IPC(Internet Protocol Camera,網(wǎng)絡(luò)攝像頭),它是一種由傳統(tǒng)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合所產(chǎn)生的新一代攝像機(jī)。它可以將視頻、音頻、報(bào)警及控制信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸,接受網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控主機(jī)(NVR或監(jiān)控管理平臺(tái))的管理。
IPC可與路由器、交換機(jī)、NVR等設(shè)備組建成為監(jiān)控系統(tǒng)。
圖像的效果還與ISP調(diào)優(yōu)能力、鏡頭搭配合理性有較大關(guān)系
1.1英寸 ——靶面尺寸為寬12mm,高12mm,對(duì)角線(xiàn)17mm 1英寸 ——靶面尺寸為寬12.7mm,高9.6mm,對(duì)角線(xiàn)16mm 2/3英寸 ——靶面尺寸為寬8.8mm,高6.6mm,對(duì)角線(xiàn)11mm 1/1.8英寸——靶面尺寸為寬7.2mm,高5.4mm,對(duì)角線(xiàn)9mm 1/2英寸 ——靶面尺寸為寬6.4mm,高4.8mm,對(duì)角線(xiàn)8mm 1/3英寸 ——靶面尺寸為寬4.8mm,高3.6mm,對(duì)角線(xiàn)6mm 1/4英寸 ——靶面尺寸為寬3.2mm,高2.4mm,對(duì)角線(xiàn)4m
IPC鏡頭焦距有2.8mm/4mm/6mm/8mm/12mm等多種,每個(gè)IPC系列均可以選擇鏡頭焦距,可以滿(mǎn)足室內(nèi)外各種環(huán)境的拍攝需求。一般來(lái)說(shuō),焦距越大,視場(chǎng)角越小,而監(jiān)控距離越遠(yuǎn)。
放到實(shí)際使用場(chǎng)景中,2.8mm焦距適用于電梯、樓梯等較為狹小的環(huán)境,4mm適用于會(huì)議室、商店稍大一些的場(chǎng)景等,而停車(chē)場(chǎng)、工廠車(chē)間、庭院等更開(kāi)闊的地方則可以選用6mm以上的鏡頭;具體選擇可以根據(jù)需要而定。
變焦類(lèi)型
聚焦類(lèi)型
對(duì)于監(jiān)控?cái)z像機(jī)來(lái)說(shuō),清晰度很關(guān)鍵。眾所周知,攝像機(jī)的分辨率越大、傳感器像素越高,拍出來(lái)的圖像就越清晰。常見(jiàn)的有100萬(wàn)、130萬(wàn)、200萬(wàn)、300萬(wàn)、400萬(wàn)和500萬(wàn),對(duì)應(yīng)的分辨率如下表:
2010年高清元年推出的還只是720P高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),一直到2012年,主流安企高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還是以130萬(wàn)和200萬(wàn)為主,300以上像素還很少。隨著CMOS技術(shù)的引入,高清攝像機(jī)快速發(fā)展,300萬(wàn)、400萬(wàn)、500萬(wàn)、600萬(wàn)、1200萬(wàn)像素的攝像機(jī)像雨后春筍一般冒上來(lái),這就是技術(shù)的創(chuàng)新帶來(lái)了產(chǎn)品體系的創(chuàng)新。
目前以4K、8K為代表的超高清成為各廠家的標(biāo)配。對(duì)用戶(hù)而言,4K不僅僅是對(duì)視覺(jué)的體驗(yàn)和享受,而是4K的分辨率是1080P的4倍,如果用4K攝像機(jī)和1080P攝像機(jī)拍攝相同視場(chǎng)角下的同一場(chǎng)景,4K攝像機(jī)會(huì)用4倍于1080P攝像機(jī)所用的信息量去還原場(chǎng)景,畫(huà)面自然更清晰、更貼近真實(shí)。從'用'的角度來(lái)講,由于4K畫(huà)面的信息量是1080P的四倍,基于更多的信息量,就能實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的智能分析,4K一旦大規(guī)模部署,智能分析的準(zhǔn)確率就能上升一個(gè)臺(tái)階,而且也會(huì)有更豐富更令人驚喜的智能應(yīng)用得到實(shí)現(xiàn)。
夜視距離主要由紅外燈數(shù)量決定。單燈的夜視距離為30米,雙燈的夜視距離為50米,四燈的夜視距離為80米。
