夜视监控盲点多 低照度视频监控应用

    【CPS中安网 cps.com.cn】 在2003年以前，红外摄像机尚未普及的时候，低照度摄像机一直是各厂家和供应商追捧的热点，即使在现在红外摄像机大行其道，“祖国江山一片红”的情况下，低照度摄像机以其特有的性能，仍然不能被取代。

　　“低照度”技术目前应用

　　目前中国平安城市建设的核心与现实基础，集中在视频监控领域，对于视频监控产品市场近年来非常火热的低照度技术，其在平安城市建设应用愈来愈广泛，我们来看一些数据：

夜视监控盲点多 低照度视频监控应用

　　《检察日报》刊登了来自新华社的一篇报道，据公安部的统计显示：2011年，全国共立刑事案件439万起，破案184万起，破案率仅为41.9%，有超过一半的刑事案件没能破获。公安部负责人表示，这还不算立案不实因素，如果如实立案，估计全国目前刑事案件破案率可能在30%左右?

　　调查显示：美国的破案率仅为40%，英国破案率为36.6%，法国破案率为39.5%，日本破案率为59.9%(图1)。为何破案率会如此低?从城市监控的角度来看，衡量监控画面质量的好坏有几个关键的指标，包括：清晰度、覆盖度、运维度、智能度等。在这几个指标中，对于清晰度的认知不少行业、领导存在一个巨大的误区，或者说关于清晰度，有一个关键的因素被忽略掉了，那就是低照度下的监控效果，事实上，对于监控画面来说，其夜间的画面所包含的的信息量才是最根本的，占到了80%以上的比重。

　　分析行业内制定的《城市道路照明标准》可知：对于一个中等城市来说，快速路、主干道平均照度为20-30Lux，人行道路商业区为10-20Lux，人行道路居住区为8-15Lux，次干路为10-15Lux，支路为8-10Lux，而对于农村、城乡结合部则只能达到5lux及以下。而毫无疑问，照度低、光照条件差的地域才是违法犯罪行为发生的高发地段。另外从时间上来看：对于违法犯罪现象，白天一定是“冰山一角”!

　　根据公安部门分析?总结，从作案时间看：夜间作案多于白天，占到79.1%，其中，19：00到24：00点期间作案占到夜间作案率的70%。

　　从中我们不难推断，之所以平安城市建设效用不显著的一大重要原因，就是夜间视频监控效果不佳!全国的公安局指挥中心、各地的小区监控室乃至全世界的监控中心，其视频监控的夜间效果呈现出来的是黑白画面，甚至是不清晰的黑白画面，更有甚者是黑屏画面!各地政府公安部门花费大量的财力、物力、人力所构建的监控体系，仅仅是为了白天这个违法犯罪的低发时段服务，在更需要它发挥其功能的夜晚时段却显得力不从心，显然是得不偿失。

　　随着视频监控行业的不断发展，针对夜间等微光环境下的监控问题，目前市场上主要的技术有激光夜视系统、红外热成像技术和LED红外补光，但激光夜视夜间黑白监控画面、价格较为昂贵原因，红外热成像技术仅能辨别物体轮廓以及应用程度不高原因，LED灯能耗大、使用寿命短以及信号衰减等原因，使得这三种技术在平安城市建设中的应用并广泛。

　　目前低照度技术如何实现?

　　1.BSI图像传感器设计技术进入高清时代以来，随着图像传感器像素的不断提高，其感光灵敏度在成比例下降，一种新的BSI传感器架构模式应运而生。BSI是在设计上将图像传感器的上下层进行翻转，因此传感器可以通过原本是在底层的硅基板来收集光线。这种方法与传统的FSI传感器不同，在FSI传感器上，到达感光区的光线在某种程度上被传感器中进行光电转换的金属线和电介质层所限制。FSI方法会阻碍光线到达像素或使光线偏离像素，最终降低填充系数，并带来像素之间串扰等问题。BSI则将金属线和电介质层移到传感器阵列的下方，为光线提供了到达像素最直接的通道，优化了光线吸收。ULLS图像传感器基于BSI架构，提供了多项超越性的性能改进，包括每单位区域更强的灵敏度、更高的量子效率以及减少串扰和光响应非均匀性，再结合特制的纳米级设计制程和新的生产工艺模块，使得图像传感器的弱光敏感度提高30%以上，并可有效控制色度亮度干扰，从而显著改进色彩和光电性能。

　　2.ISP前端图像处理技术——3D数字降噪

　　摄像机在低光条件下运行，不可避免的会出现固定的或随机的传感器噪声，且每一帧图像所产生的噪声是不相同的。若噪声过多则会使图像模糊不清。传统的2D降噪技术属于帧内降噪方式，在消除动态噪声方面效果有限。3D数字降噪是在帧内降噪的基础上，通过对比相邻几帧图像将噪声自动滤除处理掉，从而显示出比较清晰细腻的图像。运用全球领先的帧间预测方法，依据图像噪声的分布统计规律，在空间二维和时间一维上同时进行估计、预测和降噪处理，最大限度的去消除噪声对图像的影响，使最终成像效果得到极大的增强和改善，图像细节得到更好的辨识。除此之外，在面对明暗反差过大的场景时，3D数字降噪还可有效提高宽动态的展现能力。

　　3.ISP前端图像处理技术——3A成像控制

　　3A成像控制指自动曝光控制(AE)、自动聚焦控制(AF)、自动白平衡控制(AWB)。自动曝光控制能够自动调节图像的亮度，自动聚焦控制通过调整聚焦镜头的位置获得最高的图像频率成分，自动白平衡对不同光线造成的色差给予补偿。基本的3A成像控制是摄像机所必须的功能，优秀的3A成像控制算法对于摄像机的成像效果有着至关重要的影响。基于微分图像分析的3A成像控制算法，具有统计准确、反应迅速、调节平滑等特点，无论是在清晨还是黄昏，抑或是光线复杂的夜间环境，都能不受取景、光影影响，提供精确的颜色还原，呈现完美的日夜监控效果。

　　低照度技术未来出路

　　目前，无论是怎样的摄像机，不管低照度技术实现程度如何，都是运用可见光源并在此前提上提高摄像机的感光灵敏度，使其在夜间成像。但可见光的应用范围与应用程度终究有限，从光的分布来看，未来网络摄像机的趋势应是偏向于采用近红外、紫外等非可见光发展，并以此来提高摄像机夜间性能，其可视化程度将更高。