視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)日夜兩用技術(shù)分析及應(yīng)用

在一定的光源條件，利用線路切換的方式將圖像由彩色轉(zhuǎn)為黑白。在彩色/黑白線路轉(zhuǎn)換的技術(shù)演進(jìn)過程中，早期曾采用2顆感光元件Sensor(1顆彩色、1顆黑白)共用一組電路再行切換，目前此類攝像機(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)字電路將彩色信號(hào)消除掉，成為黑白圖像，此種作法雖可在夜晚達(dá)到“低照度”的目的，白天卻有圖像模糊，色彩不自然的缺點(diǎn)。

被動(dòng)紅外成像技術(shù)

被動(dòng)紅外成像技術(shù)的應(yīng)用前提是光捕捉器件除了要能采集可見光信號(hào)以外，還要能夠采集到紅外信號(hào)，并且信號(hào)處理能夠?qū)⒃t外信號(hào)處理成灰度信號(hào)(就說常說的黑白信號(hào))。黑白攝像機(jī)都能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能并且靈敏度非常高。目前所有基于數(shù)字處理技術(shù)的攝像機(jī)也都能夠完成這個(gè)工作，但是由于還有可見光環(huán)境下的彩色成像，矛盾也開始出現(xiàn)了。在處理彩色信號(hào)的時(shí)候，因?yàn)镈SP處理都需要將視頻信號(hào)分離成灰度信號(hào)和色度(或者色差)信號(hào)進(jìn)行分別處理，而紅外信號(hào)本身是人眼不可見的，但是在光捕捉器采集和DSP處理之后已經(jīng)變成了人眼可以識(shí)別的灰度信號(hào)，兩個(gè)灰度信號(hào)(可見光和紅外光的)進(jìn)行疊加，必然會(huì)使圖像在進(jìn)行灰度和色度合成的時(shí)候無法按照理想的情況進(jìn)行合成，這將會(huì)造成圖像的灰度和色度失真，最典型的例子就是如果紅外光過強(qiáng)，會(huì)使得整個(gè)圖像發(fā)灰。目前關(guān)于被動(dòng)紅外成像在視頻監(jiān)控中的主要方案有以下四種：

1、純彩色攝像機(jī)，這種方案是阻止被動(dòng)紅外成像，也就是避免紅外線進(jìn)入，其使用光低通濾波器(OPLF：Optical Low Filter，即通常所說的低通濾光片，圖1為其光通率與波長的關(guān)系，可以看出其基本不吸收和反射可見光，但基本完全隔離紅外光)直接將紅外線擋住，這樣圖像會(huì)基本不受紅外信號(hào)的影響。這樣做的目的是避免使用紅外成像。

2、完全不管紅外信號(hào)對(duì)圖像彩色情況下的影響使用可大量通過紅外線的濾色片，這是一種低成本的方案，在被動(dòng)紅外成像方面的效果也比較好，但是很容易出現(xiàn)上面說的在彩色模式下的色度和灰度失真問題。

3、只讓特定紅外光比如850nm通過，其他大部分紅外光不能通過，這就是單濾光片感應(yīng)紅外型攝像機(jī)的原理，其主要技術(shù)依據(jù)是采用了不同于彩色攝像機(jī)的濾色片。

這樣的方案可以在一定程度上解決彩色偏色的問題，并且也能夠使用在沒有可見光而使用紅外成像的場(chǎng)合。但是這個(gè)方案也存在一些問題，在日光充足的時(shí)候，紅外信號(hào)非常豐富，會(huì)造成圖像顏色和灰度失真。而在使用紅外成像的時(shí)候，也因?yàn)橹挥袠O窄頻率的紅外光能夠通過而使成像并不敏感，所以這類攝像機(jī)一般使用在室內(nèi)30米直徑以內(nèi)的區(qū)域。

4、在可見光較強(qiáng)的時(shí)候采用OPLF，將大部分紅外光擋住，確保其顏色還原和灰度信號(hào)的真實(shí)，而在可見光較弱的時(shí)候不使用OPLF，而使用可以使絕大部分可見光和紅外光都可以通過的高通濾波器，因?yàn)橹饕揽考t外光成像，是灰度信號(hào)，所以這個(gè)時(shí)候一般都會(huì)把彩色成分去掉，只保留灰度信號(hào)，所以看到的就只是灰度圖像即我們所說的黑白圖像。

這種方案實(shí)際上結(jié)合了彩色攝像機(jī)在可見光較好情況下的優(yōu)點(diǎn)和黑白攝像機(jī)在低照度下的優(yōu)點(diǎn)，可以說是目前解決全天候、光線變化很大的環(huán)境下監(jiān)控的最佳方案。在自然光線下真實(shí)的顏色還原和無可見光下高靈敏的被動(dòng)紅外成像，其靜態(tài)效果甚至能夠和某些采用同樣技術(shù)并加入4倍DSS感光技術(shù)的一體機(jī)媲美。

雖然使用被動(dòng)紅外成像能夠較好地解決無可視光和監(jiān)控之間的矛盾，但是因?yàn)榧t外線和可見光的光學(xué)差異，其中也有一些需要解決的問題，光學(xué)主要介質(zhì)玻璃對(duì)兩種光波的折射率不同會(huì)造成光學(xué)組件的焦距不同，所以很容易使聚焦出現(xiàn)問題，不過這些問題已經(jīng)在不斷的使用和改進(jìn)中得到相應(yīng)的解決。隨著被動(dòng)紅外成像技術(shù)的不斷成熟和廣泛應(yīng)用，使得監(jiān)控效能大大提高，人們的生活將會(huì)得到更加可靠的保障。