□ 文 /本刊記者 羅超

視頻監(jiān)控行業(yè)依賴于圖像而存在，而安全防范必須全天候的嚴(yán)陣以待，為用戶安全護(hù)航，故此自從行業(yè)誕生以來，如何保障24小時監(jiān)控所需，星光級技術(shù)應(yīng)運而生，徹底點亮黑暗視界下的一切。

視頻監(jiān)控行業(yè)依賴于圖像而存在，而安全防范必須全天候的嚴(yán)陣以待，為用戶安全護(hù)航，故此自從行業(yè)誕生以來，如何保障24小時監(jiān)控所需，星光級技術(shù)應(yīng)運而生，徹底點亮黑暗視界下的一切。

全天候監(jiān)控技術(shù)發(fā)展歷程

為了滿足全天候監(jiān)控的需求，早在2001—2003年我國監(jiān)控生產(chǎn)廠家就開始探索紅外攝像機(jī)技術(shù)。從早期的攝像機(jī)加紅外燈板的模組到攝像機(jī)和紅外燈的一體化設(shè)計，從LED紅外燈手控模式到光敏電阻自動控制，再到攝像機(jī)雙濾光片的引入應(yīng)用；從最基本的視頻監(jiān)控要求到防水防暴、強(qiáng)光抑制、人臉識別、隱私遮蔽等各式各樣功能需求的紅外攝像機(jī)出現(xiàn)，無不見證著我國紅外攝像機(jī)技術(shù)和市場的長足發(fā)展。2004年以后，以深圳為代表的一批監(jiān)控企業(yè)在紅外燈方面技術(shù)不斷突破，陣列式紅外廣泛應(yīng)用。那時起越來越多的國內(nèi)監(jiān)控生產(chǎn)廠家涌入該領(lǐng)域，紅外攝像機(jī)市場逐步形成了供大于求的局面，廠家間的競爭也愈發(fā)白熱化。身處安防行業(yè)群雄逐鹿的時代，紅外攝像機(jī)產(chǎn)品也和其他安防產(chǎn)品一樣，有著同樣的時代印記。

傳統(tǒng)的紅外補光技術(shù)雖然能在低照度下獲得清晰的成像，但會失去色彩,只能形成黑白圖像，而且通過紅外補光，車牌這類高反光的物體很容易過曝，而衣著顏色、車身顏色、車牌等又往往都是破案的關(guān)鍵線索，丟失不得，所以寬動態(tài)技術(shù)出現(xiàn)。寬動態(tài)技術(shù)是當(dāng)強(qiáng)光源（日光、燈具或反光等）照射下，高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對亮度較低的區(qū)域在圖像中同時存在時，利用技術(shù)原理將明暗光線統(tǒng)一，還原圖像本質(zhì)畫面。松下從1977年在全球推出了第一代寬動態(tài)CCD攝像機(jī)，但市場應(yīng)用極少，直到2006年推出的第三代超級動態(tài)CCD攝像機(jī)才一鳴驚人，或許是市場需求的原因，又或者寬動態(tài)技術(shù)達(dá)到成熟階段。從2006年起，索尼、JVC、三星等也相繼推出了自已的寬動態(tài)CCD攝像機(jī)。國內(nèi)那些以陣列式紅外技術(shù)笑傲市場的企業(yè)也開始紛紛效仿和采用寬動態(tài)技術(shù)。