作為用于安防相機(jī)領(lǐng)域的CMOS圖像傳感器,低照度時(shí)的畫(huà)質(zhì)一直是其最被重視的性能。SNR1s [lx] : 該數(shù)值越小,表明在低照度下的畫(huà)質(zhì)越出色。
為此,索尼獨(dú)樹(shù)一幟地提倡并導(dǎo)入SNR1s的概念用于定量地評(píng)價(jià)低照度時(shí)畫(huà)質(zhì)的性能,使其作為僅針對(duì)安防相機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的重要指標(biāo)。
SNR1s的單位為[lx],該數(shù)值越小,則說(shuō)明圖像傳感器在低照度下的畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)越出色。
SNR1s中的SNR為“信噪比(Signal to Noise Ratio)”之意,1表示“信號(hào)與噪聲的比例在該亮度下為1:1”,s則意為“安防用途專(zhuān)用(for Security)”。
SONY 安防系列圖像傳感器
型號(hào) | 分辨率(MP) | 圖像尺寸(英寸) | 單位像素尺寸(um) | 輸出接口 | SNR1s |
---|---|---|---|---|---|
IMX585-AAQJ1 | 8.2 | 1/1.2 | 2.9 | MIPI CSI-2 | 0.17 |
IMX485LQJ1 | 8.2 | 1/1.2 | 2.9 | MIPI CSI-2 | 0.18 |
IMX464LQR1 | 4.1 | 1/1.8 | 2.9 | MIPI CSI-2 | 0.18 |
IMX482LQJ1 | 2 | 1/1.2 | 5.8 | MIPI CSI-2 | 0.07 |
IMX662-AAQR1 | 2 | 1/2.8 | 2.9 | MIPI CSI-2 | 0.17 |
IMX415-AAMR | 8.2 | 1/2.8 | 1.45 | MIPI CSI-2 | 0.52 |
IMX335LLN | 5 | 1/2.8 | 2 | MIPI CSI-2 | 0.33 |
IMX385LQR | 2.13 | 1/2 | 3.75 | MIPI CSI-2 | 0.13 |
照度,即光照強(qiáng)度,是一種物理術(shù)語(yǔ),指單位面積上所接受可見(jiàn)光的能量。單位:勒克斯Lux,簡(jiǎn)作Lx。安防行業(yè)所說(shuō)的照度,用Lux表示。
行業(yè)內(nèi)公認(rèn)0.001Lux及以下稱(chēng)之為星光級(jí)攝像機(jī),目前廣泛應(yīng)用于平安城市、金融、酒店樓宇、平安村居、港口、高速公路等項(xiàng)目中,無(wú)需大規(guī)模安裝補(bǔ)光照明設(shè)施,就可以得到較好的夜間高清彩色監(jiān)控畫(huà)面需求。星光級(jí)照度監(jiān)控技術(shù)主要受鏡頭、圖像傳感器、后端圖像處理技術(shù)等因素的影響,各安企廠家也都是從利用大光圈鏡頭、選用大靶面?zhèn)鞲衅饕约傲己玫膱D像處理技術(shù)等幾個(gè)方面等幾個(gè)方面進(jìn)行提升。
當(dāng)前出現(xiàn)了以AI超微光技術(shù)為代表,通過(guò)對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景目標(biāo)圖像要求的提煉,采集了海量夜間低照情況下車(chē)輛卡口、車(chē)輛電警、人員卡口以及全結(jié)構(gòu)化攝像機(jī)的圖像樣本與模擬數(shù)據(jù),并針對(duì)性的進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,設(shè)計(jì)了一套從采集、標(biāo)圖、訓(xùn)練以及模型轉(zhuǎn)化的端到端的深度學(xué)習(xí)模型。另外還有超星光、黑光、極光等技術(shù)。
微光,一般是指相機(jī)/攝像機(jī)采用微光成像類(lèi)器件:像管、EMCCD、ICCD/ICMOS,工作照度都是能達(dá)到10-4lx以下的。
微光攝像機(jī)是微光下工作的高靈敏度電視攝像機(jī)??衫梦⒐?、月光或火氣輝光在目標(biāo)上產(chǎn)生的照度,進(jìn)行增強(qiáng),并顯示成可見(jiàn)的圖像。該系統(tǒng)的核心是微光攝像管。微光攝像管可分成三段:(1)成像段,包括像增強(qiáng)器與攝像管,可將入射的光學(xué)像轉(zhuǎn)換成電子像,并聚焦于靶面上;(2)電荷儲(chǔ)存腔,可產(chǎn)生二次電子電導(dǎo),形成放大的正電荷圖樣;(3)讀出槍?zhuān)纬呻娮邮呙璋忻?,輸出信?dǎo)。經(jīng)其它工作部分顯山圖像??捎糜谖⒐鈹z像,如地面微光攝像作戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)控、坦克微光瞄準(zhǔn)及機(jī)載偵察、照相等。
