安防大讲堂：低照度监控摄像头的相关技术详解

时间：2020-01-05

如今“高清”已经成为安防行业中的热门词汇，但是没有具体的标准。大部分工程商和用户也只是以高分辨率来判断是否是低照度监控摄像头。其实，高分辨率是“高清”的一个必要条件，但不是充分条件，高分辨率只能说近似于静态的“高清”。那么，真正的“高清”画质，除了高分辨率之外，还要考察哪些方面呢?

　　低照度监控摄像头性能识别法

　　低照度监控摄像头作为高清产品中的重要成员，用户在选择的时候往往不知道从哪些方面来判定它的性能，笔者认为低照度监控摄像头性能的判定主要从以下几方面进行考虑：

　　**用户在选择低照度监控摄像头的时候，要了解自身的需求，低照度监控摄像头主要用于金融系统、道路交通的监控，因为这些场所对于图像有特殊的要求，如果用户使用的场所不必要能够看清人脸特征、车牌号码等，就没有必要选择低照度监控摄像头，选择一款普通摄像机就*可以了，毕竟低照度监控摄像头在价格上要比普通的高，所以说在选择的时候要**明确自己的需求。

　　*二就是摄像机的功能，这主要体现在画面的清晰度上，在看画面的时候主要观察静态清晰度、动态清晰度、色彩还原度，还有就是在拍摄风光、景物、鲜花、移动的物体时，看画面是否干净，色彩是否自然逼真。画面的清晰度不仅仅是看水平分辨率，还要看它具备的宽动态、自动白平衡、图像的锐利度调整、**级数字降噪、智能数字自动测光补偿等功能。在检测宽动态功能时，需要观察亮区与暗区之间过渡是否清晰自然，宽动态范围是否能够自动调节。好的摄像机在亮区和暗区都会有丰富的层次和细腻的表现，在夜间的大灯下看车牌时，大灯的轮廓、灯丝和车牌都十分清楚，而且不出现竖亮线。而低照度则要在夜晚来观测摄像机的监视画面是否清晰，噪声大小如何，以上这些方面都影响着摄像机的功能。

　　*三就是摄像机其它的一些方面，比如摄像机的操作设定，目前的低照度监控摄像头作设定主要是通过菜单和拨码两种方式来调节，带有菜单的摄像机则需注重菜单功能是否丰富，是否容易调好，能否满足不同的复杂监控环境。另外有的摄像机还有不同的模式，用户在使用的时候只需根据不同的环境进行选择就可以了。还要看摄像机的数据接口是否丰富，因为在使用过程中，会出现监控摄像机因为环境或者人为破坏，无法正常工作的现象。在安装调试的时候还要注意镜头选配，因为镜头的质量不好，或者选配不好，很大程度上会影响到画面的清晰度。在摄像机的配套产品上也要注意，因为要达到高清效果，除了前端是低照度监控摄像头之外，传输系统，中间系统和终端显示系统都**满足带宽和压缩的要求。最后就是看摄像机厂商的技术支持力度，包括是否能够提供专门的技术培训，对产品的特殊功能和操作菜单进行详细的解说，出现问题后能否在较短的时间里进行维修等。

　　低照度监控摄像头选购考察之法

　　一、考察发热量

　　普通百万摄像机发热大，主要原因在DSP上，发热大，难免稳定性令人担忧。特别在炎热的夏天中午太阳烈日下，更加担忧。

　　值得一提的是，原本枪机就发热非常大，如果继续在枪机前面添加红外灯，那不是热上加热吗?而且目前大多百万低照度监控摄像头属于高照度百万低照度监控摄像头，而不是低照度，普通的百万低照度监控摄像头低照度通常为2-10LUX，这种摄像机不仅感应可见光能力弱，感应红外光也很弱，因此如果要想拿普通百万低照度监控摄像头做成红外，红外灯数量也要比低照度红外机放多几倍，或者放大电流，让红外灯变得更亮，但是这样做红外灯的使用寿命就令人担忧了。

　　说到这里，我们就知道了，选择百万低照度监控摄像头，一定要测试机器的发热量，了解他们用的是什么DSP。功耗发热如何。另外大家也许也明白了，为什么百万高清厂家有不少，但是能提供与批量销售红外百万高清的厂家则**。原因就这样这里。

　　二、考察延时

　　只要是数字摄像机，都有不同程度的延时，同样720P高清画面，有的摄像机延时只有0.1秒，而有的则高达0.4秒、0.7秒，深知更高，说到这里，工程商朋友可能会奇怪，为什么同样的分辨率却有不一样的延时呢?因为数字摄像机需要经过3个过程，压缩、传输与解压缩显示。如果一个厂家*是依赖方案商或者缺乏自己压缩算法开发能力与核心底层技术能力，那么在图像压缩，网络传输，解压缩软件效率方面就会落后他人。

　　延时是一个非常重要的参数，否则在PTZ控制方面就非常麻烦，另外延时也侧面地反映了一个软件的开发实力，与产品的稳定性。大家试想，如果一路监控视频处理都那么累，如何有能力开发几百上千路数字高清监控呢?

