監控攝像機電子快門(mén)應用現狀及技術(shù)解析

標簽：監控攝像機 自動(dòng)光圈

對于隔行掃描系統來(lái)說(shuō)，每一幅完整的畫(huà)面都分別由奇數場(chǎng)和偶數場(chǎng)2幅畫(huà)面組合而成，亦即每秒鐘內一共有25個(gè)奇數場(chǎng)和25個(gè)偶數場(chǎng)，也就是50副畫(huà)面，每一場(chǎng)CCD上都會(huì )累計電荷，如果能暫停若干場(chǎng)電荷的轉移處理，使其光敏原件內部的電荷得以暫存，直到對某個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行多次感光后再進(jìn)行電荷轉移，由于這期間，電荷累積到較多的數量，無(wú)疑可以提高信號的強度進(jìn)而提高畫(huà)面亮度，但是這樣做的后果是降低了攝像機的幀率，造成丟幀，所以，市面上以這種多場(chǎng)積累電荷方式提高照度的攝像機，通常只適合監控靜止場(chǎng)景或者非運動(dòng)場(chǎng)景，這樣即使丟幀也基本看不出來(lái)。

高速電子快門(mén)

高速電子快門(mén)可以讓攝像機清晰地拍攝高速運動(dòng)的物體。普通攝像機在拍攝高速或者快速運動(dòng)物體時(shí)會(huì )產(chǎn)生拖尾現象，這是因為，普通攝像機的電子快門(mén)速度不夠快，即一個(gè)周期內CCD的感光時(shí)間太長(cháng)，在DSP控制下使CCD上積聚電荷的這段時(shí)間內，物體在CCD上不同的感光位置都已經(jīng)成了像，于是我們看到的畫(huà)面就是模糊并伴有拖尾現象的物體。如何避免拖尾現象呢?在了解了拖尾產(chǎn)生的原因后，我們就很清楚，只要攝像機的電子快門(mén)的速度足夠的快，以至于在每個(gè)周期的CCD的感光時(shí)間內(注意，周期不變，仍然是1/50秒)，物體只會(huì )在CCD的一個(gè)位置感光，那么隨后輸出的這一幀圖像上，物體就會(huì )成像在一個(gè)位置，如果每個(gè)成像周期內CCD的實(shí)際感光時(shí)間都是這么短，那么在輸出的連續畫(huà)面上，物體的運動(dòng)就是清晰的。一般來(lái)說(shuō)，只要每秒鐘幀率達到15以上，圖像的感覺(jué)就是連續的，一般PAL制式的幀率是25，所以圖像的連續性可以得到保證。聯(lián)系到現實(shí)生活中，我們經(jīng)常能在電視上看到關(guān)于子彈或者導彈飛行的畫(huà)面，這些畫(huà)面的拍攝就是采用高速攝像機，子彈的飛行軌跡相當清晰，攝像機的高速快門(mén)起到了重要的作用。

補光輔助

電子快門(mén)速度的加快，導致CCD的感光時(shí)間大大縮短，后果就是電荷積累量嚴重不足，造成畫(huà)面變暗，這幾乎是個(gè)不可調和的矛盾，如果要解決的話(huà)，只能采取補光的辦法，交通卡口的原理就是如此。

交通卡口所使用的攝像機具有高速電子快門(mén)功能，此功能保證拍攝高速行進(jìn)的車(chē)輛時(shí)，由于電子快門(mén)速度足夠的快，每一時(shí)間車(chē)輛都只在CCD的一個(gè)位置成像，所以車(chē)輛運動(dòng)軌跡是清晰的但是較為暗淡，同時(shí)，當地面的電磁線(xiàn)圈感受到車(chē)輛超速時(shí)，把此信號反饋給補光燈，補光燈瞬間點(diǎn)亮，CCD在允許的感光時(shí)間內接受到大量的物體反光，積累的電荷數迅速增加，那么補光燈點(diǎn)亮的那一幀畫(huà)面中，車(chē)牌就是清晰可見(jiàn)的，這就是我們在路口經(jīng)?？梢钥吹接行羲查g閃爍的原因，當然補光燈何時(shí)閃爍完全可以由控制終端的軟件控制，車(chē)輛不超速的時(shí)候也可以補光，在任何需要的時(shí)候攝取明亮清晰的車(chē)輛照片。

所以，拍攝高速或快速運動(dòng)的物體時(shí)，一般傾向選用高速電子快門(mén)攝像機，其可以清晰地顯示出物體的運動(dòng)過(guò)程，非常適于拍攝人員跑步或者車(chē)輛行進(jìn)畫(huà)面。

自動(dòng)光圈效果

自動(dòng)電子快門(mén)還能實(shí)現自動(dòng)光圈的效果，光圈如果開(kāi)得比較小，自動(dòng)電子快門(mén)就會(huì )自動(dòng)調節到慢速狀態(tài)，增加CCD感光時(shí)間從而增加畫(huà)面的亮度，但是不可避免地會(huì )造成圖像拖影現象;相應的如果光圈開(kāi)得過(guò)大，進(jìn)光量過(guò)多，造成畫(huà)面很亮，那么自動(dòng)電子快門(mén)就會(huì )自動(dòng)調節到快速狀態(tài)，減少CCD的實(shí)際感光時(shí)間，減少CCD上的電荷積聚量，平衡畫(huà)面的亮度。

寬動(dòng)態(tài)攝像機

目前市面上成熟的寬動(dòng)態(tài)攝像機通常使用CCD二次或多次感光的方式成像，在明暗對比強烈的場(chǎng)合，攝像機首先用正?？扉T(mén)速度對場(chǎng)景曝光。這時(shí)，由于正?？扉T(mén)速度較慢，畫(huà)面中較暗的物體將會(huì )正常成像，但是由于感光時(shí)間較長(cháng)，場(chǎng)景中明亮的物體將顯得亮度偏大，然后，攝像機用較快的快門(mén)再曝光一次，此時(shí)CCD感光時(shí)間不足，明亮物體的成像比較合適，但是原場(chǎng)景中較暗的物體將更暗，借助攝像機的DSP功能會(huì )把二副畫(huà)面切割后組合起來(lái)，最終形成一幅原場(chǎng)景中明暗各部分物體亮度都比較合適的圖像輸出。

由于寬動(dòng)態(tài)攝像機不可避免地使用到正常速度的電子快門(mén)，所以在拍攝快速物體時(shí)就會(huì )產(chǎn)生拖尾，因此，不適合當作交通卡口攝像機使用，只適合用在小區門(mén)口等場(chǎng)合，這類(lèi)場(chǎng)合車(chē)輛行進(jìn)速度不快，同時(shí)由于夜間車(chē)燈和車(chē)牌的明暗對比相當強烈，而這恰恰正是寬動(dòng)態(tài)攝像機適宜的應用場(chǎng)合。