星光级低照技术浅析

 普通IPC低照效果

星光级IPC低照效果

　　 如上图对比所示，这是在路灯未开启的园区内，夜晚同一时间普通相机与宇视星光级低照相机的效果对比。普通相机在强制彩色后获得的图像只能隐约看到树木、道路、建筑的轮廓，整体环境一片漆黑，已经失去了监控的作用;而宇视这款星光级低照摄像机对于道路、建筑物、甚至远处车辆的细节都能还原得非常清晰，而且整体画面没有明显的噪点，低照下的彩色效果表现优秀。
         
    其实星光级低照摄像机在结构上与普通摄像机完全一致，其效果差异主要来自于底层硬件性能的提升和图像调校算法的进一步优化。
         
    首先传感器是IPC低照效果影响最大的一个因素。目前主流的IPC都采用CMOS传感器，虽然在刚起步时，由于两种传感器结构及工作机理的不同，CMOS在低照下的成像效果不如CCD，但随着背照式CMOS的推出，其内部结构做了调整，光线通过透镜后能直接到达感光层，使灵敏度有了质的飞跃，而传感器灵敏度正是摄像机在微弱环境光中依然能获得清晰彩色图像的最大保障。
       
    其次，摄像机的低照效果也受到镜头的影响。镜头最大光圈值是其中很重要的一个因素，光圈越大进光量越大，从而彩色效果越好，反之则效果越差，但镜头光圈越大，景深却越浅，即场景中聚焦清晰的范围越小，所以镜头光圈值也需要根据实际场景调节，不能为了进光量一味的增大光圈。与此类似的另一个参数是摄像机慢快门，当快门越慢，进光量越大，画面亮度提高，但相对的运动物体的拖影也越严重，所以快门值也是把双刃剑，需要根据具体应用场景设置相应的值。
         
    最后，低照效果还与ISP的处理效果强相关。如降噪处理就是低照度下成像很重要的一个处理过程，噪点会使图像显得不清晰，但降噪处理不当又会造成严重的雾感、拖影，损失细节等现象。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能力。
         
    目前在实际项目中，低照度相机应用最多的场景是在道路上，需要既能看清整体环境，又能抑制过往车辆大灯，看清车牌，这是星光级摄像机遇到的新挑战，因为一方面低照场景下需要尽可能让更多光线进入摄像机，但另一方面需要把过亮的强光弱化，否则容易过曝干扰成像效果。不过目前高端的星光级摄像机已经解决了这个难题，如下图是某项目中宇视星光级枪机的图像效果，车大灯强光被压制，车身细节包括车牌清晰可见，而周边路面环境也非常清晰。

星光级IPC强光抑制效果

　　而另一个难题是随着像素的提高，彩色低照效果越差，这是由于摄像机对传感器的尺寸有要求，在尺寸变化不大的情况下，像素点越多，单位像素的感光面积越小，从而低照效果越差。目前星光级摄像机以1080P分辨率为主，都是基于1/2”左右的传感器，而市面上主流的300W摄像机都是基于1/3”的传感器，自然很难在夜间获得好的低照效果，而更高像素如4K摄像机，传感器大小也不过在1/2”左右，低照效果自然也不佳。不过随着4K超高清IPC的呼声越来越高，应用越来越多，高分辨率与星光级技术的结合必是大势所趋，相信这会是星光级技术发展的一个重要方向。