日夜两用监控摄像机技术应用与安装调试

日夜两用监控摄像机技术简析

一、高灵敏度材料

使用高灵敏度材料，包括使用高灵敏度光感应材料，超高信噪比信号分析处理器件，信号处理增加一些特殊处理技术等等，以此来提高对光线较低情况下图像采集的还原效果，但是由于成本及考虑体积等方面的原因，这个虽然是最好的方案却仍然很难在短时间内被广泛应用。

目前针对CCD感光元件而言，提高感光度主要通过两种方法。由于通过物理方式增大感光面积，受设备体积限制无法实现，因此其一是在元件每一感光二极管上(单一像素)装置微小镜片变相增大感光面积的方式来获得感光度的提升，变得行之有效。这个设计就像是帮CCD挂上眼镜一样，但是CCD经过35年的发展，这种技术提升的空间也已相当有限。其二，就是通过特定的信号增强电路，根据数据运算来获得合理的曝光，但这样通常会因为CCD快速感光引起像素感光不均而形成噪点，这时拍摄出的画面颗粒感会较为明显。此时又不得不采取办法来平衡高感光度和高画质之间的矛盾，从而势必又带来更高的成本投入。

二、数字慢快门技术

数字慢快门技术(digital slow shuttle)，实际上它并不是一种快门，只是它的功能在某种程度上类似于快门而已，快门(shuttle)和光圈(IRIS)都是摄像机上控制光线通过镜头，达到光捕捉效果的一个部件。也可以这样理解，光圈是光线通过镜头时能够进入的一个孔，孔的大小就是光圈的大小，孔越大，相同情况下通过的光就越多，而快门是掌握光圈开关的部分，控制光圈是处于一直开启状态还是按照一定时间间隔定时开关。

我们知道，根据人眼的视觉暂留特性，为了确保看到的图像是连续的，PAL制电视信号的标准是25帧/秒隔行扫描，就是说，每一秒种经过我们眼前的图像实际是由25个画面构成的连续画面，在拍摄目标的时候，每隔1/25秒，一个点才能够被扫描到一次，因为是隔行扫描，每2个场才能构成一个帧，所以每1秒钟，PAL制的图像是50场，1场的时间就是快门的间隔，每一秒钟，快门必须要工作50次，才能确保输出的图像是50场/秒的PAL制图像，所以PAL制的最低快门速度是1/50秒(此时光圈实际上是一直打开的)，实际应用中，因为环境中光线可能会很强，这个时候可能会需要控制进光量，就需要控制快门速度，速度越快时，光线能够进入的时间就越少，进光量就越少，相对来说，图像就会显得比较暗，反之快门速度越慢，图像就会越亮，当光线照度不足时，即使使用1/50秒图像仍然不够亮，这就需要运用其他技术了。根据光学理论，光是可以叠加的，虽然在很暗的环境下每个点要1/25秒后才能被扫描到1次，被扫描的时间也非常短，其亮度非常弱，如果把前后一段时间内该点的亮度都保存并叠加后再输出的话，这个点就可以变亮了。所以数字慢快门的技术原理就是按照要求把相应一段时间内的多个影像叠加后再输出，以此来提高信号强度。

这种技术因为不需要对外部环境进行任何变化，所以在满足监控要求的条件下可以说是最理想的方案，但是这种技术实际上能够应用的范围是非常窄的，因为实现逐点累加的前提是同一个点不同时间的亮度累加，而一旦拍摄的物体发生变化或者移动的时候，前后两个时间在一起累加的可能并不是同一个像素点，这样在整体图像上移动物体就会出现“拖影”现象，如果物体移动过快而帧累积时间过长的话，移动物体甚至会变成虚影。所以，帧累积技术一般应用于在弱光环境中监控静止的场景。

三、彩色转黑白技术

在光线不够的时候将图像切换为黑白图像，去掉色载波和色同步干扰，并且将AGC加大，在一定程度上能够提高低可视光环境下的图像质量，但是这种方案能够解决的也只是部分非常特殊的环境，不能解决弱光环境，而且能够提升的图像质量也非常有限，一般此技术都要和其他技术配合使用。

