低照度攝像機技術現況與突破

　　目前市場上的低照度攝像機無論是廠商或是客戶，對于低照度的定義大家說法不一，這也因為在國內的市場沒有關于低照度統一的標準，但客戶目前對低照的要求越來越高，要求24小時全天候監控，應用的環境也越來越復雜，這也給客戶帶來了一定的盲從，目前對低照環境下的成像應用主要有熱成像，ICCD攝像機，EMCCD攝像機，CCD攝像機，以及目前正在日趨普遍應用的CMOS攝像機，和主動紅外攝像機,星光級網絡攝像機。

　　1、紅外成像：紅外成像的夜間效果是比較好的，但只能局限于夜間，而且無法顯示人眼正常的成像效果，對于顯示的反白效果不是很多人都能接受，另外，現階段，由于熱成像攝像機的價格比較昂貴，在國內還處于推廣階段，只應到一些特殊領域，如軍隊、銀行、武警和公安系統，森林防火。

　　2、ICCD攝像機：是在CCD傳感器前方加入了圖像增強器，也可以說成前置放大，對弱光及弱信號的處理非常優秀，但價格也是相對較高，而且ICCD攝像機在強光環境下曝光極容易老化，甚至損壞，主要用于軍事和一些特殊行業，如夜視導航，天文觀測，醫療器械，光譜分析，生物工程等一些專用行業

　　3、EMCCD攝像機：是在CCD傳感器后方加入增益寄存器，也可以說成后置放大，分辨率與價格比較ICCD略有優勢，但圖像噪聲相比ICCD要大一些，主要應用的也是一些科學上的應用

　　以上三種低光成像攝像機的低照效果都是非常優秀的，但其獨有的特定應該環境限制與較高的價格，目前民用還不能被大家接受

　　4、CCD、CMOS攝像機CMOS攝像機：目前是在安防市場上應用的最多的低照度攝像機，下面將詳細說明一下CCD與CMOS在低照環境下的差異與市場上主要提升低照效果的方法。

　　由于CCD所有的像素使用的是單一的采樣和放大器，而CMOS是每列相素都有自己獨立的采樣和放大器，由于多個放大器無法做到一致性，導致信號產生的Noise比CCD的的要大很多。在亮態下信噪比高的時候表現不明顯，但在低照度下，有效信息弱，噪聲信息即使不變，信噪比自然是CCD比CMOS好，在圖像整體上看，CCD低照效果將優于CMOS（以上沒有計算CCD,CMOS的像素感光面積，因為CMOS大部分都用microlens的方式彌補占空比，間接的增加單個像素的感光面積）

　　市場上的大部分攝像機改善低照度成像效果的方法主要有以下幾種：

　　彩轉黑技術，目前采用這一技術的非常多，可配合使用紅外燈。轉換技術有兩種，一是采用紅外濾光片和切換電路來進行彩色/黑白轉換，白天把不可見紅外光濾除，避免對色彩的干擾，夜晚讓不可見紅外光照射到傳感器耙面，可以一定程度上提高攝像機的低照效果;另一種利用電子電路將彩色信號濾除掉，無需紅外濾光片，此種方法只改善了低光下的彩色噪聲問題，對低照效果改善不是很大。

　　數字降噪技術，為了進一步提高低環境下的圖像高度，往往是需要提高增益（AGC）但提高增益的同時，圖像的亮度與噪聲是一同提升的，所以從一些高檔低照攝像機的數字降噪效果來看，能在低照的噪點過多的情況下，較好地改善圖像的潔凈度和清晰度，從而提升低照成像效果，但目前的數字降噪技術都是采用3D或2D技術，所以攝像機在降噪功能啟動后還是會出現拖尾和動畫感問題。

　　幀累積的方式：市場上主流CCD目前市場上最好的2/3英寸CCD的攝像機的真實低照度在黑白模式也只有0.01lux, 但市場上還有些攝像機標稱0.0001lux，或是更低，這些都采用幀累積的方式，是利用電腦記憶體的技術，連續將幾個曝光不足的畫面累積起來，得到一個較為明亮和清晰的圖面，但這樣就對高速運動物體無法撲捉，出現拖影（Smear）現像，無法看清物體

　　所以目前的CCD與CMOS也只能滿足特定環境下的，不是特別黑暗的低照監控。