　　三、考察低照度

　　大家应该都知道，安防行业监控与消费类的数码相机与交通监控不一样，不可能在光线暗的时候不停地打闪光灯。因此说，百万高清没有低照度特性，应用就较为受限制。遇到光线偏暗时，就成了瞎子。像素再高也白搭。特别是民用监控，对低照度的要求更高，甚至比一些高端监控项目的监控环境还复杂。比如银行监控，24小时强灯下监控，条件非常适合。

　　四、考察拖尾

　　这部分本来是打算与低照度一起讲的，后来想一想，因为拖尾现象是百万低照度监控摄像头较常见的弊端，因此把它单独提出来讨论，前面我们已经讨论了，低照度的重要性，但是有的安防厂家为了提高低照度，采用电子慢门或帧累积，这一招，**是会大大提升低照度效果，但是弊端也是非常明显的，当画面上有运动物体时，你就会发现人走动怎么会一个鬼影(拖尾)呢，导致看不清楚运动物体(看不清楚行动中的人特征)，运动物体时模糊的。当物体静止下来，才能看清楚。

　　五、考察红外

　　红外摄像机，不就是在普通机器里加个红外灯吗?太简单的。哈哈，很多人都这样说，这种说法好像有一点道理，果真如此简单吗?不!如果真有那么简单，为什么市面上能卖的百万高清红外机却非常少??其实红外高清，除了我在1)上说的那些分析道理，还有很多细节要处理。

　　六、考察价格

　　一个厂家把价格标高容易，但是能把价格做低，就难了，可能大家会说，这有什么难，打价格战不常常这样吗?是的，但是大家见过哪家公司打价格战，能把模拟摄像机做到30元/支?没有一个，为什么呢?因为谁都没有能力把成本控制到如此之低，就算是偷工减料也较多降低10%左右的成本。大家想一想，以前的电脑与CPU性能差而贵，为什么今天的电脑与CPU性能强还很便宜呢?

　　提醒一下大家，不要忘记科技的神奇力量，科学家与研发工程商们除了不断地提升产品的品质，还要不断地降低产品的成本，否则**的科技产品永远只能小范围应用，或永远在试验室里，难以造福人类，造福社会。能把价格做低一点也许可以考偷工减料，但是如果能把价格大幅度落下，那就是一门高科技了。当然厂家也会根据市场定位，把用户很少用上的功能，不放在普通机里，而放到**机里。

　　低照度监控摄像头组成及关键技术要点

　　HD-SDI或IP低照度监控摄像头一般由如下主要部分组成如下：

　　1、摄像机CCD或CMOS 成像器件，完成光学图像转换为电学信号，输出电子图像信号。

　　2、AFE，模拟前端，用于CCD 成像时，将CCD 图像信号数字化，并产生CCD控制时序。而对于CMOS型成像器件，可直接输出数字信号，故不需要AFE模拟前端。

　　3、CPU为整个低照度监控摄像头核心器件，其主要完成图像信号处理(Image Signal Processor)和图像信号编解码(编解码为MPEG4、H.264 标准图像数据等)。早期的CPU即DSP(Digital Signal Processor)，主要完成图像信号处理，如：透镜校正、Gamma 校正、边缘校正、自动曝光、自动聚焦、自动黑白平衡、防抖动等处理及控制。

　　这其中IP低照度监控摄像头的CPU还要完成图像的编码压缩，再经IP网络口输出，而HD-SDI低照度监控摄像头不经编码压缩即以原始数字信号经HDMI或HD-SDI口输出。总体说，CPU 除图像处理和编码功能外，还要完成低照度监控摄像头系统控制及计算，充作整个系统的*处理器。

　　4、存储接口：存储主要是指存储卡/硬盘等数据存储。

　　5、信号输出接口：HDMI为高清数字多媒体接口，支持5Gpbs 以上高速信号传输速率，为民用消费电子接口;HD-SDI为高速串行接口，符合SMPTE 组织**的用于影视演播室的数字音视频信号传输，是**标准。其早期支持标清数字电视信号的270Mbps速率，已发展到传输1.485Gbps 高清数字电视信号，再发展到当前的2.97Gbps 高速信号，用于传输RGB 24bit 以上高清数字电视信号。

　　从上述对低照度监控摄像头系统介绍可知，**低照度监控摄像头涉及到以下主要难点和当前业界先进技术。

　　1、高分辨率光学镜头集成，低照度监控摄像头**搭配高分辨率(高达真正千万像素)和广角的光学镜头，在光学变焦等方面，均为当前技术较*。

　　2、图像信号处理，在光学信号转换为电学信号时，需要进行信号处理，以便获得较高的图像质量，降低各种干扰和杂声等。以白平衡、自动曝光、自动聚焦、防抖动等为代表的几个技术是图像信号处理技术的几个方面。

　　3、高速电子图像信号的接收、处理和传输，低照度监控摄像头在光电转换后，所得信号均为高速电子信号，这要求信号接收、处理和传输等环节，均需要考虑电磁兼容和隔离措施。

　　4、高清视频压缩，低照度监控摄像头由于其视频信号速率高，数据量大，必需采用当前先进的视频压缩技术，如H.264 等，才能满足存储和网络传输需求。

　　结语

　　随着国际市场和**对于监控系统的普及和大量使用，人们对图像的要求越来越高，从较开始的能看到图像，到现在的要清晰的图像，到今后的能进行处理分析的高清晰图像。摄像机的研发周期也必将会越来越短，作为摄像机的核心技术CCD芯片也必将研发和推出更高像素的CCD以适合市场的需要。

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