低照度,一般指攝像機(jī)成像器采用低照度CCD/CMOS,其工作照度一般在10-2~10-3lx,最低很難下探到10-4lx級(jí)。
低照度攝像機(jī)是指在較低光照度的條件下仍然可以攝取清晰圖像的監(jiān)控?cái)z像機(jī)。
在描述一個(gè)場(chǎng)景的時(shí)候,動(dòng)態(tài)范圍(Dynamic Range)指的是其最亮部分與最暗部分的亮度比值。高動(dòng)態(tài)范圍的場(chǎng)景(High Dynamic Range Scene)指的是場(chǎng)景里同時(shí)存在非常明亮和非常暗淡的部分。
iPhone4S首次引入,通過(guò)調(diào)節(jié)曝光時(shí)間來(lái)獲得不同曝光的畫(huà)面,最終通過(guò)多張不同曝光的圖片來(lái)把整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍包圍起來(lái),因此也被稱(chēng)作包圍曝光(Bracketing)。基本思路是“取長(zhǎng)補(bǔ)短,合為一個(gè)”,實(shí)現(xiàn)暗處能看見(jiàn),亮處有細(xì)節(jié),每個(gè)部分都清晰可見(jiàn)的效果。
谷歌提出,核心思路是捕獲曝光不足的幀,對(duì)齊和合并這些幀以產(chǎn)生高比特深度的單個(gè)中間圖像,并對(duì)該圖像進(jìn)行色調(diào)映射以產(chǎn)生高分辨率照片。達(dá)到“高光不過(guò)曝,暗處有細(xì)節(jié)”的效果。華為超級(jí)夜景使用此技術(shù)。
這種特殊的排列不是為了擴(kuò)充像素?cái)?shù),而是進(jìn)行單次多張HDR。按分區(qū)進(jìn)行不同時(shí)長(zhǎng)的曝光。比如所有標(biāo)號(hào)為 1 的像素曝光 1/25 秒,所有標(biāo)號(hào)為 2 的像素曝光 1/20 秒,所有標(biāo)號(hào)為 3 的像素曝光 1/15 秒,所有標(biāo)號(hào)為 4 的像素曝光 1/10 秒,相當(dāng)于在這塊傳感器的一個(gè)拍照周期上執(zhí)行了 4 次明暗各異的曝光,獲得了 4 張圖片。然后用 HDR算法合成為最終圖片。
CMOS成像是一行一行掃描的,而iHDR技術(shù)的原理,以完整的RGGB拜爾排列作為一行,對(duì)其設(shè)置交錯(cuò)改變的曝光參數(shù)。比如奇數(shù)行長(zhǎng)曝光,偶數(shù)行短曝光。掃描過(guò)程就是從上到下讀完奇數(shù)行,然后再?gòu)纳系较伦x完偶數(shù)行,使每一行都被讀?。⊕撸┮槐?。
但是iHDR的問(wèn)題就在于,在列方向會(huì)損失一半的分辨率。這個(gè)很好理解,iHDR用奇數(shù)行與偶數(shù)行合成為一行,從而得到HDR照片,每行像素?cái)?shù)不變,總行數(shù)只有拍攝時(shí)的一半。因此,運(yùn)用iHDR技術(shù)的設(shè)備在開(kāi)啟HDR功能的時(shí)候是會(huì)掉畫(huà)質(zhì)的。不過(guò)好在人眼對(duì)縱向分辨率的增減沒(méi)有像橫向分辨率那樣敏感,只要不是細(xì)密斜向線(xiàn)條,人眼都不能明確的感知到畫(huà)質(zhì)下降。
固定設(shè)置的監(jiān)控?cái)z像頭需要配合因時(shí)間段、狀況而變化的光線(xiàn)條件,使攝像頭始終適應(yīng)照明的變化。有時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)亮與過(guò)暗部分同時(shí)存在的情況,此時(shí),過(guò)亮處可能會(huì)過(guò)度曝光,而過(guò)暗處會(huì)出現(xiàn)暗部模糊。為了在明暗兩種場(chǎng)景中都能清晰拍攝被攝體,調(diào)整曝光時(shí)間或增益,拍攝沒(méi)有過(guò)度曝光和暗部模糊的圖像的方法就是高動(dòng)態(tài)范圍功能。
暗處的清晰拍攝技術(shù)對(duì)于監(jiān)控?cái)z像頭而言是不可或缺的。搭載索尼STARVIS/ STARVIS 2技術(shù)的圖像傳感器,具備超越人眼的感光度,不僅能捕捉暗處被攝體的形狀,連質(zhì)感也能真實(shí)再現(xiàn),將在低照度條件下的監(jiān)控用途上發(fā)揮巨大威力。
