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東莞安防監(jiān)控淺談技術(shù)博弈星光級攝像機存在的問題 |
發(fā)布時間:2018-11-14 瀏覽:5130 次 |
東莞安防監(jiān)控公司稱現(xiàn)在,幾乎任何安防廠家都有自己的星光產(chǎn)品線,但在星光效果的表現(xiàn)上卻參差不齊,這取決于不同廠家對“星光級技術(shù)”的積淀程度的不同,也從另一方面體現(xiàn)了研發(fā)星光攝像機并不是將像組裝積木那樣簡單。技術(shù)難點有如下幾個方面:
光路設(shè)計是指光線從自然界到在攝像機上最終成像經(jīng)歷的路徑以及路徑上主要部件的選型,這是決定星光攝像機效果的首要因素。影響攝像機成像效果的主要部件是鏡頭和傳感器,那這兩者的選型和調(diào)校就顯得尤為重要。
東莞監(jiān)控安裝的鏡頭是攝像機成像的第一個光學(xué)部件。鏡頭的最大光圈是其中很重要的一個因素,光圈越大進光量越大,從而彩色效果越好,反之則效果越差,但鏡頭光圈越大,景深卻越淺,即場景中聚焦清晰的范圍越小,所以要在進光量與景深之間找到一個平衡點。與此類似的另一個參數(shù)是攝像機慢快門,當(dāng)快門越慢,進光量越大,畫面亮度提高,但相對的運動物體的拖影也越嚴(yán)重,所以快門值也是把雙刃劍,需要根據(jù)具體應(yīng)用場景匹配相應(yīng)的值。此外鏡頭的材質(zhì)也會影響效果,如玻璃鏡頭成像色彩逼真、穩(wěn)定,塑料鏡頭雖然經(jīng)濟性好但是容易出現(xiàn)虛焦等問題。在不同規(guī)格的鏡頭中做選擇是很多安防廠家經(jīng)常遇到的難題,以天地偉業(yè)超星光3.0為例,其采用F0.95超大光圈、超低色散的全玻璃鏡頭,并配合快慢快門白適應(yīng)技術(shù),實現(xiàn)夜視效果的最佳匹配。
傳感器( sensor)是將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的部件,日前主流的前端產(chǎn)品(IPC或球機)都采用CMOS傳感器,雖然在剛起步時,由于兩種傳感器結(jié)構(gòu)及工作機理的不同,CMOS在低照下的成像效果不如CCD,但隨著背照式CMOS的推出,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)做了調(diào)整,光線通過透鏡后能直接到達感光面,使靈敏度有了質(zhì)的飛躍,而傳感器靈敏度正是攝像機在微弱環(huán)境光中依然能獲得清晰彩色圖像的最大保障,上面提到的感光面及靶面,靶面越大,其光學(xué)靈敏度就越高,就能捕捉到環(huán)境中零星的光線完成成像。
基于如上的硬件平臺,我們就可以設(shè)計成像的光路了,是否搭配紅外或白光來補光,是選擇單sensor、單鏡頭還是雙sensor單鏡頭,還是單sensor雙鏡頭,亦或是雙sensor雙鏡頭,這些考量都會直接影響星光效果。不同架構(gòu)都會有各自的優(yōu)缺點,可能是成本上的,也可能是效果上的。如通過紅外補光雖然可以應(yīng)付一些極端的無光環(huán)境,但是開啟紅外后會丟失顏色信息,而通過白光補光可以保留顏色信息,但會一定程度上降低圖像的通透度,但這可以通過ISP的調(diào)節(jié)來改善,因此白光補光會是一個趨勢,如天地的警戒系列。多sensor或多鏡頭會提升攝像機的光敏感度,但是會導(dǎo)致成本的增加,也會在顏色矯正等因素上上引入新的難題。
但是困難越多,方法越多,實際上,東莞安防廠家已經(jīng)探索出單鏡頭雙sensor的成熟方案,以天地偉業(yè)推出的超星光4.0為例,它代表了PQ時代的最高技術(shù),通過顛覆式雙光路設(shè)計:像素級逐幀融合,可實現(xiàn)無光全彩;馭光級光通控制技術(shù):最新一代硬件方案
組合,使用最先進的傳感器工藝,通光量提升30%,極限光路設(shè)計,全波長全光路增透,對環(huán)境光的感應(yīng)達到極致。
光路設(shè)計好了之后,就需要研發(fā)人員通過不斷收集原始的視頻數(shù)據(jù)來輔助效果調(diào)試,包括飽和度、色彩偏差、白平衡、信噪比、銳度數(shù)據(jù)、曝光參數(shù)、可視化數(shù)據(jù)等,這些原始數(shù)據(jù)非??少F,一般情況下這些數(shù)據(jù)的理論值越理想,攝像機的實際效果也越好,所以大家非常關(guān)注這些數(shù)據(jù)。然而這些數(shù)據(jù)的采集不同廠家差別較大,有些小廠沒有數(shù)據(jù)采集和分析過程,一切靠主觀評價,效果波動較大,客觀性較差,有些廠家采集數(shù)據(jù)的設(shè)備較為簡陋,大多通過人工,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差且效率低,僅有少數(shù)一些廠家擁有自己的專業(yè)的測試系統(tǒng),所有數(shù)據(jù)均由軟件白動生成,如海康、天地等的Imagetest測試系統(tǒng),他們所有指標(biāo)都是通過這套系統(tǒng)測算,優(yōu)劣一目了然,為研發(fā)人員的效果調(diào)試提供了強有力的指導(dǎo),這也是這些主流廠家的星光效果一直獨占鰲頭的原因之一。

有了數(shù)據(jù)做指導(dǎo),研發(fā)的效果小組要做的最重要的一件事就是做ISP調(diào)試,經(jīng)過不斷的探索、試驗,最終確定最合適的ISP參數(shù)組合,這些參數(shù)包括目標(biāo)亮度值、快門、增益、白平衡、寬動態(tài)、飽和度、銳度、降噪等多項指標(biāo)。這些參數(shù)的取得除了靠理論數(shù)據(jù),還要依據(jù)反復(fù)的實測與厚重的經(jīng)驗積累,需要有一支龐大且有經(jīng)驗的測試和研發(fā)隊伍來完成,這支隊伍的價值就是“星光級技術(shù)”的核心競爭力。
我們以天地偉業(yè)超星光4.0為例,看ISP效果調(diào)試是如何發(fā)揮作用的。
Smart幀預(yù)判技術(shù):在保證低照亮度的同時,對場景識別后進行幀累積的智能預(yù)判,不會強制降幀,卻能達到長曝光的效果。保證在同樣的場景下,拖影、亮度、噪聲達到一個完美的融合。混搭式頻空降噪技術(shù):在使用數(shù)字降噪進行頻域降噪的同時,與空域降噪進行配
合。避免簡單的使用頻域降噪帶來較大拖尾的風(fēng)險。
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