光源是影響視頻安防監(jiān)控圖像質(zhì)量的重要因素

□ 文/孫家華

視頻安防監(jiān)控圖像（以下簡稱監(jiān)控圖像）的質(zhì)量取決于兩大因素，一是監(jiān)控設(shè)施，其中攝像機(jī)的質(zhì)量是關(guān)鍵。二是光源，光源也是影響監(jiān)控圖像質(zhì)量的一大重要因素?？梢韵胂袢缡菦]有良好的光源照射，即使再好的攝像機(jī)和監(jiān)控設(shè)施，也形成不了理想的圖像。以夜間使用的紅外攝像機(jī)為例，它是以被監(jiān)控目標(biāo)的紅外熱幅射成像的，沒有色彩，圖像信息就滿足不了安防監(jiān)控要求。所以說，在視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中要想獲得理想的監(jiān)控圖像，或者說圖像能起到預(yù)期的安防監(jiān)控效果，就需要在選擇高端攝像機(jī)和配備相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)施的同時，還必須保證安防監(jiān)控范圍內(nèi)具有良好的光源照射，尤其是夜間光源照射的質(zhì)量直接影響到監(jiān)控圖像質(zhì)量。監(jiān)控設(shè)施和光源照射是決定監(jiān)控圖像質(zhì)量的兩個重要因素，兩者缺一不可，甚至即使其中一個稍差些，也會影響到監(jiān)控圖像的質(zhì)量。

現(xiàn)在的問題是，在視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中，工程設(shè)計、施工單位甚至包括工程建設(shè)單位往往注重的是監(jiān)控設(shè)施特別是對攝像機(jī)的質(zhì)量要求，卻忽略了對夜間的補(bǔ)光問題的研究，往往只是為了提高夜間監(jiān)控照明，簡單和隨意地選用一些常用的照明裝置，并沒有去認(rèn)真研究應(yīng)該配置怎樣的光源進(jìn)行補(bǔ)光更合適的問題。目前安防監(jiān)控工程建設(shè)中常用的補(bǔ)光照明裝置有白織燈、紅外燈、日光燈、LED燈等裝置。事實(shí)表明，采用這些常用的補(bǔ)光照明裝置提供的光源，對監(jiān)控圖像的質(zhì)量影響較大，特別是色彩還原性較差，夜間的監(jiān)控圖像多數(shù)達(dá)不到理想的安防監(jiān)控要求。

安防監(jiān)控系統(tǒng)是需要我們每天24小時實(shí)時監(jiān)控的，白天依靠自然太陽光照射（指天氣能見度較好的天氣），監(jiān)控圖像的質(zhì)量一般不會出現(xiàn)大的問題，但是到了夜間，圖像的質(zhì)量就完全取決于或者很大程度上取決于監(jiān)控范圍內(nèi)的光源照射情況。實(shí)踐表明，安裝了補(bǔ)光燈，采取了補(bǔ)光措施后，補(bǔ)光燈的光源性質(zhì)如果越是接近白天自然光，監(jiān)控圖像所顯現(xiàn)的目標(biāo)特征的真實(shí)感就越強(qiáng)，而一旦補(bǔ)光的光源達(dá)不到白天自然光的技術(shù)特征，夜間的監(jiān)控圖像就會出現(xiàn)各種問題，如光源的光譜窄，就會產(chǎn)生被監(jiān)控目標(biāo)顯色性差的問題、光源照度不均勻，就會造成圖像的各部位亮度不均勻問題、光源有眩光，就會產(chǎn)生圖像的光霧問題、光源有頻閃，就會造成圖像中移動目標(biāo)標(biāo)的拖尾、不連續(xù)、重影問題，等等。這也是為什么我們總感覺目前夜間的監(jiān)控圖像即使采取了補(bǔ)光措施，但多數(shù)仍然達(dá)不到像白天自然光照射下一樣的監(jiān)控效果的主要原因。那么，作為安防監(jiān)控的補(bǔ)光燈的光源應(yīng)該達(dá)到什么要求，才能確保監(jiān)控圖像能獲得像白天自然光照射下一樣的效果呢，本人認(rèn)為：

圖像色彩的還原性要好

簡單地看的見或者看得清被監(jiān)控的目標(biāo)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，其視頻效果不但要清楚，更要求看得真。所謂看得真，就是指在夜間補(bǔ)光光源的照射下，監(jiān)控圖像能真實(shí)地還原或者說復(fù)現(xiàn)被監(jiān)控目標(biāo)的所固有色彩。在光學(xué)上是用“顯色指數(shù)”的數(shù)據(jù)來衡量。高顯色性照明光源是獲得高質(zhì)量圖像的前提和必要條件，而低顯色性照明光源會導(dǎo)致被監(jiān)控目標(biāo)的圖像失去真實(shí)性，又比較模糊。標(biāo)準(zhǔn)照明體的顯色指數(shù)為100，一般認(rèn)為照明光源顯色指數(shù)＞80時屬于色彩還原性較好的光源，＞90屬優(yōu)質(zhì)光源，而目前我們常用的LED燈的顯色指數(shù)略＞70，日光燈的顯色指數(shù)在50—60。要想獲得高顯色性照明光源，關(guān)鍵要看光源的光譜（或色溫），光譜寬的，顯色性高，光譜窄的，顯色性低。要想獲得理想的監(jiān)控圖像，光源的光譜特性一般應(yīng)達(dá)到2700—6500K要求。