寬動態(tài)和星光級技術(shù)有著天然關(guān)聯(lián)，絕大多數(shù)的廠家在技術(shù)設(shè)定時把兩者捆綁。比如2017新銳產(chǎn)品中的大華大華股份800萬全景多目星光級半球網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，在寬動態(tài)方面，產(chǎn)品支持寬動態(tài)范圍達(dá)120dB，適合逆光環(huán)境監(jiān)控。對于全景多目攝像機(jī)來說，由于不同鏡頭所接受的場景照度不同，對明暗明顯的場合，將考驗該機(jī)的多畫面色彩飽和度協(xié)調(diào)能力。彩色模式下，將攝像機(jī)同時監(jiān)拍室內(nèi)外，發(fā)現(xiàn)四幅圖像的銜接過渡還是比較勻和的，未見明顯色度差現(xiàn)象。此外，該機(jī)還支持3D數(shù)字降噪、自動增益、IR-CUT自動切換、Smart IR紅外補光功能，以適應(yīng)全天候監(jiān)控。為進(jìn)一步檢驗該機(jī)的夜視成像能力，測試員將全景攝像機(jī)置于暗室中，自動模式下，當(dāng)照度值低至IR-CUT觸發(fā)值時(彩轉(zhuǎn)黑：0.78Lux)，攝像機(jī)自動切換為黑白畫面，隨著照度的不斷下降，直至照度計的最低量程——0.01Lux時，畫面都是清晰可辨的。繼續(xù)降低照度至畫面出現(xiàn)噪聲時(約0.001Lux)手動開啟紅外燈(支持自動模式)，此時視野范圍內(nèi)畫面均清晰可辨，且180°視角范圍內(nèi)1—6米景深補光均勻、無過曝。

星光級技術(shù)是隨著2014年安訊士 “覓光者”技術(shù)的提出，而被行業(yè)知曉。從2014年起星光級低照成像技術(shù)開始發(fā)展，并逐步成熟，越來越多的公司都推出了各種款型的高清星光級攝像機(jī)。而國內(nèi)首個星光級攝像機(jī)由天地偉業(yè)2015年推出，產(chǎn)品的色彩還原、細(xì)節(jié)顯示、微光表現(xiàn)力各項指標(biāo)都很出眾。

星光革命，由此開始。

影響星光級技術(shù)的五大關(guān)鍵因素

在去年記者做過一期星光級攝像機(jī)的產(chǎn)品專題，而此次的專題更多關(guān)注于技術(shù)，當(dāng)然，該項技術(shù)都是應(yīng)用在攝像機(jī)產(chǎn)品之中，也無法完全脫離產(chǎn)品談技術(shù)。

什么是星光級技術(shù)？是指在微光情況下、通常指星光環(huán)境下無任何輔助光源，可以顯示清晰的彩色圖像，在夜間夠彩色成像能夠極大的提高監(jiān)控效果的一種光學(xué)技術(shù)。同時，星光級技術(shù)具有超靈敏度圖像傳感器和獨有的電子倍增和噪點控制技術(shù)能夠極大地提高攝像機(jī)的靈敏度，并且具備24小時全彩色實時效果，有效避免了普通低照度攝像機(jī)拖尾的現(xiàn)象，更好的滿足了對夜間高品質(zhì)監(jiān)控的需求，且功耗小、圖像效果真實、不偏色。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的定義，當(dāng)照度范圍達(dá)到并超過了0.0001Lux的時候，便達(dá)到了星光級的超低照度又稱為超星光。

或許行業(yè)會有人推出一些不同的概念性產(chǎn)品，比如幽光級技術(shù)。該技術(shù)指在微弱光或者完全黑暗的情況下可以清楚顯示圖像的超級監(jiān)控產(chǎn)品。由于成本高，目前只應(yīng)用在高端產(chǎn)品上。類似于幽光級技術(shù)的還有?？?017年推出的黑光監(jiān)控技術(shù)，宣傳語是締造黑夜全彩時代。記者在2017金鼎獎評測中就有過接觸，該攝像機(jī)產(chǎn)品有兩個技術(shù)關(guān)鍵點。其一，采用雙Sensor架構(gòu)，基于人眼仿生學(xué)原理，顛覆傳統(tǒng)成像理念，優(yōu)化對畫面色彩和亮度的處理能力；其二，SpecEX雙光融合，?？档募夹g(shù)人員在當(dāng)時告訴記者，這雙光融合能有效提升夜間低照度環(huán)境的監(jiān)控效果，實現(xiàn)出色的彩色圖像視覺體驗。

