高清未来永无止境

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会逐渐成为标配

由于室外光线照度强,室内光线照度弱,在拍摄高反差、逆光强光和光线折射环境时,比如从室内看窗户、停车场出入口时、营业大厅门口等,图像中明亮的区域会曝光过度、而较暗的区域则曝光不足,难以识别。WDR 技术能够保证图像中明暗不同区域的所有物体都得到较好的细节呈现,暗的地方变亮,亮的地方变暗,整个画面较协调。不管是普通、还是强光抑制的需求,用户需要用摄像机看到更多的信息;总的来说都需要的 WDR或者叫做 HDR 技术。

范围是的特有属性,如果一个被设计用于宽动态场景,那么它在高反差等场景中将具有更高的宽容度,更大范围保留图像细节。我们认为,WDR 和 IPC 一样,也会分为高、中、低端的产品。一方面从绿色地球的范畴来讲,做最好的设备,需要消耗更多的资源。另一方面,从消费金字塔模型来看,并非所有的用户都需要最全功能的设备。所以,我们认为增加少量成本、较低的系统复杂性就能达到 90% 用户需求的WDR IPC是中低端的产品;而需要增加大量成本、高系统复杂性的高端WDR产品只满足 10% 用户的需求。WDR 在技术上的突破主要体现在两个方面:一个是 Sensor 本身动态范围的提升,一个是图像处理技术的进步。

值得注意的是,由于 CCD 的固有特性,即便是采用多次曝光方式,CCD 摄像机的宽动态范围最多也只有 66dB,而 CMOS 宽动态摄像机在现有技术下其动态范围已能达到 160dB。宽动态意味着更多的通光量和更大的感光度,在未来 CMOS 宽动态技术将有更大的发展空间。而动态范围越大,图像噪声也会越多。摄像机进来的图像的信息量增加了,那么就需要更强大的数字后处理能力去处理它。随着计算机技术、芯片技术飞速的发展 WDR 作为摄像机标配的那一天已经不远了。

以艾普视达的 IP 宽动态产品为例,在技术上采用软硬结合的 HDR 处理模式。就是说除了通过 Sensor 来完成 WDR 效果外,还引入了数字宽动态(dWDR)技术,dWDR 技术通过数字图像处理来提升 WDR 图像效果,在打开 WDR 的时候,噪声没有明显的变化,亮处图像的色彩也不会严重失真。dWDR 技术结合卓越的广播级 3A 控制和压缩处理技术,用户能以较低的码流得到较好的宽动态效果,具有良好性价比。

客户在选择摄像机时,主要还是应根据实际安保监控级别的需要选用不同动态范围的高清宽动态网络摄像机,没有必要一味追求宽动态的效果。须知动态范围越高,所产生的图像噪声也会越大。如金融银行 ATM、自助银行出入口这类场所,因其安保级别较高,必须要看清人的面部特征,这类场所就可以选用动态范围较高的高清网络摄像机;而一般的停车场出入口,高速公路匝道则可以选择动态范围略低的摄像机,其更偏向于选择低照度摄像机。

正确看待低照度

低照度是指网络摄像机在低照度的环境下的图像细节还原能力,通常是以最低照度(单位 Lux)来表示。低照度摄像机在内部主要是选用具有高感光度特征的 CCD/CMOS 图像传感器芯片;通过双滤光片切换机构和彩转黑方式实现日夜型图像功能;在编码过程中进行低照度图像降噪和图像增强等技术。在外部环境中主要是通过红外灯、白光灯或激光来补光。通常各厂商都会采用一种或多种技术组合的方式还提升低照度下的图像效果。

低照度摄像机通常有三种实现方式:
日夜型和彩转黑,采用双滤光片切换机构。在白天和光线充足条件下,使用红外截止滤光片,修正白天偏色问题,确保清晰、高品质的彩色图像。在夜间或在其他低光照情况下,切换为另一片全透光谱滤光片,提升夜晚的亮度,以便允许捕捉明亮、高对比度的黑白图像。

低速快门(Slow shutter,也叫慢快门),这种方式又称为帧累积,连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来,成为一个图像清晰的画面。此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆,夜间生物活动观察,夜间军事海岸线监视等静态场景的监视。不适合城市道路等动态监控。

超感光度,这种方式主要是提升摄像机图像传感器的感光度。图像传感器在近几年虽然发展迅速,但仍然与人眼所能看到的图像差别很大,特别是低照度环境下不能达到人眼睛所具有的感光度。因此一方面图像传感器的感光度还不够高,另一方面我们也要看到图像传感器在未来的巨大发展空间。

用户总是希望摄像机能适用于多种复杂的环境,不但白天画质要好,夜间也希望能看清楚。然而我们都应该正确认识低照度的特性,低照度与环境照度、快门速度、镜头光圈大小、增益等都有关系。实际上无论 CCD 相机还是 CMOS 相机都不能在漆黑的环境中(视为照度为 0lux)呈现清晰的图像,要使摄像机正常工作,必须要对环境进行补光。无论产品宣称多么低的照度,夜间都不能记录像白天一样清晰的图像。要想看清楚还得需要对场景补光(白光、普通红外或激光夜视等)。

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