低照度圖像處理技術的最新應用

文/周宇杰

視頻跟蹤技術、視頻拼接技術、視頻增強技術等等，視頻圖像處理技術種類繁多，其中，低照度作為夜間圖像處理的一種技術，因其在平安城市建設中的實用性，而格外受到重視。基于低照度技術，各大監控廠商也相繼推出了多款星光級低照度攝像機。

首先，什么是星光級低照度攝像機？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，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來說，如果使用與30萬像素模擬攝像機同樣大小的傳感器，那平均每一個像素的感光面積只有模擬攝像機的1/8，其高清畫質在夜間反而會更加慘不忍睹。

所以，星光級低照度攝像機，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，靶面尺寸越大，每個像素吸收到環境中的光線就會越多；單位面積的進光量，是體現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據，還不是用戶最終看到的圖像。”科達監控產品經理李偉偉介紹，低照度環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大的處理芯片，來搭載自動增益、數字降噪等關鍵技術。

自動增益，能夠將低照度下圖像的亮度維持在理想狀況，控制噪聲的大小；數字降噪技術，則能夠過濾噪聲，顯示較為純凈的畫面，看清更多的圖像細節。強大的處理芯片搭載的關鍵算法，對原始裸數據進行“雕琢”后，才能呈現給用戶最好的圖像效果。

科達IPC123-EN星光級超低照度攝像機實際應用效果

低照度增強算法

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，會造成圖像嚴重的霧感、拖影、細節損失等現象。而對于伽馬數值設置，過高會使畫面的對比度增強、畫面變暗、畫質通透，但會丟失細節；數值設置過低，又會使圖像變亮、細節增加，但是畫質通透度變差。所以即使基于相同的硬件平臺，產品的最終效果也各有不同，這其中就體現了不同廠家的研發實力。

星光級道路專用攝像機

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

據了解，該款攝像機將科達星光級照度攝像機IPC123-EN，與護罩、專用鏡頭、補光燈集成起來，實現一體化交付。其內置的LED補光燈，可對車牌進行補光，在照明一般，甚至是無照明的城市次干路、支路以及園區道路上使用，也能清楚分辨車牌。

科達IPC123-ENT星光級道路專用攝像機實際效果

同時，該款攝像機預置了車牌模式，提供4種車速區間的參數。調試人員再也不用擔心設置快門、增益、降噪等參數的繁瑣程序，只需判斷監控場景內的平均車速大概是多少，選擇對應的車速即可一鍵設置參數。

給“星光”加點智能

從目前來看，智能分析前端化，已經成為安防監控的一種趨勢，科達就在2014年推出了感知型攝像機系列。科達認為，如果在星光級低照度攝像機的基礎上，加上智能分析功能，就能在凌晨、黃昏等光線不太理想的時段，檢測、識別出視野范圍內所有運動目標，并對人車進行分類，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，從技術層面上講，設計專門的芯片來負責智能分析工作，并不會影響星光級低照度攝像機的成像效果，反而可以進一步提升攝像機的適用范圍，實現對客戶的增值。

實際應用情況

目前，星光級低照度攝像機在各地平安城市建設中也已陸續獲得應用，且表現出色。

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”環境改造工程，納入四平市“十大系列民心工程”。經過4年的建設，如今兩河旁的“綠色長廊”已經基本成形，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，科達及部分安防業內主流廠商，同時參與競標四平市沿河平安城市項目。經過各廠商間方案、產品的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，科達星光級低照度攝像機IPC123-EN脫穎而出。

2014年9月，四平市沿河平安城市正式開建，截至目前已經全部完工。據科達長春辦事處相關負責人介紹，該項目共涉及80個監控點，均部署在四平市南河、北河沿岸道路及休閑區域，“星光級低照度優異的夜間成像效果，毫無疑問將出色地承擔起‘黑夜偵察兵’的職責”。

案例2：廣西某平安城市

作為湘西南、黔東南與四川進入廣西的咽喉與物資集散地，為維護龍勝縣的治安與穩定，早期龍勝縣就建有“天網”一期與二期，均為某知名國際品牌的前端設備。為擴容已有的天網監控點，并替換部分標清設備，龍勝縣公安局決定實施“天網”三期工程。

2014年7月，針對龍勝縣“天網”三期項目，科達星光級超低照度槍機IPC123-EN與之前使用的某國際品牌攝像機進行PK，憑借不相上下的成像品質，與微光下的車牌抓拍清晰度，贏得了龍勝縣公安局對國產安防設備的信賴。

9月，項目施工完成。據科達南寧辦事處相關負責人介紹，龍勝縣“天網”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。“我們的低照度攝像機使用至今，性能穩定、夜間監控效果出色，獲得了客戶的好評，并表示接下來的‘天網’四期35個擴容監控點，仍繼續沿用該款產品”。

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