近年來，伴隨CCD和DSP技術(shù)的日趨進(jìn)步，低照度攝像機(jī)雖然日趨成熟穩(wěn)定，并在不少領(lǐng)域中使用，但行業(yè)專家認(rèn)為低照度攝像機(jī)并非是市場(chǎng)主流，只有在一些特定的情況下被應(yīng)用，如添加光源成本較高或不便于安裝光源的情況下，低照度攝像機(jī)才能發(fā)揮作用。

　　低照度攝像機(jī)定義

　　目前市場(chǎng)上標(biāo)榜的低照度攝像機(jī)無論是廠商或是進(jìn)口商，對(duì)低照度的定義眾說紛紜，莫衷一是，彩色攝像機(jī)從0.0004LUX～1LUX，黑白攝像機(jī)從0.0003～0.1LUX均有，(若搭配紅外線，則均可達(dá)0LUX)，這就是國內(nèi)市場(chǎng)在CCTV產(chǎn)業(yè)的技術(shù)規(guī)格方面并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而產(chǎn)生各說各話的情況。行業(yè)內(nèi)人士強(qiáng)調(diào)，照度能低到多少，不僅要看鏡頭的光圈大小(F值)，更要看是在什麼條件限制下才能出現(xiàn)所標(biāo)示的LUX值，否則只是流于數(shù)字的游戲罷了!以光圈大小(F值)而言，光圈愈大則其所代表的F值愈小，所需的照度愈低。另外電子靈敏度(ELECTRONIC、SENSITIVITY)是否提高，單一畫面累積幀數(shù)為多少?紅外線是ON還是OFF?……等都應(yīng)了解清楚，才不致被規(guī)格所標(biāo)示的照度數(shù)值所混淆。低照度攝像機(jī)在中國市場(chǎng)的演進(jìn)過程低照度攝像機(jī)在中國市場(chǎng)的演進(jìn)簡(jiǎn)單分為以下三步：白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO)低速快門(SLOW/SHUTTER)及超感度攝像機(jī)(EXVIEW/HAD)。

　　一、白天彩色/晚上黑白(晝夜型攝像機(jī)COLOR/MONO)

　　此類攝像機(jī)目前在市場(chǎng)上仍有其特定的需求群。晝夜(COLOR/MONO)攝像機(jī)的照度在國內(nèi)市場(chǎng)上最低標(biāo)示數(shù)值甚至為0LUX，我們不禁要問：“攝像機(jī)乃光學(xué)原理制成，0照度下如何成像?”白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO)攝像機(jī)是利用黑白影像對(duì)紅外線感度較高的特點(diǎn)，在一定的光源條件，利用線路切換的方式將影像由彩色轉(zhuǎn)為黑白，以便于搭配紅外線。在彩色/黑白線路轉(zhuǎn)換的技術(shù)演進(jìn)過程中，此類攝像機(jī)已采用單一CCD(彩色)設(shè)計(jì)，在白天或光源充足時(shí)為彩色攝像機(jī)，當(dāng)夜晚降臨或光源不足時(shí)(一般在1LUX～3LUX)即利用數(shù)位電路將彩色信號(hào)消除掉，成為黑白影像，且為了搭配紅外線，亦拿掉了彩色攝像機(jī)不可缺的紅外線濾除器，真正的“低照度攝像機(jī)”應(yīng)指攝像機(jī)本身(所采用的元件,技術(shù))可達(dá)到的功能,而白天彩色/晚上黑白的攝像機(jī)因受限于CCD感度,本身并無法改變,只是利用線路切換及搭配紅外光的方式將功能提升,不能算是低照度攝像機(jī)。

　　二、低速快門(SLOW/SHUTTER)

　　此類攝像機(jī)又稱為(畫面)累積型攝像機(jī)，是利用電腦記憶體的技術(shù)，連續(xù)將幾個(gè)因光線不足而較顯模糊的畫面累積起來，成為一個(gè)影像清晰的畫面，運(yùn)用SLOWSHUTTER技術(shù)降低攝像機(jī)照度至0.008LUX/F1.2(×128)，并且畫面能夠累積的幀數(shù)(128幀)是屬于甚至包括進(jìn)口品牌再內(nèi)的領(lǐng)先水平。此類型低照度攝像機(jī)適用于禁止紅、紫外線破壞的博物館，夜間生物活動(dòng)觀察，夜間軍事海岸線監(jiān)視等，屬性較靜態(tài)場(chǎng)所的監(jiān)視。