不論是幽光級技術(shù)還是黑光監(jiān)控技術(shù)，其實都寬泛屬于星光級技術(shù)，其原理都如定義所表述，都是在還原暗光源的彩色畫面。不過，從?？档漠a(chǎn)品之中，我們也能找出影響星光級技術(shù)的幾個因素。

圖像傳感器

攝像機(jī)產(chǎn)品要實現(xiàn)低照度技術(shù)，首先是傳感器的選擇。眾所周知，同樣尺寸的圖像傳感器，像素越高，分配到每個像素的感光面積就小，低照效果就越差；拿200萬像素的高清攝像機(jī)來說，如果使用與30萬像素模擬攝像機(jī)同樣大小的傳感器，那平均每一個像素的感光面積只有模擬攝像機(jī)的1/8，其高清畫質(zhì)在夜間反而會更加慘不忍睹。所以，星光級低照度攝像機(jī)，一般會采用靶面尺寸較大的成像傳感器：相同像素的攝像機(jī)，靶面尺寸越大，每個像素吸收到環(huán)境中的光線就會越多；單位面積的進(jìn)光量，是體現(xiàn)傳感器低照度性能的決定因素。

現(xiàn)在的星光級產(chǎn)品大多使用CMOS，其工藝的不斷進(jìn)步，靈敏度的大幅提高，低照度和高清晰度低成本的優(yōu)異表現(xiàn)使得CCD圖像傳感器的市場份額不斷被壓縮，并逐步淡出安防監(jiān)控市場?？梢哉f在高清和星光級雙技術(shù)驅(qū)動下，行業(yè)徹底反轉(zhuǎn)了CCD的市場份額，基本都以COMS馬首是瞻。當(dāng)然，行業(yè)在星光級技術(shù)方面依然在不斷探索，龍頭近期?？低瞥隽薌MOS神捕系列抓拍相機(jī)。該相機(jī)就是為了摒除夜間交通監(jiān)控中的smear現(xiàn)象。廠家溝通中告訴記者，由于CCD的讀取信號方式，成像點進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化之后，需要外圍電路控制電荷移動，電荷/電壓轉(zhuǎn)化，信號放大，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，這就容易造成當(dāng)CCD中的一個點的感光過曝，電荷溢出時，因為CCD傳感器的特殊結(jié)構(gòu)（CCD的電荷在信息讀取是需要以行的方式移動），導(dǎo)致電荷向上下流動，導(dǎo)致上下出現(xiàn)亮條。而?？低曇訥MOS作為該機(jī)傳感器，其單個成像點就已經(jīng)完成了從光到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，從芯片上游層就剔除smear現(xiàn)象的出現(xiàn)，是星光級技術(shù)的一大突破。要知道夜間交通監(jiān)控關(guān)乎生命，不能出任何馬虎。

低照度增強(qiáng)算法

使用相同的處理芯片，也不一定就能取得同樣的降噪、增益效果。以降噪為例，降噪處理不當(dāng)，會造成圖像嚴(yán)重的霧感、拖影、細(xì)節(jié)損失等現(xiàn)象。而對于伽馬數(shù)值設(shè)置，過高會使畫面的對比度增強(qiáng)、畫面變暗、畫質(zhì)通透，但會丟失細(xì)節(jié)；數(shù)值設(shè)置過低，又會使圖像變亮、細(xì)節(jié)增加，但是畫質(zhì)通透度變差。所以即使基于相同的硬件平臺，產(chǎn)品的最終效果也各有不同，這其中就體現(xiàn)了不同廠家的研發(fā)實力。

天地偉業(yè)是行業(yè)星光級攝像機(jī)的開創(chuàng)者和領(lǐng)先者，為了持續(xù)保持產(chǎn)品創(chuàng)新，他們新銳產(chǎn)品搭載“超星光TVP超視覺”技術(shù)，同時輔以中白光、激光（可視激光、紅外激光）多光譜全天候補光系統(tǒng)，感光靈敏度更高，畫面信噪比更大，圖像效果更逼真、細(xì)膩、通透，同時選配熱成像功能，可以實現(xiàn)人物的熱紅外動態(tài)追蹤，精度高于視頻分析。此外還通過S+265編碼技術(shù)，在確保圖像畫質(zhì)的基礎(chǔ)上可極大節(jié)省傳輸帶寬和存儲容量。采訪得知，天地偉業(yè)超星光TVP的超視覺2.0技術(shù)，就是依賴低照度增強(qiáng)算法的改進(jìn)。

