星光級低照技術(shù)淺析

普通IPC低照效果

星光級IPC低照效果

　　 如上圖對比所示，這是在路燈未開啟的園區(qū)內(nèi)，夜晚同一時(shí)間普通相機(jī)與宇視星光級低照相機(jī)的效果對比。普通相機(jī)在強(qiáng)制彩色后獲得的圖像只能隱約看到樹木、道路、建筑的輪廓，整體環(huán)境一片漆黑，已經(jīng)失去了監(jiān)控的作用;而宇視這款星光級低照攝像機(jī)對于道路、建筑物、甚至遠(yuǎn)處車輛的細(xì)節(jié)都能還原得非常清晰，而且整體畫面沒有明顯的噪點(diǎn)，低照下的彩色效果表現(xiàn)優(yōu)秀。

其實(shí)星光級低照攝像機(jī)在結(jié)構(gòu)上與普通攝像機(jī)完全一致，其效果差異主要來自于底層硬件性能的提升和圖像調(diào)校算法的進(jìn)一步優(yōu)化。

首先傳感器是IPC低照效果影響最大的一個(gè)因素。目前主流的IPC都采用CMOS傳感器，雖然在剛起步時(shí)，由于兩種傳感器結(jié)構(gòu)及工作機(jī)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(dá)感光層，使靈敏度有了質(zhì)的飛躍，而傳感器靈敏度正是攝像機(jī)在微弱環(huán)境光中依然能獲得清晰彩色圖像的最大保障。

其次，攝像機(jī)的低照效果也受到鏡頭的影響。鏡頭最大光圈值是其中很重要的一個(gè)因素，光圈越大進(jìn)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，所以鏡頭光圈值也需要根據(jù)實(shí)際場景調(diào)節(jié)，不能為了進(jìn)光量一味的增大光圈。與此類似的另一個(gè)參數(shù)是攝像機(jī)慢快門，當(dāng)快門越慢，進(jìn)光量越大，畫面亮度提高，但相對的運(yùn)動(dòng)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)用場景設(shè)置相應(yīng)的值。

最后，低照效果還與ISP的處理效果強(qiáng)相關(guān)。如降噪處理就是低照度下成像很重要的一個(gè)處理過程，噪點(diǎn)會使圖像顯得不清晰，但降噪處理不當(dāng)又會造成嚴(yán)重的霧感、拖影，損失細(xì)節(jié)等現(xiàn)象。所以即使基于相同的硬件平臺，產(chǎn)品的最終效果也各有不同，這其中就體現(xiàn)了不同廠家的研發(fā)能力。

目前在實(shí)際項(xiàng)目中，低照度相機(jī)應(yīng)用最多的場景是在道路上，需要既能看清整體環(huán)境，又能抑制過往車輛大燈，看清車牌，這是星光級攝像機(jī)遇到的新挑戰(zhàn)，因?yàn)橐环矫娴驼請鼍跋滦枰M可能讓更多光線進(jìn)入攝像機(jī)，但另一方面需要把過亮的強(qiáng)光弱化，否則容易過曝干擾成像效果。不過目前高端的星光級攝像機(jī)已經(jīng)解決了這個(gè)難題，如下圖是某項(xiàng)目中宇視星光級槍機(jī)的圖像效果，車大燈強(qiáng)光被壓制，車身細(xì)節(jié)包括車牌清晰可見，而周邊路面環(huán)境也非常清晰。

星光級IPC強(qiáng)光抑制效果

　　而另一個(gè)難題是隨著像素的提高，彩色低照效果越差，這是由于攝像機(jī)對傳感器的尺寸有要求，在尺寸變化不大的情況下，像素點(diǎn)越多，單位像素的感光面積越小，從而低照效果越差。目前星光級攝像機(jī)以1080P分辨率為主，都是基于1/2”左右的傳感器，而市面上主流的300W攝像機(jī)都是基于1/3”的傳感器，自然很難在夜間獲得好的低照效果，而更高像素如4K攝像機(jī)，傳感器大小也不過在1/2”左右，低照效果自然也不佳。不過隨著4K超高清IPC的呼聲越來越高，應(yīng)用越來越多，高分辨率與星光級技術(shù)的結(jié)合必是大勢所趨，相信這會是星光級技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。