　　三、超感度攝像機(jī)(EXVIEW/HAD)

　　超感度攝像機(jī)(EXVIEW/HAD)，又稱24小時(shí)攝像機(jī)，其彩色照度可達(dá)0.05LUX，黑白則可達(dá)0.003-0.001LUX(亦可搭配紅外線以達(dá)0LUX)不僅能清晰的辯識(shí)影像，更是實(shí)時(shí)連續(xù)的畫面。[nextpage]

　　低照度攝像機(jī)技術(shù)

　　所謂低照度攝像機(jī)，即在光線很暗的情況下，無需其它輔助光源仍能識(shí)別目標(biāo)物體的攝像機(jī)，常見的有槍式攝像機(jī)和半球型攝像機(jī)。

　　環(huán)境照度(亮度)通常以lux(勒克斯)為單位來衡量，其值越小，說明環(huán)境越暗。攝像機(jī)的照度指標(biāo)也用lux為單位來衡量，其值越小，說明其靈敏度越高，越能看清暗處的物體。因此，照度的高低成為人們選擇攝像機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。

　　現(xiàn)在，很多廠家(商家)將攝像機(jī)的照度參數(shù)越標(biāo)越低，從1.0lux到0.1lux，再到0.001lux等等，那么，這些攝像機(jī)果真有那么高的靈敏度嗎?為了真正認(rèn)識(shí)低照度攝像機(jī)，下面從兩方面進(jìn)性闡述。

　　CCD及配套技術(shù)

　　一個(gè)完整的攝像設(shè)備由有兩部分組成，即鏡頭和攝像機(jī)，而攝像機(jī)又由感光器件(CCD或者CMOS，本文以CCD為例)、復(fù)雜的信號(hào)處理電路、濾光片等組成。

　　鏡頭

　　作為攝像部件的重要組成部分，其作用是為攝像機(jī)的CCD聚焦被攝物體的光線，使景物在CCD上成像。其可攝取光線的多少直接決定了CCD成像的清晰度。衡量鏡頭攝取光線的多少，稱之為進(jìn)光量，鏡頭的進(jìn)光量用F值(光圈)表示。F值=f(焦點(diǎn)距離)/D(鏡頭的有效口徑)，它與口徑成反比，與焦點(diǎn)距離成正比。在焦距相同的條件下，鏡頭口徑越大，F(xiàn)值越小，鏡頭進(jìn)光量就越大。常見鏡頭的F值多為1.2、1.4，目前也有F1.0的鏡頭。因此為了使得攝像機(jī)獲得理想的低照度效果，需要配置相適合的或配置F值較小的鏡頭。

　　CCD感光器件

　　目前攝像機(jī)常用的CCD主要有三大供應(yīng)商，即SONY、SHARP和LG，在這三種CCD中，SONY的CCD感光度相對(duì)較好，常用的SONY CCD低照度技術(shù)為Super HAD CCD;后來SONY又研發(fā)出超感光度CCD，SONY稱之為EXVIEW CCD，該CCD的感光度為Super HAD CCD的5倍。

　　另外，CCD的尺寸大小也對(duì)感光度有著很大的影響，尺寸越大，其感光度越好。為了使攝像機(jī)有更低的照度指標(biāo)，經(jīng)常會(huì)采用1/2英寸的CCD攝像機(jī)。有數(shù)據(jù)顯示：1/3英寸CCD的感光量只有1/2英寸CCD的56%;而1/4英寸CCD的感光量只有1/3英寸CCD的44%。[nextpage]

　　濾光片

　　其是彩色攝像機(jī)的一個(gè)很小的器件，對(duì)攝像機(jī)的成像效果起著很大作用。濾光片濾除紅外光。彩色攝像機(jī)的CCD也可感應(yīng)紅外線，但因感應(yīng)紅外光易導(dǎo)致DSP無法算出正確顏色，因此須加一片濾光片將光線中紅外光濾除，所以只有彩色CCD需要濾光片，黑白CCD不需要安裝。

