低照度圖像處理技術(shù)的最新應(yīng)用

文/周宇杰

視頻跟蹤技術(shù)、視頻拼接技術(shù)、視頻增強(qiáng)技術(shù)等等，視頻圖像處理技術(shù)種類繁多，其中，低照度作為夜間圖像處理的一種技術(shù)，因其在平安城市建設(shè)中的實(shí)用性，而格外受到重視?；诘驼斩燃夹g(shù)，各大監(jiān)控廠商也相繼推出了多款星光級低照度攝像機(jī)。

首先，什么是星光級低照度攝像機(jī)？星光級照度：就是沒有燈光、月亮，天空中只有星星的夜晚場景。而星光級低照度攝像機(jī)，在這么低光照條件下，仍然可以還原出彩色、無拖尾、分辨率不小于1080P視頻圖像。

圖像傳感器

影響攝像機(jī)低照度的，首先是傳感器的選擇。眾所周知，同樣尺寸的圖像傳感器，像素越高，分配到每個(gè)像素的感光面積就小，低照效果就越差；拿200萬像素的高清攝像機(jī)來說，如果使用與30萬像素模擬攝像機(jī)同樣大小的傳感器，那平均每一個(gè)像素的感光面積只有模擬攝像機(jī)的1/8，其高清畫質(zhì)在夜間反而會更加慘不忍睹。

所以，星光級低照度攝像機(jī)，一般會采用靶面尺寸較大的成像傳感器：相同像素的攝像機(jī)，靶面尺寸越大，每個(gè)像素吸收到環(huán)境中的光線就會越多；單位面積的進(jìn)光量，是體現(xiàn)傳感器低照度性能的決定因素。

處理芯片

“雖然處理芯片對低照度的影響并不大，但是進(jìn)光量大的鏡頭+感光靈敏度高的傳感器，得到的只是圖像原始裸數(shù)據(jù)，還不是用戶最終看到的圖像?！笨七_(dá)監(jiān)控產(chǎn)品經(jīng)理李偉偉介紹，低照度環(huán)境還會給圖像帶來噪聲，從而圖像的清晰度，這就需要有性能足夠強(qiáng)大的處理芯片，來搭載自動增益、數(shù)字降噪等關(guān)鍵技術(shù)。

自動增益，能夠?qū)⒌驼斩认聢D像的亮度維持在理想狀況，控制噪聲的大??；數(shù)字降噪技術(shù)，則能夠過濾噪聲，顯示較為純凈的畫面，看清更多的圖像細(xì)節(jié)。強(qiáng)大的處理芯片搭載的關(guān)鍵算法，對原始裸數(shù)據(jù)進(jìn)行“雕琢”后，才能呈現(xiàn)給用戶最好的圖像效果。

科達(dá)IPC123-EN星光級超低照度攝像機(jī)實(shí)際應(yīng)用效果

低照度增強(qiáng)算法

使用相同的處理芯片，也不一定就能取得同樣的降噪、增益效果。以降噪為例，降噪處理不當(dāng)，會造成圖像嚴(yán)重的霧感、拖影、細(xì)節(jié)損失等現(xiàn)象。而對于伽馬數(shù)值設(shè)置，過高會使畫面的對比度增強(qiáng)、畫面變暗、畫質(zhì)通透，但會丟失細(xì)節(jié)；數(shù)值設(shè)置過低，又會使圖像變亮、細(xì)節(jié)增加，但是畫質(zhì)通透度變差。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)實(shí)力。

星光級道路專用攝像機(jī)

與紅外、激光等夜視攝像機(jī)不同，星光級超度照度攝像機(jī)仍需要一定的環(huán)境光，才能清晰成像；在夜間無路燈、完全黑暗的情況下，仍需額外配置補(bǔ)光燈。在此背景下，科達(dá)又推出了星光級道路監(jiān)控一體化攝像機(jī)——IPC123-ENT。

據(jù)了解，該款攝像機(jī)將科達(dá)星光級照度攝像機(jī)IPC123-EN，與護(hù)罩、專用鏡頭、補(bǔ)光燈集成起來，實(shí)現(xiàn)一體化交付。其內(nèi)置的LED補(bǔ)光燈，可對車牌進(jìn)行補(bǔ)光，在照明一般，甚至是無照明的城市次干路、支路以及園區(qū)道路上使用，也能清楚分辨車牌。

