洞若观火，星光摄像机是必然

    【CPS中安网 cps.com.cn】基于近些年安防智能化监控的发展，安防的智能化的需求大大的降低了行业对图像效果的孜孜不倦的追求。安防界往往比较关注于白天监控效果，而忽略了夜间监控。而实际上，夜晚监控图像要求往往更胜于白天。在星光技术成熟之前，以智能红外为主，早期的低照度、强光抑制等功能在一定程度上弥补了夜晚监控效果不好的弊端，但其效果远无法达到监控画面的要求，无法适应智能安防的应用。虽然行业内一直有星光摄像机的推出，但其高昂的价格及差强人意的效果，并不能满足市场的需求。近年来星光技术的日渐成熟，使得星光摄像机得以“亲民”，星光摄像机得以普及。

　　在微光情况下，通常是是指星光环境下无任何辅助光源，可以显示清晰的彩色图像，区别于普通摄像机只能显示黑白图像。星光级摄像机特征：不需要红外灯也不需要白光灯、晚上可以实现不拖尾清晰的彩色监控。(摘自百度百科)

　　刚需 星光摄像机的必然性

　　夜视监控效果之所以无法与白天监控效果相比，绝大部分问题出于光线问题。夜幕降临时，公路、港口、铁路等等场景都会因光线若，而易出现安全隐患;停车场、工地、厂区等场景，因光线不足容易造成无法界定的安全状况。

　　而其中最重要的，是人身和财产的安全问题。夜晚，就像一张巨大的幕布，犯罪分子在夜幕下蠢蠢欲动。褪去了白天的喧闹和繁华，昏暗的视线、稀少的行人、通畅的路线等，为犯罪分子提供了很好的条件。若可以通过星光摄像机看清犯罪嫌疑人的举动、体貌和面部特征，对提升破案率，打击犯罪会有质的提升。因此星光摄像机的出现不是偶然，而是市场刚需所带来的必然。

　　突破 星光级摄像机的成熟

　　在安防监控的应用领域，影响相机低照效果最大的因素就是光线，而这其中光圈和CMOS靶面。大光圈很好的保证了通光量，而背照式COMS则很好的解决了光线到传感器感光的问题。大光圈+背照式COMS，造就了星光级摄像机的突破式发展。

　　一、大光圈技术

　　光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置，它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用f值。对于已经制造好的镜头，我们不可能随意改变镜头的直径，但是我们可以通过在镜头内部加入多边形或者圆形，并且面积可变的孔状光栅来达到控制镜头通光量，这个装置就叫做光圈。光圈的作用在于决定镜头的进光量，F后面的数值越小，光圈越大，而进光量也就越多;反之，则越小。简单的说，在快门速度(曝光速度)不变的情况下，光圈F数值越小光圈就越大，进光量越多，画面比较亮;光圈F数值越大光圈就越小，画面比较暗。

(光圈大小示意)

　　如上图所示，光圈 F 值越小，通光孔径越大，在同一单位时间内的进光量便越多，而且上一级的进光量刚好是下一级的两倍。例如光圈从F8调整到F5.6 ，进光量便多一倍，我们也说光圈开大了一级。F5.6的通光量是F8的两倍。同理，F2是F8光通量的16倍，从F8调整到F2，光圈开大了四级。而在安防领域已经出现了F1.0以下的超大光圈的应用，这对提升这个画面的亮度意义重大

　　二、SONY背照式CMOS技术

　　Exmor R，索尼背照式CMOS传感器商品名称。

　　背照式CMOS传感器最大的优化之处就是将元件内部的结构改变了，即将感光层的元件调转方向，让光能从背面直射进去，避免了传统CMOS传感器结构中，光线会受到微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响，从而显著提高光的效能，大大改善低光照条件下的拍摄效果。

(背照式COMS技术)

　　为何看上去如此简单的改进是在传统CMOS传感器出现这么久才被制造出来呢?其实科学家们大概在20年之前就想到了，只是因为结构调整后的背照式CMOS传感器对电子器件的生产工艺和微处理技术的要求非常高，因为此技术要求承载二极管的基板要非常薄，大概是传统正照式CMOS传感器基板厚度的1/100。因此，芯片厂家在内功不够的时候勉强做背照式CMOS传感器必然会导致得不偿失，可能会导致更多的噪点产生。

　　新型背照式CMOS传感器得益于电子器件的制作工艺升级，至少在两个方面有提升。第一个是在传感器上的微透镜性能更为提升，以致经过微透镜后的光，入射到感光面上的角度更接近垂直，而且微透镜产生的色散，眩光等不良效果会减弱，让最终到达传感器感光面的光较传统的好。第二就是在大像素下依旧具有高速的处理能力，这一点归根到底是对比CCD传感器而言的。CCD传感器是需要将各像素点的电荷数据传输出来统一处理，所以在像素大的时候速度比较难提高，如果强行提高处理的带宽就会造成噪点的增加。而CMOS传感器在每一个像素点上都已经将电荷转化成了电压数据，在提高大像素帧率上有比较大的空间。事实上，08年6月索尼就已经推出了背照式CMOS，并冠以Exmor R名称，并且首先用在数款DV产品上。而时至今日，得益于技术的积累，低成本的背照式CMOS的推出，对于星光摄像机的全面发展是革命性的。

　　星光级摄像机效果及功能

　　夜间宛如白天

(大华星光级摄像机图像效果)

　　智能化得以应用

(常见的智能行为分析)

　　星光级摄像机的发展前景

　　1、4K+星光

　　趋势：随着4K超高清IPC的成熟及H.265技术的推出，大分辨率所带来的大场景和超高像素的应用越来越多，高分辨率与星光级技术的结合是大势所趋。

　　阻碍：然而随着像素的提高，彩色低照效果越差，这是由于摄像机对传感器的尺寸有要求，在尺寸变化不大的情况下，像素点越多，单位像素的感光面积越小，从而低照效果越差。目前星光级摄像机以1080P分辨率为主，而市面上更高像素如4K摄像机则很难在夜间获得好的低照效果。这会是星光级技术发展的一个阻碍也会即将突破的瓶颈。

　　2、智能+星光

　　趋势：现在高清网络摄像机已经基本实现了智能化控制技术，至于在星光级摄像机植入智能分析、透雾等算法已经成为安防监控的一种趋势，在星光级超低照度摄像机上植入智能算法将会给用户带来更多的实用价值。感知型、星光级超低照度摄像机可检测视野范围内的所有运动物体，并对人车进行分类，输出颜色、方向、速度等丰富的语义信息，尤其在夜间光线不太理想的时段效果明显提升，将会在海量监控视频的大数据时代将发挥无法估量的作用。

　　阻碍：星光技术虽然有长足的进度，但其实还不足以达到复杂的智能化应用的要求，而且高端的智能算法对设备性能的要求，导致了星光+智能的摄像机成本很高，这是严重阻碍星光摄像机发展的一个问题。

　　结语

　　一如本文所述，星光摄像机是时下大热的话题，是因为技术的突破和成本的大幅降低，但更重要的是星光摄像机存在的必要性!随着市场需求的不断提升，安防行业的技术积累，星光摄像机将作为安防海量监控数据的基石。（作者：浙江大华技术股份有限公司产品经理 张自强）

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