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)。

被動紅外成像技術(shù)

被動紅外成像技術(shù)的應(yīng)用前提是光捕捉器件除了要能采集可見光信號以外，還要能夠采集到紅外信號，并且信號處理能夠?qū)⒃t外信號處理成灰度信號(就說常說的黑白信號)。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。在處理彩色信號的時(shí)候，因?yàn)镈SP處理都需要將視頻信號分離成灰度信號和色度(或者色差)信號進(jìn)行分別處理，而紅外信號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)變成了人眼可以識別的灰度信號，兩個(gè)灰度信號(可見光和紅外光的)進(jìn)行疊加，必然會使圖像在進(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)，會使得整個(gè)圖像發(fā)灰。目前關(guān)于被動紅外成像在視頻監(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，這樣圖像會基本不受紅外信號的影響。這樣做的目的是避免使用紅外成像。

2、完全不管紅外信號對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，紅外信號非常豐富，會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，所以這個(gè)時(shí)候一般都會把彩色成分去掉，只保留灰度信號，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)玻璃對兩種光波的折射率不同會造成光學(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，人們的生活將會得到更加可靠的保障。