科達(dá)IPC123-ENT星光級道路專用攝像機(jī)實(shí)際效果

同時(shí)，該款攝像機(jī)預(yù)置了車牌模式，提供4種車速區(qū)間的參數(shù)。調(diào)試人員再也不用擔(dān)心設(shè)置快門、增益、降噪等參數(shù)的繁瑣程序，只需判斷監(jiān)控場景內(nèi)的平均車速大概是多少，選擇對應(yīng)的車速即可一鍵設(shè)置參數(shù)。

給“星光”加點(diǎn)智能

從目前來看，智能分析前端化，已經(jīng)成為安防監(jiān)控的一種趨勢，科達(dá)就在2014年推出了感知型攝像機(jī)系列。科達(dá)認(rèn)為，如果在星光級低照度攝像機(jī)的基礎(chǔ)上，加上智能分析功能，就能在凌晨、黃昏等光線不太理想的時(shí)段，檢測、識別出視野范圍內(nèi)所有運(yùn)動目標(biāo)，并對人車進(jìn)行分類，輸入如顏色、方向、速度等豐富的語義信息，大大提高夜間犯罪案件的破案率。

此外，從技術(shù)層面上講，設(shè)計(jì)專門的芯片來負(fù)責(zé)智能分析工作，并不會影響星光級低照度攝像機(jī)的成像效果，反而可以進(jìn)一步提升攝像機(jī)的適用范圍，實(shí)現(xiàn)對客戶的增值。

實(shí)際應(yīng)用情況

目前，星光級低照度攝像機(jī)在各地平安城市建設(shè)中也已陸續(xù)獲得應(yīng)用，且表現(xiàn)出色。

案例1：吉林某平安城市

2011年，四平市市委、市政府將“兩河四岸”環(huán)境改造工程，納入四平市“十大系列民心工程”。經(jīng)過4年的建設(shè)，如今兩河旁的“綠色長廊”已經(jīng)基本成形，為四平市民夜間休閑提供了另一種選擇，市民的人身安全則成為了四平市公安局必須思考的問題。

2014年8月，科達(dá)及部分安防業(yè)內(nèi)主流廠商，同時(shí)參與競標(biāo)四平市沿河平安城市項(xiàng)目。經(jīng)過各廠商間方案、產(chǎn)品的PK，憑借夜間微光下出色的圖像還原，以及對夜間車牌的清晰抓拍，科達(dá)星光級低照度攝像機(jī)IPC123-EN脫穎而出。

2014年9月，四平市沿河平安城市正式開建，截至目前已經(jīng)全部完工。據(jù)科達(dá)長春辦事處相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該項(xiàng)目共涉及80個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，均部署在四平市南河、北河沿岸道路及休閑區(qū)域，“星光級低照度優(yōu)異的夜間成像效果，毫無疑問將出色地承擔(dān)起‘黑夜偵察兵’的職責(zé)”。

案例2：廣西某平安城市

作為湘西南、黔東南與四川進(jìn)入廣西的咽喉與物資集散地，為維護(hù)龍勝縣的治安與穩(wěn)定，早期龍勝縣就建有“天網(wǎng)”一期與二期，均為某知名國際品牌的前端設(shè)備。為擴(kuò)容已有的天網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)，并替換部分標(biāo)清設(shè)備，龍勝縣公安局決定實(shí)施“天網(wǎng)”三期工程。

2014年7月，針對龍勝縣“天網(wǎng)”三期項(xiàng)目，科達(dá)星光級超低照度槍機(jī)IPC123-EN與之前使用的某國際品牌攝像機(jī)進(jìn)行PK，憑借不相上下的成像品質(zhì)，與微光下的車牌抓拍清晰度，贏得了龍勝縣公安局對國產(chǎn)安防設(shè)備的信賴。

9月，項(xiàng)目施工完成。據(jù)科達(dá)南寧辦事處相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，龍勝縣“天網(wǎng)”三期共使用16臺IPC123-EN，主要部署在龍勝縣中心廣場等夜晚人群密集地?！拔覀兊牡驼斩葦z像機(jī)使用至今，性能穩(wěn)定、夜間監(jiān)控效果出色，獲得了客戶的好評，并表示接下來的‘天網(wǎng)’四期35個(gè)擴(kuò)容監(jiān)控點(diǎn)，仍繼續(xù)沿用該款產(chǎn)品”。

作為一種重要的視頻圖像處理技術(shù)，低照度技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)取得了一定的成果。隨著生產(chǎn)成本的降低以及技術(shù)的成熟，相信它將是解決夜間監(jiān)控難題的一大利器。