摄像机低照成像的前世今生

王光利

技术的发展从来都是为了更好的满足人们生活、生产需要，变得适应性更好、更易使用。监控摄像机的发展也如此，从最开始的模拟摄像机到现在的网络摄像机，从标清到高清、超高清，从普通彩色摄像机到日夜两用摄像机再到现在非常火热的星光摄像机，监控摄像机的功能、性能越来越强大，但一个技术上的改进提升点在火热的时候各种宣传铺天盖地，用户反而不容易看清其来龙去脉，今天我们就来聊一聊摄像机低照成像的前世今生。

我们知道要想成像必须有光（这里的光是物理学上的概念，不限于可见光），我们在黑暗的环境下无法视物原因就是光线不够，所以所有解决低照成像问题围绕的都是如何增加光线。那么对于监控摄像机来说应该如何增加光线？

可以从主动增加与被动增加两个角度来分析。主动增加就是增加外置补光设备，既然环境中光线不够，那么我们就加一些，常用的手段主要是摄像机上增加白光灯或者红外灯（红外光线虽然人眼不可见，但是摄像机能感应到并成成像）。主动方式可以很好的解决问题，但是也有一些不足，如白光灯可能不够隐蔽，红外灯成像只能是黑白等。被动方式就是在使用环境固定光线不变的情况下想办法提高摄像机光线接收能力，主要是从镜头、感光器件、图像处理技术三面下手，这也是本文的重点。

一、更多光线接收能力，更好光线控制技术

相对人来说，有一些动物如猫更善于在黑暗中活动，其所依赖的非常重要的一点就是猫眼相对人眼瞳孔更大。对于摄像机来说，光圈就如同瞳孔，更大光圈带来更多通光量，星光摄像机镜头通光量会是普通摄像机的2-4倍。

大光圈在低照情况下很适应，但是监控摄像机都是7×24小时全天候工作的，光圈还需要能自动控制。但是目前市面上大部分自动光圈镜头实际上是直流电机驱动，并不能进行精确控制。针对这种情况，宇视推出了P-Iris 接口摄像机，采用步进电机驱动，可以精确控制光圈大小，这样在一些用户高要求场景下能提供更好适应性，并且接口同时兼容传统DC-Iris（直流电机）镜头。

二、更好感光性

摄像机之所以能成像，图像传感器在这里功不可没，对于传感器来说受限于技术、工艺等原因，感光能力可能有很大差别。宇视星光摄像机采用业内先进的高感光度传感器，基于最前沿的背照式（Back Side Illumination）制造工艺，采用更大的像素尺寸（Pixel Size），使得低照下的感光性、信噪比得到显著提升。同时，背照式传感器（Sensor）到达感光单元的光线无遮挡，能感受更多的光照。

三、Extra-ISP：更先进的图像处理技术

凭借在图像处理领域的大投入与深入积累，宇视推出了Extra-ISP 技术，凭借新一代时域降噪（TDNR）算法及多维度锐度提升（MDSE）算法，在图像清晰度、低照环境下运动物体轮廓等方面比业内同等档次摄像机有了明显效果提升，有效降低物体在运动状态下的拖影，让摄像机更好用、更实用。比如，安防摄像机一个非常需求是能在逐帧播放的时候看清运动人脸，这对事后调查非常有意义。

从上面的图片中可以明显的感觉出在傍晚，低照环境下采用Extra-ISP 技术的宇视星光摄像机不但画面亮度佳，而且车牌、人脸（红色圆圈标注）能非常清晰的捕获到，这对于客户来说非常有实际应用意义。

图：普通摄像机

图：宇视星光摄像机 图：普通摄像机

图：普通摄像机

图：宇视星光摄像机

图：普通摄像机

图：采用Extra-ISP技术的宇视星光摄像机