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防爆监控摄像机电子快门应用现状及技术解析

发表日期:2012-12-24

对于隔行扫描系统来说,每一幅完整的画面都分别由奇数场和偶数场2幅画面组合而成,亦即每秒钟内一共有25个奇数场和25个偶数场,也就是50副画面,每一场CCD上都会累计电荷,如果能暂停若干场电荷的转移处理,使其光敏原件内部的电荷得以暂存,直到对某个场景进行多次感光后再进行电荷转移,由于这期间,电荷累积到较多的数量,无疑可以提高信号的强度进而提高画面亮度,但是这样做的后果是降低了防爆监控摄像机的帧率,造成丢帧,所以,市面上以这种多场积累电荷方式提高照度的防爆监控摄像机,通常只适合监控静止场景或者非运动场景,这样即使丢帧也基本看不出来。

自动光圈效果

自动电子快门还能实现自动光圈的效果,光圈如果开得比较小,自动电子快门就会自动调节到慢速状态,增加CCD感光时间从而增加画面的亮度,但是不可避免地会造成图像拖影现象;相应的如果光圈开得过大,进光量过多,造成画面很亮,那么自动电子快门就会自动调节到快速状态,减少CCD的实际感光时间,减少CCD上的电荷积聚量,平衡画面的亮度。

高速电子快门

高速电子快门可以让防爆监控摄像机清晰地拍摄高速运动的物体。普通防爆监控摄像机在拍摄高速或者快速运动物体时会产生拖尾现象,这是因为,普通防爆监控摄像机的电子快门速度不够快,即一个周期内CCD的感光时间太长,在DSP控制下使CCD上积聚电荷的这段时间内,物体在CCD上不同的感光位置都已经成了像,于是我们看到的画面就是模糊并伴有拖尾现象的物体。如何避免拖尾现象呢?在了解了拖尾产生的原因后,我们就很清楚,只要防爆监控摄像机的电子快门的速度足够的快,以至于在每个周期的CCD的感光时间内(注意,周期不变,仍然是1/50秒),物体只会在CCD的一个位置感光,那么随后输出的这一帧图像上,物体就会成像在一个位置,如果每个成像周期内CCD的实际感光时间都是这么短,那么在输出的连续画面上,物体的运动就是清晰的。一般来说,只要每秒钟帧率达到15以上,图像的感觉就是连续的,一般PAL制式的帧率是25,所以图像的连续性可以得到保证。联系到现实生活中,我们经常能在电视上看到关于子弹或者导弹飞行的画面,这些画面的拍摄就是采用高速防爆监控摄像机,子弹的飞行轨迹相当清晰,防爆监控摄像机的高速快门起到了重要的作用。

补光辅助

电子快门速度的加快,导致CCD的感光时间大大缩短,后果就是电荷积累量严重不足,造成画面变暗,这几乎是个不可调和的矛盾,如果要解决的话,只能采取补光的办法,交通卡口的原理就是如此。

交通卡口所使用的防爆监控摄像机具有高速电子快门功能,此功能保证拍摄高速行进的车辆时,由于电子快门速度足够的快,每一时间车辆都只在CCD的一个位置成像,所以车辆运动轨迹是清晰的但是较为暗淡,同时,当地面的电磁线圈感受到车辆超速时,把此信号反馈给补光灯,补光灯瞬间点亮,CCD在允许的感光时间内接受到大量的物体反光,积累的电荷数迅速增加,那么补光灯点亮的那一帧画面中,车牌就是清晰可见的,这就是我们在路口经常可以看到有些灯瞬间闪烁的原因,当然补光灯何时闪烁完全可以由控制终端的软件控制,车辆不超速的时候也可以补光,在任何需要的时候摄取明亮清晰的车辆照片。

所以,拍摄高速或快速运动的物体时,一般倾向选用高速电子快门防爆监控摄像机,其可以清晰地显示出物体的运动过程,非常适于拍摄人员跑步或者车辆行进画面。

宽动态防爆监控摄像机

目前市面上成熟的宽动态防爆监控摄像机通常使用CCD二次或多次感光的方式成像,在明暗对比强烈的场合,防爆监控摄像机首先用正常快门速度对场景曝光。这时,由于正常快门速度较慢,画面中较暗的物体将会正常成像,但是由于感光时间较长,场景中明亮的物体将显得亮度偏大,然后,防爆监控摄像机用较快的快门再曝光一次,此时CCD感光时间不足,明亮物体的成像比较合适,但是原场景中较暗的物体将更暗,借助防爆监控摄像机的DSP功能会把二副画面切割后组合起来,最终形成一幅原场景中明暗各部分物体亮度都比较合适的图像输出。

由于宽动态防爆监控摄像机不可避免地使用到正常速度的电子快门,所以在拍摄快速物体时就会产生拖尾,因此,不适合当作交通卡口防爆监控摄像机使用,只适合用在小区门口等场合,这类场合车辆行进速度不快,同时由于夜间车灯和车牌的明暗对比相当强烈,而这恰恰正是宽动态防爆监控摄像机适宜的应用场合。深圳世国科技

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