STARVIS和STARVIS 2都是應(yīng)用于安防方面的CMOS圖像傳感器背照式像素技術(shù)。1μ㎡具有2000mV以上(彩色規(guī)格產(chǎn)品、706cd/㎡ 光源成像時(shí)、F5.6、按曝光時(shí)間1s換算)的感光度,除了可見(jiàn)光領(lǐng)域,還覆蓋了近紅外領(lǐng)域,可實(shí)現(xiàn)畫(huà)質(zhì)優(yōu)異的成像效果。STARVIS 2不僅具備上述性能,與相同像素尺寸的STARVIS相比,單次曝光時(shí)的動(dòng)態(tài)范圍提升了8dB以上(AD 12bit)。
搭載STARVIS/STARVIS 2技術(shù)的圖像傳感器采用背照式結(jié)構(gòu),不同于前照式的圖像傳感器,不會(huì)受到配線(xiàn)、電路等障礙物的影響,能將更多光線(xiàn)收集到光電二極管中,因此可實(shí)現(xiàn)高感光度。并且,由于采用了專(zhuān)為監(jiān)控?cái)z像頭開(kāi)發(fā)的像素,即使在暗處,對(duì)于人眼和傳統(tǒng)相機(jī)難以識(shí)別的被攝體的顏色、形狀、質(zhì)感、甚至指針指向的數(shù)字都能清晰捕捉。
普通相機(jī)的拍攝以可見(jiàn)光照明為前提,但在安防應(yīng)用中,有時(shí)需要在近紅外領(lǐng)域(NIR Near Infra-red)的拍攝性能。索尼安防類(lèi)圖像傳感器當(dāng)前的所有型號(hào),在完全暗處,都可以憑借近紅外光的照射,實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)的NIR成像。
當(dāng)光線(xiàn)昏暗時(shí),很容易看到攝像機(jī)畫(huà)面中雪花狀的干擾噪點(diǎn),干擾噪點(diǎn)的強(qiáng)弱與攝像機(jī)信噪比指標(biāo)的好壞有直接關(guān)系。信噪比的單位是分貝(dB),信噪比越高,干擾噪點(diǎn)對(duì)畫(huà)面的影響就越小 ,成像質(zhì)量越好。信噪比的典型值一般在45dB-55dB之間,也有高于60dB的高信噪比攝像機(jī)。
電子快門(mén),指CCD傳感器的曝光時(shí)間。電子快門(mén)包括低速快門(mén)和高速快門(mén),低速快門(mén)主要用于拍攝光線(xiàn)昏暗的場(chǎng)景,而高速快門(mén)用于拍攝高速運(yùn)動(dòng)的物體。
卷簾快門(mén)通過(guò)對(duì)每列像素使用A/ D來(lái)提高讀取速度,每列像素?cái)?shù)量可達(dá)數(shù)千。任何一個(gè)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化的像素總數(shù)顯著減少,從而縮短了讀取時(shí)間,從而縮短了幀速率。雖然有許多并行A/ D共享工作負(fù)載,但整個(gè)傳感器陣列仍必須轉(zhuǎn)換為一個(gè)一次排。這導(dǎo)致每行讀出之間的時(shí)間延遲很小。不是等待整個(gè)幀完成讀出,以進(jìn)一步最大化幀速率,每個(gè)單獨(dú)的行通常能夠在完成前一幀的讀出后開(kāi)始下一幀的曝光。快速時(shí),每行讀數(shù)之間的時(shí)間延遲轉(zhuǎn)換為每行開(kāi)始曝光之間的延遲,使它們不再同時(shí)發(fā)生。結(jié)果是幀中的每一行將暴露相同的時(shí)間量,但在不同的時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始曝光,允許兩幀的重疊曝光。最終幀速率取決于滾動(dòng)讀出過(guò)程的完成速度。一個(gè)典型的讀取過(guò)程如下所示:
CMOS圖像陣列的圖形描述如圖2。每行中的QRS晶體管的柵極都將連接到像素陣列左側(cè)的行選擇電路,從而允許控制哪一行像素應(yīng)連接到列放大器。在陣列的頂部,所有源極跟隨器輸出將通過(guò)行選擇晶體管連接到列放大器。為了產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)字,來(lái)自列放大器的信號(hào)被提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器,該模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)于所有列放大器是通用的,或者為了提高轉(zhuǎn)換速度,為每列復(fù)制
