監(jiān)控?cái)z像機(jī)電子快門應(yīng)用現(xiàn)狀及技術(shù)解析

標(biāo)簽：監(jiān)控?cái)z像機(jī)  自動(dòng)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(gè)奇數(shù)場和25個(gè)偶數(shù)場，也就是50副畫面，每一場CCD上都會(huì)累計(jì)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(gè)場景進(jìn)行多次感光后再進(jìn)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(hào)的強(qiáng)度進(jìn)而提高畫面亮度，但是這樣做的后果是降低了攝像機(jī)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(jī)，通常只適合監(jiān)控靜止場景或者非運(yùn)動(dòng)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(jī)清晰地拍攝高速運(yùn)動(dòng)的物體。普通攝像機(jī)在拍攝高速或者快速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)會(huì)產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，這是因?yàn)?，普通攝像機(jī)的電子快門速度不夠快，即一個(gè)周期內(nèi)CCD的感光時(shí)間太長，在DSP控制下使CCD上積聚電荷的這段時(shí)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(jī)的電子快門的速度足夠的快，以至于在每個(gè)周期的CCD的感光時(shí)間內(nèi)(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(nèi)CCD的實(shí)際感光時(shí)間都是這么短，那么在輸出的連續(xù)畫面上，物體的運(yùn)動(dòng)就是清晰的。一般來說，只要每秒鐘幀率達(dá)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(shí)生活中，我們經(jīng)常能在電視上看到關(guān)于子彈或者導(dǎo)彈飛行的畫面，這些畫面的拍攝就是采用高速攝像機(jī)，子彈的飛行軌跡相當(dāng)清晰，攝像機(jī)的高速快門起到了重要的作用。

補(bǔ)光輔助

電子快門速度的加快，導(dǎo)致CCD的感光時(shí)間大大縮短，后果就是電荷積累量嚴(yán)重不足，造成畫面變暗，這幾乎是個(gè)不可調(diào)和的矛盾，如果要解決的話，只能采取補(bǔ)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(jī)具有高速電子快門功能，此功能保證拍攝高速行進(jìn)的車輛時(shí)，由于電子快門速度足夠的快，每一時(shí)間車輛都只在CCD的一個(gè)位置成像，所以車輛運(yùn)動(dòng)軌跡是清晰的但是較為暗淡，同時(shí)，當(dāng)?shù)孛娴碾姶啪€圈感受到車輛超速時(shí)，把此信號(hào)反饋給補(bǔ)光燈，補(bǔ)光燈瞬間點(diǎn)亮，CCD在允許的感光時(shí)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(bǔ)光燈點(diǎn)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)?？梢钥吹接行羲查g閃爍的原因，當(dāng)然補(bǔ)光燈何時(shí)閃爍完全可以由控制終端的軟件控制，車輛不超速的時(shí)候也可以補(bǔ)光，在任何需要的時(shí)候攝取明亮清晰的車輛照片。

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

自動(dòng)光圈效果

自動(dòng)電子快門還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)光圈的效果，光圈如果開得比較小，自動(dòng)電子快門就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)到慢速狀態(tài)，增加CCD感光時(shí)間從而增加畫面的亮度，但是不可避免地會(huì)造成圖像拖影現(xiàn)象;相應(yīng)的如果光圈開得過大，進(jìn)光量過多，造成畫面很亮，那么自動(dòng)電子快門就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)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，平衡畫面的亮度。

寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)

目前市面上成熟的寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)通常使用CCD二次或多次感光的方式成像，在明暗對比強(qiáng)烈的場合，攝像機(jī)首先用正?？扉T速度對場景曝光。這時(shí)，由于正?？扉T速度較慢，畫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，場景中明亮的物體將顯得亮度偏大，然后，攝像機(jī)用較快的快門再曝光一次，此時(shí)CCD感光時(shí)間不足，明亮物體的成像比較合適，但是原場景中較暗的物體將更暗，借助攝像機(jī)的DSP功能會(huì)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(dòng)態(tài)攝像機(jī)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(shí)就會(huì)產(chǎn)生拖尾，因此，不適合當(dāng)作交通卡口攝像機(jī)使用，只適合用在小區(qū)門口等場合，這類場合車輛行進(jìn)速度不快，同時(shí)由于夜間車燈和車牌的明暗對比相當(dāng)強(qiáng)烈，而這恰恰正是寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)適宜的應(yīng)用場合。