　　低照度攝像機(jī)為得到更低的照度，除攝取可見光外，也需要攝取一些紅外光，而不同波長(zhǎng)的紅外光都被攝取會(huì)對(duì)攝像機(jī)成像造成一定的影響，所以要采用可濾除不需要的的紅外光而保留需要的紅外光的濾光片。目前高端低照度攝像機(jī)會(huì)選用雙濾光片，即白天采用不感應(yīng)紅外的濾光片以獲得清晰的圖像，夜間采用可感應(yīng)紅外的濾光片得到更低的照度。此類攝像機(jī)都會(huì)有一個(gè)光敏電阻，當(dāng)光敏電阻感應(yīng)到外界光線不足時(shí)會(huì)啟動(dòng)攝像機(jī)內(nèi)的觸發(fā)電路，將不感應(yīng)紅外光的濾光片切換成感應(yīng)紅外光的濾光片。更高端的攝像機(jī)在切換濾光片的同時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)換成黑白圖像，以此得到更好的圖像效果。當(dāng)然，在轉(zhuǎn)換過程中會(huì)遇到一個(gè)臨界值問題，若光線恰好在設(shè)定的臨界值時(shí)會(huì)來回切換，不但對(duì)成像效果會(huì)有影響，也會(huì)因?yàn)椴煌５臋C(jī)械運(yùn)動(dòng)影響濾光片的壽命，所以一些生產(chǎn)廠家在攝像機(jī)內(nèi)增加一個(gè)延遲電路，即當(dāng)達(dá)到臨界值時(shí)延遲一段時(shí)間再切換，若在這個(gè)時(shí)段內(nèi)，照度繼續(xù)降低，則切換，若保持不變或者升高，則不進(jìn)行切換。

　　圖像DSP處理

　　低照度攝像機(jī)發(fā)展至今，不僅有硬件技術(shù)方面的發(fā)展，對(duì)于DSP圖像處理方面也有突出的表現(xiàn)，比如彩轉(zhuǎn)黑技術(shù)和低速電子快門，即幀累積技術(shù)的出現(xiàn)。

　　彩轉(zhuǎn)黑技術(shù)

　　通常黑白攝像機(jī)的靈敏度會(huì)比彩色攝像機(jī)的靈敏度要高很多，因?yàn)楹诎讛z像機(jī)中，DSP運(yùn)算只對(duì)兩種色彩進(jìn)行處理，即黑色和白色，所以現(xiàn)在相當(dāng)部分的低照度攝像機(jī)都有彩色轉(zhuǎn)黑白的功能，即白天為彩色圖像，夜間通過軟件處理將圖像轉(zhuǎn)換為黑白圖像，通過犧牲彩色效果來得到更低的照度。

　　一般彩色轉(zhuǎn)黑白的過程是通過CCD采集光線后轉(zhuǎn)換的電荷強(qiáng)弱來控制，當(dāng)電荷強(qiáng)度達(dá)到一定臨界值時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為黑白圖像，同樣為保證在臨界值時(shí)不會(huì)造成反復(fù)切換，會(huì)做一個(gè)延遲處理。[nextpage]

　　低速電子快門技術(shù)

　　低速電子快門利用電腦記憶體的技術(shù)，連續(xù)將幾個(gè)因光線不足而較顯模糊的畫面累積疊加，成為一個(gè)影像相對(duì)較清晰的畫面。在CCD攝像機(jī)內(nèi)，是用光學(xué)電控影像表面的電荷積累時(shí)間來操縱快門，電子快門控制攝像機(jī)CCD的累積時(shí)間，當(dāng)電子快門速度增加時(shí)，在每個(gè)視頻場(chǎng)允許的時(shí)間內(nèi)，聚焦在CCD上的光減少，將降低攝像機(jī)的靈敏度。普通攝像機(jī)的電子快門為PAL：1/50-1/100000秒，NTSC為1/60-1/100000秒，低速電子快門可放慢快門的曝光速度，使得CCD可更長(zhǎng)時(shí)間累積電荷從而在低照度環(huán)境下得到相對(duì)清晰的畫面?，F(xiàn)在幀累積攝像機(jī)其低速電子快門放慢速度可達(dá)到普通攝像機(jī)的128倍。然而，隨著電子快門速度的放慢，會(huì)產(chǎn)生攝像機(jī)圖像拖尾現(xiàn)象，該類攝像機(jī)比較適用于對(duì)靜止畫面的監(jiān)視，活動(dòng)劇烈的畫面監(jiān)視不宜用。

　　通過以上分析，用戶在選擇低照度攝像機(jī)時(shí)不能盲目地看各商家所標(biāo)的最低照度參數(shù)，而應(yīng)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、要求、監(jiān)視對(duì)象，再結(jié)合經(jīng)濟(jì)能力選擇相應(yīng)的低照度攝像機(jī)。如選1/2英寸還是選1/3英寸攝像機(jī);究竟選Super HAD CCD技術(shù)還是選EXview HAD CCD技術(shù)或幀累積技術(shù);還可考慮是否要有彩色轉(zhuǎn)黑白功能，是否運(yùn)用了雙濾光片切換技術(shù)等。