監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的照度要均勻

如果監(jiān)控范圍內(nèi)的光源照度不均勻，會造成監(jiān)控圖像的亮度不勻， 有的部位因?yàn)檎斩冗^高，造成圖像的個別部位偏白，甚至形成光霧，而有的部位又因?yàn)檎斩炔蛔悖斐杀O(jiān)控圖像的個別部位偏暗，甚至是漆黑一團(tuán)。這是當(dāng)前夜間監(jiān)控圖像經(jīng)常會產(chǎn)生的問題，從而嚴(yán)重地影響了我們對被監(jiān)視目標(biāo)的識別、尋找和跟蹤。所以，在選用夜間的補(bǔ)光燈時，要求補(bǔ)光燈的光線照射是漫射型的光源，使光線在監(jiān)控范圍內(nèi)照射比較均勻，所顯現(xiàn)的目標(biāo)層次更豐富和柔和，而一些光線照射方向性較強(qiáng)的燈具不宜作為安防監(jiān)控夜間用的補(bǔ)光源。要解決好夜間監(jiān)控范圍內(nèi)光線照射的均勻問題，就要達(dá)到在面積為20×10米的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的任意點(diǎn)照度均≥3LX。而現(xiàn)在常用LED補(bǔ)光燈達(dá)不到此要求。

監(jiān)控圖像的一致性要好

所謂監(jiān)控圖像的一致性，是指監(jiān)控圖像的空間和時間的一致性，其中監(jiān)控圖像的空間一致性尤為重要。在這里監(jiān)控圖像的空間一致性主要是指，在夜間被監(jiān)視目標(biāo)不管出現(xiàn)在哪個場所或部位，監(jiān)控圖像所顯現(xiàn)的同一個活動目標(biāo)的特征都應(yīng)一樣，包括其色差、灰度等級、外形特征等都應(yīng)一致。而圖像的時間一致性，是指任何時間段里監(jiān)控圖像所顯現(xiàn)的目標(biāo)特征都應(yīng)保持一樣，特別是夜晚和白天，其光源的照射變化也不應(yīng)使目標(biāo)的圖像色差發(fā)生較大的變化。在安防監(jiān)控中，一旦所顯現(xiàn)的目標(biāo)特征因光源的問題出現(xiàn)隨空間或時間的變化而變化的情況時，會直接影響到被監(jiān)視目標(biāo)的快速識別，甚至導(dǎo)致被跟蹤目標(biāo)的丟失。所以要求光源的一致性要求好，不管夜間補(bǔ)光燈源安置什么地方以及在什么時間段里，其圖像所顯現(xiàn)的同一個目標(biāo)特征都應(yīng)基本保持一致，這樣可以避免發(fā)生不必要的誤判和錯判。有利于對被監(jiān)控目標(biāo)的跟蹤和搜索。

補(bǔ)光燈要能耗小、壽命長

目前視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)作為維護(hù)社會治安，保護(hù)人民生命、財產(chǎn)安全，打出各類犯罪活動的有力武器，為此各地、各部門在一些需要加強(qiáng)安全防范的地方和部門普遍安裝了監(jiān)控設(shè)施，其數(shù)量之多，應(yīng)用之廣，規(guī)模之大是前所未有的。而為了保證夜間監(jiān)控圖像的質(zhì)量，必須要在有攝像機(jī)地方安裝補(bǔ)光燈，提高監(jiān)控范圍內(nèi)的環(huán)境照度，在這種情況下，補(bǔ)光燈的能耗和壽命也是必須要考慮的問題，因?yàn)榧词寡a(bǔ)光燈的光源質(zhì)量再好，但如果其能耗大或壽命短，帶來的使用成本高后，用戶就有可能不選擇使用它。所以，在選用補(bǔ)光燈時既要考慮到光源本身的質(zhì)量也要考慮其能耗和壽命。同樣，也只有補(bǔ)光燈的光源質(zhì)量好，又具有節(jié)能和壽命長的特點(diǎn)時，才能被社會和廣大用戶所接收和應(yīng)用。據(jù)悉，現(xiàn)在好的補(bǔ)光燈，不僅光源質(zhì)量好，其功率因素＞0.98，壽命可達(dá)60000小時。

近年來，視頻安防監(jiān)控技術(shù)發(fā)展很快，視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的前端、傳輸、終端都有了更高端的產(chǎn)品和設(shè)備，監(jiān)控圖像質(zhì)量尤其是白天的圖像質(zhì)量因此有了很大的提高,但如上所述，夜間圖像質(zhì)量問題不是僅靠監(jiān)控設(shè)備所能解決的，夜間圖像的質(zhì)量仍然提高和改進(jìn)不多。所以，重視和推廣應(yīng)用高質(zhì)量的補(bǔ)光燈，進(jìn)一步提高夜間監(jiān)控區(qū)域內(nèi)補(bǔ)光光源的質(zhì)量，是擺在每個技防工程設(shè)計施工單位和工程建設(shè)單位面前迫切需要解決的問題，同時，在廣大社會用戶中大力宣傳夜間監(jiān)控圖像對安防的重要性，以及研制和開發(fā)出更多更好的適合于夜間安防監(jiān)控用的補(bǔ)光源也是勢在必行。

附：各種補(bǔ)光燈光源下的圖像