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听业内人士谈低照度与宽动态技术

导读: 随着安防监控技术日新月异的发展,摄像机的应用范围越来越广泛,场景需求也越来越高。如何保障摄像机在夜间或明暗反差过大环境中仍然能正常持续工作,成为各大厂商技术研发的突破点。

  随着安防监控技术日新月异的发展,摄像机的应用范围越来越广泛,场景需求也越来越高。如何保障摄像机在夜间或明暗反差过大环境中仍然能正常持续工作,成为各大厂商技术研发的突破点。

  随着视频监控使用环境和使用者呈现多元化发展,各生产厂商必须要提高摄像机的新技术来应对日益增长的需求,使其能够最大程度的满足应用要求。为了突出监控摄像机对图像的捕捉能力,越来越多的安防厂商将宽动态与低照度两大功能纳入了基本范畴之内,将这两个技术纳入监控摄像机的必备要素。

  【低照度技术篇】

  低照度技术的发展

  相比于红外一体机(红外补光摄像机)红外补光电路的电磁及红外灯发热的影响,在高温场合或长时间工作,红外补光摄像机出现图像质量变差、红外灯衰弱、红外效果变差、红外切换失灵、夜视黑白图像导致人或物分辨不清等问题,超低照度摄像机性能则远高于红外补光机型,在市场中便成了客户、工程商认同的产品,在平安城市、道路监控、金融、校园等领域大显身手。

  顾名思义,超低照度摄像机是指在较低光照度条件下仍然可以取得清晰图像的摄像机。最初低照度定义也是从CCD传感器上诞生的,sony had CCD通过在每个像素点上安装经过形状优化设计的镀膜微小镜片,以保证光线准确到达传感器底部的基层板上,从而达到提高光利用率,使画面更清晰,照度更低。受制于当时的电子制造水平,CCD感光性能在很长一段时间遭遇难以逾越的屏障,但是在sony super HAD 传感器诞生后,感光效率提高了更高,达到了星光级标准。和CCD传感器的发展相较,COMS走过了低照度画质最弱的时期,经过三十多年的发展,CMOS的感光性及图像效果也有了翻天覆地的变化,下面重点概述CMOS低照度的两种实现方式。

  前面照度技术,简称FSI。对于FSI技术而言,光线是从前面的金属控制线之间进入,然后再聚焦在光面二极管上。此类技术,对于较大像素而言具有一定优势,而对比日益要求高像素来解决FSI在材料及制造方面的问题就存在一定的局限性,虽然光敏灵敏度有所提高,但在更小像素1.1um升至更小像素时,FSI光敏导管设计难度大大增加,缺陷越显突出。

  背面照度像素技术,简称BSI,背面照度技术相比FSI,改为从像素的后面搜集光子,反转的架构也将光敏二极管转移到顶部,由于光不需要穿过金属线及电介质,导致光子丢失,从而来实现光电效率的最大化。图像传感器厂家也宣称同样大小像素尺寸下,背光照度技术将弱光敏灵敏度提高了30%,从而扩大更大面积的感光范围。BSI的微透镜更贴近于光敏二极管,从而其在工艺上对背面处理相对比较麻烦,对于此类工艺研发的厂家也需花大量精力及财力攻克此难关。当然,将FSI技术不断改进,可以直接应用于BSI技术,从而为提高BSI性能打下了坚实的基础。

  影响低照度性能的因素

  影响低照度摄像机因素不仅仅取决于Sensor传感器的自身照度(其自身实现技术),还取决于如下四个主要因素:

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