光源是影響視頻安防監控圖像質量的重要因素

□ 文/孫家華

視頻安防監控圖像（以下簡稱監控圖像）的質量取決于兩大因素，一是監控設施，其中攝像機的質量是關鍵。二是光源，光源也是影響監控圖像質量的一大重要因素。可以想像如是沒有良好的光源照射，即使再好的攝像機和監控設施，也形成不了理想的圖像。以夜間使用的紅外攝像機為例，它是以被監控目標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控要求。所以說，在視頻安防監控系統建設中要想獲得理想的監控圖像，或者說圖像能起到預期的安防監控效果，就需要在選擇高端攝像機和配備相應的監控設施的同時，還必須保證安防監控范圍內具有良好的光源照射，尤其是夜間光源照射的質量直接影響到監控圖像質量。監控設施和光源照射是決定監控圖像質量的兩個重要因素，兩者缺一不可，甚至即使其中一個稍差些，也會影響到監控圖像的質量。

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

安防監控系統是需要我們每天24小時實時監控的，白天依靠自然太陽光照射（指天氣能見度較好的天氣），監控圖像的質量一般不會出現大的問題，但是到了夜間，圖像的質量就完全取決于或者很大程度上取決于監控范圍內的光源照射情況。實踐表明，安裝了補光燈，采取了補光措施后，補光燈的光源性質如果越是接近白天自然光，監控圖像所顯現的目標特征的真實感就越強，而一旦補光的光源達不到白天自然光的技術特征，夜間的監控圖像就會出現各種問題，如光源的光譜窄，就會產生被監控目標顯色性差的問題、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，就會產生圖像的光霧問題、光源有頻閃，就會造成圖像中移動目標標的拖尾、不連續、重影問題，等等。這也是為什么我們總感覺目前夜間的監控圖像即使采取了補光措施，但多數仍然達不到像白天自然光照射下一樣的監控效果的主要原因。那么，作為安防監控的補光燈的光源應該達到什么要求，才能確保監控圖像能獲得像白天自然光照射下一樣的效果呢，本人認為：

圖像色彩的還原性要好

簡單地看的見或者看得清被監控的目標是遠遠不夠的，其視頻效果不但要清楚，更要求看得真。所謂看得真，就是指在夜間補光光源的照射下，監控圖像能真實地還原或者說復現被監控目標的所固有色彩。在光學上是用“顯色指數”的數據來衡量。高顯色性照明光源是獲得高質量圖像的前提和必要條件，而低顯色性照明光源會導致被監控目標的圖像失去真實性，又比較模糊。標準照明體的顯色指數為100，一般認為照明光源顯色指數＞80時屬于色彩還原性較好的光源，＞90屬優質光源，而目前我們常用的LED燈的顯色指數略＞70，日光燈的顯色指數在50—60。要想獲得高顯色性照明光源，關鍵要看光源的光譜（或色溫），光譜寬的，顯色性高，光譜窄的，顯色性低。要想獲得理想的監控圖像，光源的光譜特性一般應達到2700—6500K要求。

監控區域內的照度要均勻

如果監控范圍內的光源照度不均勻，會造成監控圖像的亮度不勻， 有的部位因為照度過高，造成圖像的個別部位偏白，甚至形成光霧，而有的部位又因為照度不足，造成監控圖像的個別部位偏暗，甚至是漆黑一團。這是當前夜間監控圖像經常會產生的問題，從而嚴重地影響了我們對被監視目標的識別、尋找和跟蹤。所以，在選用夜間的補光燈時，要求補光燈的光線照射是漫射型的光源，使光線在監控范圍內照射比較均勻，所顯現的目標層次更豐富和柔和，而一些光線照射方向性較強的燈具不宜作為安防監控夜間用的補光源。要解決好夜間監控范圍內光線照射的均勻問題，就要達到在面積為20×10米的監控區域內的任意點照度均≥3LX。而現在常用LED補光燈達不到此要求。

監控圖像的一致性要好

所謂監控圖像的一致性，是指監控圖像的空間和時間的一致性，其中監控圖像的空間一致性尤為重要。在這里監控圖像的空間一致性主要是指，在夜間被監視目標不管出現在哪個場所或部位，監控圖像所顯現的同一個活動目標的特征都應一樣，包括其色差、灰度等級、外形特征等都應一致。而圖像的時間一致性，是指任何時間段里監控圖像所顯現的目標特征都應保持一樣，特別是夜晚和白天，其光源的照射變化也不應使目標的圖像色差發生較大的變化。在安防監控中，一旦所顯現的目標特征因光源的問題出現隨空間或時間的變化而變化的情況時，會直接影響到被監視目標的快速識別，甚至導致被跟蹤目標的丟失。所以要求光源的一致性要求好，不管夜間補光燈源安置什么地方以及在什么時間段里，其圖像所顯現的同一個目標特征都應基本保持一致，這樣可以避免發生不必要的誤判和錯判。有利于對被監控目標的跟蹤和搜索。

補光燈要能耗小、壽命長

目前視頻安防監控系統已經作為維護社會治安，保護人民生命、財產安全，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安全防范的地方和部門普遍安裝了監控設施，其數量之多，應用之廣，規模之大是前所未有的。而為了保證夜間監控圖像的質量，必須要在有攝像機地方安裝補光燈，提高監控范圍內的環境照度，在這種情況下，補光燈的能耗和壽命也是必須要考慮的問題，因為即使補光燈的光源質量再好，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，在選用補光燈時既要考慮到光源本身的質量也要考慮其能耗和壽命。同樣，也只有補光燈的光源質量好，又具有節能和壽命長的特點時，才能被社會和廣大用戶所接收和應用。據悉，現在好的補光燈，不僅光源質量好，其功率因素＞0.98，壽命可達60000小時。

近年來，視頻安防監控技術發展很快，視頻安防監控系統的前端、傳輸、終端都有了更高端的產品和設備，監控圖像質量尤其是白天的圖像質量因此有了很大的提高,但如上所述，夜間圖像質量問題不是僅靠監控設備所能解決的，夜間圖像的質量仍然提高和改進不多。所以，重視和推廣應用高質量的補光燈，進一步提高夜間監控區域內補光光源的質量，是擺在每個技防工程設計施工單位和工程建設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控圖像對安防的重要性，以及研制和開發出更多更好的適合于夜間安防監控用的補光源也是勢在必行。

附：各種補光燈光源下的圖像