自動增益、數(shù)字降噪輔助性技術(shù)

低照度環(huán)境還會給圖像帶來噪聲，從而圖像的清晰度，這就需要有性能足夠強(qiáng)大的處理芯片，來搭載自動增益、數(shù)字降噪等關(guān)鍵技術(shù)。自動增益，能夠?qū)⒌驼斩认聢D像的亮度維持在理想狀況，控制噪聲的大??；數(shù)字降噪技術(shù)，則能夠過濾噪聲，顯示較為純凈的畫面，看清更多的圖像細(xì)節(jié)。宇視的星光級1080P高清寬動態(tài)槍式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，噪聲抑制很出色，能夠時刻給用戶一個干凈的監(jiān)控畫面。當(dāng)評測中降低照度至2Lux時，稍有噪聲出現(xiàn)，但并不明顯，且雖經(jīng)自動增益處理，但色衰不明顯;降至1.8Lux時，噪聲才真正顯示出來，不過畫面整體細(xì)節(jié)保持良好;待照度為1.4Lux時，攝像機(jī)自動切換夜晚模式，切換后，畫面聚焦清晰，未出現(xiàn)虛焦跡象。該款攝像機(jī)星光級效果出眾，關(guān)鍵是數(shù)字降噪得當(dāng)。

濾光片

低照度監(jiān)控攝像機(jī)為得到更低的照度，除攝取可見光外，也需要攝取一些紅外光，而不同波長的紅外光都被攝取會對攝像機(jī)成像造成一定的影響，所以，攝像機(jī)產(chǎn)品要實現(xiàn)較好的低照度技術(shù)功能，需要采用可濾除不需要的紅外光而保留需要的紅外光的濾光片。一般都會選用雙濾光片，即白天采用不感應(yīng)紅外的濾光片以獲得清晰的圖像，夜間采用可感應(yīng)紅外的濾光片得到更低的照度。在轉(zhuǎn)換過程中會遇到一個臨界值問題，若光線恰好在設(shè)定的臨界值時會來回切換，不但對成像效果會有影響，也會因為不停的機(jī)械運動影響濾光片的壽命，所以有監(jiān)控企業(yè)在攝像機(jī)內(nèi)增加一個延遲電路，即當(dāng)達(dá)到臨界值時延遲一段時間再切換，若在這個時段內(nèi)，照度繼續(xù)降低，則切換，若保持不變或者升高，則不進(jìn)行切換。當(dāng)然，目前也有不少星光級攝像機(jī)不需要濾光片切換電路，全部都是彩色圖像。

大光圈鏡頭

鏡頭是攝像部件的重要組成部份，它在低照度技術(shù)應(yīng)用上的作用是為攝像機(jī)聚焦被攝目標(biāo)的光線，這里的低照度技術(shù)應(yīng)用與技術(shù)關(guān)鍵在于鏡頭的口徑越大其進(jìn)光量也會越大，也就是鏡頭光圈的增大可有效提升進(jìn)光量，從而使攝像機(jī)獲得理想的低照度效果，來保障星光級技術(shù)性能。

總之，這五個因素影響星光級技術(shù)發(fā)展，但技術(shù)總歸是要產(chǎn)品化，因此作為擁有星光級技術(shù)的攝像機(jī)，未來發(fā)展值得關(guān)注。

星光級技術(shù)的未來趨向

星光級技術(shù)憑借其強(qiáng)大的夜間監(jiān)控效果，逐漸成為了安防技術(shù)領(lǐng)域的寵兒。未來，該技術(shù)如何更進(jìn)一步呢？

