星光級低照技術淺析

普通IPC低照效果

星光級IPC低照效果

　　 如上圖對比所示，這是在路燈未開啟的園區內，夜晚同一時間普通相機與宇視星光級低照相機的效果對比。普通相機在強制彩色后獲得的圖像只能隱約看到樹木、道路、建筑的輪廓，整體環境一片漆黑，已經失去了監控的作用;而宇視這款星光級低照攝像機對于道路、建筑物、甚至遠處車輛的細節都能還原得非常清晰，而且整體畫面沒有明顯的噪點，低照下的彩色效果表現優秀。

其實星光級低照攝像機在結構上與普通攝像機完全一致，其效果差異主要來自于底層硬件性能的提升和圖像調校算法的進一步優化。

首先傳感器是IPC低照效果影響最大的一個因素。目前主流的IPC都采用CMOS傳感器，雖然在剛起步時，由于兩種傳感器結構及工作機理的不同，CMOS在低照下的成像效果不如CCD，但隨著背照式CMOS的推出，其內部結構做了調整，光線通過透鏡后能直接到達感光層，使靈敏度有了質的飛躍，而傳感器靈敏度正是攝像機在微弱環境光中依然能獲得清晰彩色圖像的最大保障。

其次，攝像機的低照效果也受到鏡頭的影響。鏡頭最大光圈值是其中很重要的一個因素，光圈越大進光量越大，從而彩色效果越好，反之則效果越差，但鏡頭光圈越大，景深卻越淺，即場景中聚焦清晰的范圍越小，所以鏡頭光圈值也需要根據實際場景調節，不能為了進光量一味的增大光圈。與此類似的另一個參數是攝像機慢快門，當快門越慢，進光量越大，畫面亮度提高，但相對的運動物體的拖影也越嚴重，所以快門值也是把雙刃劍，需要根據具體應用場景設置相應的值。

最后，低照效果還與ISP的處理效果強相關。如降噪處理就是低照度下成像很重要的一個處理過程，噪點會使圖像顯得不清晰，但降噪處理不當又會造成嚴重的霧感、拖影，損失細節等現象。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能力。

目前在實際項目中，低照度相機應用最多的場景是在道路上，需要既能看清整體環境，又能抑制過往車輛大燈，看清車牌，這是星光級攝像機遇到的新挑戰，因為一方面低照場景下需要盡可能讓更多光線進入攝像機，但另一方面需要把過亮的強光弱化，否則容易過曝干擾成像效果。不過目前高端的星光級攝像機已經解決了這個難題，如下圖是某項目中宇視星光級槍機的圖像效果，車大燈強光被壓制，車身細節包括車牌清晰可見，而周邊路面環境也非常清晰。

星光級IPC強光抑制效果

　　而另一個難題是隨著像素的提高，彩色低照效果越差，這是由于攝像機對傳感器的尺寸有要求，在尺寸變化不大的情況下，像素點越多，單位像素的感光面積越小，從而低照效果越差。目前星光級攝像機以1080P分辨率為主，都是基于1/2”左右的傳感器，而市面上主流的300W攝像機都是基于1/3”的傳感器，自然很難在夜間獲得好的低照效果，而更高像素如4K攝像機，傳感器大小也不過在1/2”左右，低照效果自然也不佳。不過隨著4K超高清IPC的呼聲越來越高，應用越來越多，高分辨率與星光級技術的結合必是大勢所趨，相信這會是星光級技術發展的一個重要方向。