監(jiān)控攝像機電子快門應用現(xiàn)狀及技術解析

標簽：監(jiān)控攝像機  自動光圈

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

高速電子快門

高速電子快門可以讓攝像機清晰地拍攝高速運動的物體。普通攝像機在拍攝高速或者快速運動物體時會產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，這是因為，普通攝像機的電子快門速度不夠快，即一個周期內(nèi)CCD的感光時間太長，在DSP控制下使CCD上積聚電荷的這段時間內(nèi)，物體在CCD上不同的感光位置都已經(jīng)成了像，于是我們看到的畫面就是模糊并伴有拖尾現(xiàn)象的物體。如何避免拖尾現(xiàn)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的速度足夠的快，以至于在每個周期的CCD的感光時間內(nèi)(注意，周期不變，仍然是1/50秒)，物體只會在CCD的一個位置感光，那么隨后輸出的這一幀圖像上，物體就會成像在一個位置，如果每個成像周期內(nèi)CCD的實際感光時間都是這么短，那么在輸出的連續(xù)畫面上，物體的運動就是清晰的。一般來說，只要每秒鐘幀率達到15以上，圖像的感覺就是連續(xù)的，一般PAL制式的幀率是25，所以圖像的連續(xù)性可以得到保證。聯(lián)系到現(xiàn)實生活中，我們經(jīng)常能在電視上看到關于子彈或者導彈飛行的畫面，這些畫面的拍攝就是采用高速攝像機，子彈的飛行軌跡相當清晰，攝像機的高速快門起到了重要的作用。

補光輔助

電子快門速度的加快，導致CCD的感光時間大大縮短，后果就是電荷積累量嚴重不足，造成畫面變暗，這幾乎是個不可調(diào)和的矛盾，如果要解決的話，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功能，此功能保證拍攝高速行進的車輛時，由于電子快門速度足夠的快，每一時間車輛都只在CCD的一個位置成像，所以車輛運動軌跡是清晰的但是較為暗淡，同時，當?shù)孛娴碾姶啪€圈感受到車輛超速時，把此信號反饋給補光燈，補光燈瞬間點亮，CCD在允許的感光時間內(nèi)接受到大量的物體反光，積累的電荷數(shù)迅速增加，那么補光燈點亮的那一幀畫面中，車牌就是清晰可見的，這就是我們在路口經(jīng)常可以看到有些燈瞬間閃爍的原因，當然補光燈何時閃爍完全可以由控制終端的軟件控制，車輛不超速的時候也可以補光，在任何需要的時候攝取明亮清晰的車輛照片。

所以，拍攝高速或快速運動的物體時，一般傾向選用高速電子快門攝像機，其可以清晰地顯示出物體的運動過程，非常適于拍攝人員跑步或者車輛行進畫面。

自動光圈效果

自動電子快門還能實現(xiàn)自動光圈的效果，光圈如果開得比較小，自動電子快門就會自動調(diào)節(jié)到慢速狀態(tài)，增加CCD感光時間從而增加畫面的亮度，但是不可避免地會造成圖像拖影現(xiàn)象;相應的如果光圈開得過大，進光量過多，造成畫面很亮，那么自動電子快門就會自動調(diào)節(jié)到快速狀態(tài)，減少CCD的實際感光時間，減少CCD上的電荷積聚量，平衡畫面的亮度。

寬動態(tài)攝像機

目前市面上成熟的寬動態(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合，攝像機首先用正?？扉T速度對場景曝光。這時，由于正?？扉T速度較慢，畫面中較暗的物體將會正常成像，但是由于感光時間較長，場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再曝光一次，此時CCD感光時間不足，明亮物體的成像比較合適，但是原場景中較暗的物體將更暗，借助攝像機的DSP功能會把二副畫面切割后組合起來，最終形成一幅原場景中明暗各部分物體亮度都比較合適的圖像輸出。

由于寬動態(tài)攝像機不可避免地使用到正常速度的電子快門，所以在拍攝快速物體時就會產(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(qū)門口等場合，這類場合車輛行進速度不快，同時由于夜間車燈和車牌的明暗對比相當強烈，而這恰恰正是寬動態(tài)攝像機適宜的應用場合。