　　當(dāng)然任何低照度攝像機(jī)都需要有一定的光線才可使用，至于光照度的大小涉及到低照度攝像機(jī)的靈敏度。所以0LUX攝像機(jī)是沒有的，所謂OLUX是指沒有可見光，這需要由紅外線燈來補(bǔ)光才能使攝像機(jī)可以工作。然而，一些場(chǎng)所紅外攝像機(jī)被禁止使用，因此目前為止，低照度攝像機(jī)仍有其不可替代的地位。如博物館禁止紅外線紫外線，而這些場(chǎng)所又必須24小時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合建議盡可能選擇CCD尺寸較大的攝像機(jī)，如1/2英寸的攝像機(jī)。在一些易燃易爆的倉庫、煤礦井，由于紅外攝像機(jī)的發(fā)熱量較大，易造成自燃導(dǎo)致火災(zāi)，紅外攝像機(jī)在這些場(chǎng)所也被禁止;還有軍事海岸線等場(chǎng)所，由于紅外攝像機(jī)所發(fā)出的波長(zhǎng)容易被一些專用儀器所發(fā)現(xiàn)而禁止，只能選擇低照度攝像機(jī)。[nextpage]

　　低照度攝像機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域

　　目前低照度攝像機(jī)用于道路監(jiān)控的重點(diǎn)是高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對(duì)收費(fèi)站的車道、收費(fèi)廣場(chǎng)、收費(fèi)亭的收費(fèi)情況，對(duì)收費(fèi)車道通過的車輛類型、收費(fèi)員的操作過程以及收費(fèi)過程中的突發(fā)事件和特殊事件進(jìn)行觀察和記錄，實(shí)施有效的監(jiān)督。尤其是在晚上，收費(fèi)站工作人員需要看清車牌，而一般情況下，車燈打開后，路上的環(huán)境照度與車牌的照度形成了一定的動(dòng)態(tài)范圍，傳統(tǒng)攝像機(jī)難以“看清”，所以對(duì)低照度攝像機(jī)的需求極大。

　　其次是電子警察系統(tǒng)，通過閉路電視監(jiān)控和沖紅燈自動(dòng)攝錄等手段，提高指揮中心的直觀性、實(shí)時(shí)調(diào)動(dòng)能力和對(duì)交通事故、意外事件的響應(yīng)能力，以及增強(qiáng)查處違章的客觀性，并對(duì)控制區(qū)域進(jìn)行全面協(xié)調(diào)控制，提高車輛的通行能力。由于需要看清車牌，24小時(shí)監(jiān)控，所以對(duì)低照度攝像機(jī)有了需求。

　　除了在一些較傳統(tǒng)的監(jiān)控領(lǐng)域，還有些情況在低照度環(huán)境下可能不方便外加光源的場(chǎng)所，比如在醫(yī)院病房?jī)?nèi)，想要對(duì)醫(yī)生或者值班護(hù)士進(jìn)行績(jī)效考核。如果在病房里加光源，就會(huì)影響病人休息，因此就需要用到低照度的攝像機(jī)。另外還有一些不合適外加光源的場(chǎng)所，比如監(jiān)獄等特殊單位需要在隱蔽位置安裝攝像機(jī)。

　　當(dāng)下，低照度攝像機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)不局限于CCTV的監(jiān)控場(chǎng)合，包括某些設(shè)備制造行業(yè)、生物醫(yī)療以及科研軍工等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，比如三星光電子研究的終極超低照度攝像機(jī)，其照度值能達(dá)到0.000008Lux，該產(chǎn)品主要是用于醫(yī)療事業(yè)需要高清的領(lǐng)域。另外，某些領(lǐng)域除對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)特性的關(guān)注以外，對(duì)產(chǎn)品的外形尺寸也到了斤斤計(jì)較的程度。低照度攝像機(jī)的發(fā)展，不必只關(guān)注當(dāng)前監(jiān)控領(lǐng)域的需求，更應(yīng)當(dāng)聽取其他行業(yè)的需求，解決低照度條件下可獲取低噪聲的圖像，另外頻譜的相應(yīng)范圍也可以做得更寬泛，以適應(yīng)多領(lǐng)域的需要。