的數(shù)字降噪效果來看，能在低照的噪點(diǎn)過多的情況下，較好地改善圖像的潔凈度和清晰度，從而提升低照成像效果，但目前的數(shù)字降噪技術(shù)都是采用3D或2D技術(shù)，所以攝像機(jī)在降噪功能啟動(dòng)后還是會(huì)出現(xiàn)拖尾和動(dòng)畫感問題。

　　幀累積的方式：市場(chǎng)上主流CCD目前市場(chǎng)上最好的2/3英寸CCD的攝像機(jī)的真實(shí)低照度在黑白模式也只有0.01lux, 但市場(chǎng)上還有些攝像機(jī)標(biāo)稱0.0001lux，或是更低，這些都采用幀累積的方式，是利用電腦記憶體的技術(shù)，連續(xù)將幾個(gè)曝光不足的畫面累積起來，得到一個(gè)較為明亮和清晰的圖面，但這樣就對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體無法撲捉，出現(xiàn)拖影（Smear）現(xiàn)像，無法看清物體

　　所以目前的CCD與CMOS也只能滿足特定環(huán)境下的，不是特別黑暗的低照監(jiān)控。