低照度图像处理技术的最新应用

文/周宇杰

视频跟踪技术、视频拼接技术、视频增强技术等等，视频图像处理技术种类繁多，其中，低照度作为夜间图像处理的一种技术，因其在平安城市建设中的实用性，而格外受到重视。基于低照度技术，各大监控厂商也相继推出了多款星光级低照度摄像机。

首先，什么是星光级低照度摄像机？星光级照度：就是没有灯光、月亮，天空中只有星星的夜晚场景。而星光级低照度摄像机，在这么低光照条件下，仍然可以还原出彩色、无拖尾、分辨率不小于1080P视频图像。

图像传感器

影响摄像机低照度的，首先是传感器的选择。众所周知，同样尺寸的图像传感器，像素越高，分配到每个像素的感光面积就小，低照效果就越差；拿200万像素的高清摄像机来说，如果使用与30万像素模拟摄像机同样大小的传感器，那平均每一个像素的感光面积只有模拟摄像机的1/8，其高清画质在夜间反而会更加惨不忍睹。

所以，星光级低照度摄像机，一般会采用靶面尺寸较大的成像传感器：相同像素的摄像机，靶面尺寸越大，每个像素吸收到环境中的光线就会越多；单位面积的进光量，是体现传感器低照度性能的决定因素。

处理芯片

“虽然处理芯片对低照度的影响并不大，但是进光量大的镜头+感光灵敏度高的传感器，得到的只是图像原始裸数据，还不是用户最终看到的图像。”科达监控产品经理李伟伟介绍，低照度环境还会给图像带来噪声，从而图像的清晰度，这就需要有性能足够强大的处理芯片，来搭载自动增益、数字降噪等关键技术。

自动增益，能够将低照度下图像的亮度维持在理想状况，控制噪声的大小；数字降噪技术，则能够过滤噪声，显示较为纯净的画面，看清更多的图像细节。强大的处理芯片搭载的关键算法，对原始裸数据进行“雕琢”后，才能呈现给用户最好的图像效果。

科达IPC123-EN星光级超低照度摄像机实际应用效果

低照度增强算法

使用相同的处理芯片，也不一定就能取得同样的降噪、增益效果。以降噪为例，降噪处理不当，会造成图像严重的雾感、拖影、细节损失等现象。而对于伽马数值设置，过高会使画面的对比度增强、画面变暗、画质通透，但会丢失细节；数值设置过低，又会使图像变亮、细节增加，但是画质通透度变差。所以即使基于相同的硬件平台，产品的最终效果也各有不同，这其中就体现了不同厂家的研发实力。

星光级道路专用摄像机

与红外、激光等夜视摄像机不同，星光级超度照度摄像机仍需要一定的环境光，才能清晰成像；在夜间无路灯、完全黑暗的情况下，仍需额外配置补光灯。在此背景下，科达又推出了星光级道路监控一体化摄像机——IPC123-ENT。

据了解，该款摄像机将科达星光级照度摄像机IPC123-EN，与护罩、专用镜头、补光灯集成起来，实现一体化交付。其内置的LED补光灯，可对车牌进行补光，在照明一般，甚至是无照明的城市次干路、支路以及园区道路上使用，也能清楚分辨车牌。

科达IPC123-ENT星光级道路专用摄像机实际效果

同时，该款摄像机预置了车牌模式，提供4种车速区间的参数。调试人员再也不用担心设置快门、增益、降噪等参数的繁琐程序，只需判断监控场景内的平均车速大概是多少，选择对应的车速即可一键设置参数。

给“星光”加点智能

从目前来看，智能分析前端化，已经成为安防监控的一种趋势，科达就在2014年推出了感知型摄像机系列。科达认为，如果在星光级低照度摄像机的基础上，加上智能分析功能，就能在凌晨、黄昏等光线不太理想的时段，检测、识别出视野范围内所有运动目标，并对人车进行分类，输入如颜色、方向、速度等丰富的语义信息，大大提高夜间犯罪案件的破案率。

此外，从技术层面上讲，设计专门的芯片来负责智能分析工作，并不会影响星光级低照度摄像机的成像效果，反而可以进一步提升摄像机的适用范围，实现对客户的增值。

实际应用情况

目前，星光级低照度摄像机在各地平安城市建设中也已陆续获得应用，且表现出色。

案例1：吉林某平安城市

2011年，四平市市委、市政府将“两河四岸”环境改造工程，纳入四平市“十大系列民心工程”。经过4年的建设，如今两河旁的“绿色长廊”已经基本成形，为四平市民夜间休闲提供了另一种选择，市民的人身安全则成为了四平市公安局必须思考的问题。

2014年8月，科达及部分安防业内主流厂商，同时参与竞标四平市沿河平安城市项目。经过各厂商间方案、产品的PK，凭借夜间微光下出色的图像还原，以及对夜间车牌的清晰抓拍，科达星光级低照度摄像机IPC123-EN脱颖而出。

2014年9月，四平市沿河平安城市正式开建，截至目前已经全部完工。据科达长春办事处相关负责人介绍，该项目共涉及80个监控点，均部署在四平市南河、北河沿岸道路及休闲区域，“星光级低照度优异的夜间成像效果，毫无疑问将出色地承担起‘黑夜侦察兵’的职责”。

案例2：广西某平安城市

作为湘西南、黔东南与四川进入广西的咽喉与物资集散地，为维护龙胜县的治安与稳定，早期龙胜县就建有“天网”一期与二期，均为某知名国际品牌的前端设备。为扩容已有的天网监控点，并替换部分标清设备，龙胜县公安局决定实施“天网”三期工程。

2014年7月，针对龙胜县“天网”三期项目，科达星光级超低照度枪机IPC123-EN与之前使用的某国际品牌摄像机进行PK，凭借不相上下的成像品质，与微光下的车牌抓拍清晰度，赢得了龙胜县公安局对国产安防设备的信赖。

9月，项目施工完成。据科达南宁办事处相关负责人介绍，龙胜县“天网”三期共使用16台IPC123-EN，主要部署在龙胜县中心广场等夜晚人群密集地。“我们的低照度摄像机使用至今，性能稳定、夜间监控效果出色，获得了客户的好评，并表示接下来的‘天网’四期35个扩容监控点，仍继续沿用该款产品”。

作为一种重要的视频图像处理技术，低照度技术发展至今已经取得了一定的成果。随着生产成本的降低以及技术的成熟，相信它将是解决夜间监控难题的一大利器。