在一定的光源条件，利用线路切换的方式将图像由彩色转为黑白。在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中，早期曾采用2颗感光元件Sensor(1颗彩色、1颗黑白)共用一组电路再行切换，目前此类摄像机已采用单一CCD(彩色)设计，在白天或光源充足时为彩色摄像机，当夜晚降临或光源不足时(一般在1LUX?3LUX)即利用数字电路将彩色信号消除掉，成为黑白图像，此种作法虽可在夜晚达到“低照度”的目的，白天却有图像模糊，色彩不自然的缺点。

四、被动红外成像技术

被动红外成像技术的应用前提是光捕捉器件除了要能采集可见光信号以外，还要能够采集到红外信号，并且信号处理能够将原红外信号处理成灰度信号(就说常说的黑白信号)。黑白摄像机都能够实现这一功能并且灵敏度非常高。目前所有基于数字处理技术的摄像机也都能够完成这个工作，但是由于还有可见光环境下的彩色成像，矛盾也开始出现了。在处理彩色信号的时候，因为DSP处理都需要将视频信号分离成灰度信号和色度(或者色差)信号进行分别处理，而红外信号本身是人眼不可见的，但是在光捕捉器采集和DSP处理之后已经变成了人眼可以识别的灰度信号，两个灰度信号(可见光和红外光的)进行叠加，必然会使图像在进行灰度和色度合成的时候无法按照理想的情况进行合成，这将会造成图像的灰度和色度失真，最典型的例子就是如果红外光过强，会使得整个图像发灰。

日夜两用摄像机的安装与调试

一、日夜两用摄像机的安装

与普通摄像机的安装相比，日夜两用机的安装还是有一些特别的地方值得注意，因为考虑到夜间的效果，有的厂家采用1/2″ CCD靶面，对于这类日夜两用机，安装镜头时也要考虑安装不小于1/2英寸的镜头，这样一方面图像不会产生暗角，另一方面，充分响应厂家加大感光面积来提升夜间效果的设计初衷，切不可采用小尺码镜头造成可惜的浪费。再有现在随着日夜两用机的广泛应用，普通镜头对红外光的影响渐渐反映出来，有些厂家开发出红外镜头来纠正这种影响，安装时尽量采用这类镜头。

此外应尽量选用自动光圈镜头，使得日夜两用机的效果展现可更加充分。

二、日夜两用摄像机的调试

得益于DSP的技术发展，现在的摄像机调试越来越细腻，也越来越准确，调试方式更可以多种多样，纯菜单调试、菜单和DIP SW配合调试、远程调试、纯DIP SW等方式，其中拥有纯菜单方式的摄像机外观干净利落，只有几个按钮，甚至这几个按钮都可以隐藏起来，不过在现场调试别忘了带个小监视器，否则可要累死你。远程调试十分方便，但一般都要有同品牌的后端控制设备支持，而且多数是与视频线同轴传输，也算是一种同轴视控吧。DIP SW方式就简单多了，适合于较为低端的用户需求。再有要注意有些厂家不知为什么，采取菜单和DIP SW配合方式时，有时会有部分功能重复，初次调试会丈二和尚摸不着头脑，不要被它迷惑了。

日夜两用机调试内容上要注意以下几个内容的调试：

・背光补偿：许多日夜两用机可对多个区域独立进行背光补偿调整，这对固定安装的摄像机很重要，画面层次会受损最少;

・远距离视频补偿，对拥有具备这项功能摄像机的工程商来说，不啻为一个福音，距离1000M以内的摄像机，都可得到精确的视频补偿，不仅仅是幅度，还有高频的部份;

・彩转黑的时间，这个参数挺有意思，调短了，汽车大灯一晃，就转彩色，调长了图像可能有几十秒发黑(彩色没转到黑白)，这个分寸的把握要靠技术人员的反复比较了，还要在现场的夜晚，带着监视器进行调试;

・彩转黑的信号电平，同上面一样也是要在现场，配合彩转黑时间来调转换信号电平;

・注意红外过敏，有的日夜两用机型在设计上有缺陷，晚上转为黑白后，如果外界有红外灯，就会在彩色和红外之间不停转换，十分烦人，这种情况下，要么撤红外灯，要么便得换机器。

上面是笔者在工程应用中的一些体会，也有与朋友之间互相推敲的心得，说得不一定对，只想和读者们做一个交流，若有任何意见，希望得到大家的指教。