現(xiàn)在通過(guò)激活要讀取的行的行選擇信號(hào)來(lái)執(zhí)行CMOS圖像傳感器的讀出過(guò)程,該行選擇信號(hào)將該行的像素連接到列放大器。讀出是兩步過(guò)程,首先讀出浮動(dòng)擴(kuò)散復(fù)位后的信號(hào),并將其存儲(chǔ)在列級(jí)的采樣和保持電路中。在此之后,立即讀出光信號(hào)并減去復(fù)位信號(hào),然后由ADC將結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)字編號(hào)并從傳感器讀出。
由于行是按順序讀出的,因此在陣列上累積的每一行的積分之間會(huì)有一段時(shí)間延遲。如圖3左所示。該卷簾快門(mén)是CMOS圖像傳感器的特征,其在包含移動(dòng)物體的圖像中引入失真。失真量將取決于諸如幀速率(每秒捕獲的幀數(shù))以及移動(dòng)物體的速度和方向等因素。當(dāng)手機(jī)或物體移動(dòng)時(shí),手機(jī)拍攝的視頻中出現(xiàn)的“果凍”印象是由于這種現(xiàn)象造成的。
兩種overleap(取決于曝光時(shí)間與單行讀出時(shí)間*行數(shù)的關(guān)系)
和卷簾快門(mén)相比,全局快門(mén)(global shutter)最主要的區(qū)別是在每個(gè)像素處增加了采樣保持單元,在指定時(shí)間達(dá)到后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣然后順序讀出,這樣雖然后讀出的像素仍然在進(jìn)行曝光,但存儲(chǔ)在采樣保持單元中的數(shù)據(jù)卻并未改變。這種結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)在于增加了每個(gè)像素的元件數(shù)目,使得填充系數(shù)降低,所以高分辨率的sensor設(shè)計(jì)難度和生產(chǎn)成本都很高,另外采樣保持單元還引入了新的噪聲。
CCD相機(jī)通常在全局快門(mén)(global shutter)模式下使用行間傳輸CCD。 在全局快門(mén)模式下,每個(gè)像素在同一時(shí)刻同時(shí)曝光。 當(dāng)圖像逐幀變化時(shí),這尤其有用。 然而,當(dāng)涉及幀速率時(shí),CCD具有固有的缺點(diǎn)。 曝光完成后,來(lái)自每個(gè)像素的信號(hào)被串行傳輸?shù)絾蝹€(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A / D)。CCD的最終幀速率受到單個(gè)像素傳輸然后數(shù)字化的速率的限制。 傳感器中傳輸?shù)南袼卦蕉啵鄼C(jī)的總幀速率就越慢。
攝像頭內(nèi)有一個(gè)將來(lái)自CCD的信號(hào)放大的視頻放大器,其放大量即增益。具有自動(dòng)增益(AGC)功能的攝像機(jī),在低照度時(shí)的靈敏度會(huì)有所提高,但此時(shí)的噪點(diǎn)也會(huì)比較明顯。這是由于信號(hào)和噪聲被同時(shí)放大的緣故。
背光補(bǔ)償,它可以有效補(bǔ)償攝像機(jī)在逆光環(huán)境下拍攝時(shí)目標(biāo)物體發(fā)黑的缺陷。 背光補(bǔ)償?shù)脑砭褪歉鶕?jù)特定的測(cè)光區(qū)域,調(diào)整電子快門(mén)(或自動(dòng)光圈),使得測(cè)光區(qū)域內(nèi)的曝光值正常。
寬動(dòng)態(tài)就是場(chǎng)景中特別亮的部位和特別暗的部位同時(shí)都能看得特別清楚。寬動(dòng)態(tài)范圍是圖像能分辨最亮的亮度信號(hào)值與能分辨的最暗的亮光信號(hào)值的比值,單位是分貝(dB)。 寬動(dòng)態(tài)主要是通過(guò)雙速CCD來(lái)實(shí)現(xiàn)的,在同一時(shí)間內(nèi),用高速快門(mén)拍較亮區(qū)域,用低速快門(mén)拍較暗的區(qū)域,再將圖像合成。
對(duì)熱噪點(diǎn)(亮點(diǎn))和冷噪點(diǎn)(黑點(diǎn))進(jìn)行抑制。
攝像機(jī)從2011年推出的移動(dòng)偵測(cè)、視頻遮擋等兩三個(gè)智能分析功能,發(fā)展到如今,幾乎所有的主流廠家攝像機(jī)標(biāo)配的智能功能都超過(guò)10余種,當(dāng)然目前這些智能功能的標(biāo)配絕大多數(shù)僅局限于中高端行業(yè)產(chǎn)品中。
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