高分辨率與星光級技術(shù)的結(jié)合是大勢所趨

隨著像素的提高，彩色低照效果越差，這是由于攝像機(jī)對傳感器的尺寸有要求，在尺寸變化不大的情況下，像素點越多，單位像素的感光面積越小，從而低照效果越差。目前星光級攝像機(jī)以1080P分辨率為主，都是基于1/2”左右的傳感器，而市面上主流的300W攝像機(jī)都是基于1/3”的傳感器，自然很難在夜間獲得好的低照效果，而更高像素如4K攝像機(jī)，傳感器大小也不過在1/2”左右，低照效果自然也不佳。不過隨著4K超高清IPC的呼聲越來越高，應(yīng)用越來越多，高分辨率與星光級技術(shù)的結(jié)合必是大勢所趨，相信這會是星光級技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

華為2017金鼎獎產(chǎn)品是4K超高清20倍星光級紅外智能網(wǎng)絡(luò)高速球機(jī)，主打星光級超低照度，采用頂級的4/3”超大靶面CMOS感光元器件及大尺寸20倍光學(xué)變焦鏡頭，充分采集超低照度條件下的細(xì)微環(huán)境光線，真正實現(xiàn)4K級別的彩色夜視。

與智能化齊頭并進(jìn)

現(xiàn)在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)已經(jīng)基本實現(xiàn)了智能化控制技術(shù)，至于在星光級攝像機(jī)植入智能分析、透霧等算法已經(jīng)成為安防監(jiān)控的一種趨勢，在星光級超低照度攝像機(jī)上植入智能算法將會給用戶帶來更多的實用價值。感知型、星光級超低照度攝像機(jī)可檢測視野范圍內(nèi)的所有運動物體，并對人車進(jìn)行分類，輸出顏色、方向、速度等豐富的語義信息，尤其在凌晨、黃昏光線不太理想的時段效果明顯提升，其在如今海量監(jiān)控視頻的大數(shù)據(jù)時代將發(fā)揮無法估量的作用。此外，從技術(shù)層面上講，設(shè)計專門的芯片來負(fù)責(zé)智能分析工作，并不會影響星光級低照度攝像機(jī)的成像效果，反而可以進(jìn)一步提升攝像機(jī)的適用范圍，實現(xiàn)對客戶的增值。

前面所談及的華為星光級球機(jī)在內(nèi)置人臉識別以及多種行為分析功能，智能功能豐富，擁有業(yè)界領(lǐng)先的三系統(tǒng)三配置設(shè)計，可廣泛應(yīng)用于要求星光級全天候超高清穩(wěn)定畫質(zhì)監(jiān)控同時又范圍較大、環(huán)境復(fù)雜多變的場所。

更低照度

目前安防行業(yè)通常將前端攝像機(jī)分為四個等級：普通級攝像機(jī)，一般照度值均大于0.1Lux；低照度攝像機(jī)，照度值范圍在0.1Lux至0.01Lux之間的攝像機(jī)；月光級攝像機(jī)，照度值范圍在0.01Lux至0.001Lux間；星光級的超低照度攝像機(jī)，最低照度值達(dá)到甚至低于0.0001Lux的時候。追求更低照度，無疑是業(yè)界普遍追求的目標(biāo)。但，當(dāng)目前的技術(shù)尚不能達(dá)到更低照度之時，能達(dá)到更好的成像效果也是低照度技術(shù)發(fā)展的一大進(jìn)步。

從趨勢來看，星光級技術(shù)還是緊隨行業(yè)高清化、智能化的步伐，當(dāng)然，自身更低照度的技術(shù)演進(jìn)是事物向前發(fā)展的規(guī)律所然?？梢姡卜佬袠I(yè)的高清化和智能化并未過時，依舊是主流，就如同在《從2017金鼎、新銳看2018產(chǎn)品趨向》一文中所談及的，高清和智能是近五年不會褪色的行業(yè)主旋律，只是在當(dāng)下，變成了超高清視界（4K）和人工智能時代。

結(jié)束語

星光級技術(shù)，點亮了黑暗視界，這是一個技術(shù)性革命，其能走多遠(yuǎn)不得而知，但這五年，它會點亮安防的新未來。