安防人都知道，7×24小時的全天候監控是最基本的監控需求，但很多情況下，要真正實現24小時全天候監控，是一件很難的事情；最大的阻礙是由于夜間無法成像，尤其是無光環境。那么，夜視就此成為我們監控的盲點嗎？答案是否定的，本期我們就夜間成像技術技術試做分析。

視頻監控的成像原理是將光線所包含的信息轉換成可為人眼所判斷的圖像信號，由此，光，是視頻監控的“必需品”。若環境光照較低或無光，那么視頻監控系統將會成為擺設。對此，當前行業主要采用了4種成像技術來實現夜視監控功能。

在照度較低時，攝像機通過切換紅外濾光片接收自然光照環境下0.75～1000m的近紅外光域，并通過提升視頻處理算法，讓攝像機識讀接收到的近紅外光域所攜帶的圖像信息。此類攝像機前端都放置有一顆光敏電阻，當環境照度達到攝像機設定的切換照度值時，攝像機自動切換紅外濾光片；再依賴算法對低照度視頻進行處理，最為典型的低照度畫面處理算法就是自動增益功能，該算法能隨著環境照度的降低而自動提升畫面亮度。

但目前，要實現良好的低照度功能，低照度傳感器和處理芯片是兩大核心部件，從傳感器成像原理來說，同等規格傳感器，CCD的感光靈敏度要2倍于CMOS，因此，現今很多低照度攝像機，尤其是智能交通攝像機，以CCD傳感器為主。不過，現在CMOS的技術已經得到了很大改善，以CMOS傳感器來實現低照度功能的攝像機亦為數不少，目前，以CMOS為傳感器的低照度攝像機可做到0.001Lux。

另外，鏡頭的選用也很關鍵，通用鏡頭的光通量一般在F=1.4-360，而采用低照度鏡頭或提升鏡片工藝，也可實現更大的通光量，從而實現更大的夜視效果。不過，此類產品的缺點是，目前做得好的低照度攝像機并不多，而且，即便低照度性能做得再好，也還是需要環境照度不能低于0Lux才能成像。

低照度應用中，若采用球面鏡片鏡頭，易出現對近紅外光域與傳感器靶面之間聚焦不準的情況，可通過采用非球面鏡片來改善這一難題。

紅外熱成像監控

自然界中的一切物體，只要它的溫度高于絕對溫度(-273℃)就存在分子和原子無規則的運動，其表面就不斷地輻射不為人眼所見的紅外線。其工作原理是：接收物體發出的紅外線，通過有顏色的圖片來顯示被測量物表面的溫度分布，從而形成可識讀圖像；其核心就是熱像儀，它是一種能夠探測極微小溫差的傳感器，將溫差轉換成實時視頻圖像顯示出來。但是只能看到人和物體的熱輪廊，看不清物體的真實面目。紅外熱成像儀可以穿透雨、霧，即便無光環境，依然可以顯像。不過，熱成像儀的核心在于其傳感器，但受技術限制，做得好的產品并不多，價格高昂，加上其圖像無法體現監控場景的色彩、詳細的外貌特征等信息，不適于常規安防應用；而且，紅外熱成像儀也很難穿透玻璃成像，亦受透明物體遮擋，亦影響其進一步應用。

可見光補光監控

即為監控場景增設可見光源，以使監控設備能捕捉到清晰、色彩飽滿的彩色圖像。但這種應用方式很笨拙，需要給監控場景增加足夠光源，以保證彩色圖像質量，能源消耗、成本支出非常大，此方式除了城市道路監控可利用路燈光源外，其它場景較少得到應用。

激光/紅外補光監控

這是將補光光源安裝于攝像機上，作為攝像機的一部分。這是目前夜間監控應用得最多的方式。而補光技術也有兩種：激光和紅外。

激光補光：是在攝像機上配上激光燈源，激光燈采用光斑均勻強化技術、光斑自動聚焦技術；具有光度強、畫面更加均勻、耗電少、使用壽命更長等優點。不過，安防所用的激光燈，幾乎都是采用激光廠家的產品，匹配性比較被動。

紅外補光技術：市場上主要采用紅外發射二極管的紅外燈，由紅外發光二級管矩陣組成發光體；以發射波長850nm和940nm的紅外LED為主流應用。紅外補光技術最令人擔憂之處在于，紅外燈的壽命。目前主要解決方式為，將紅外發射二級管由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵GaAs)制成PN結，外加正向偏壓向PN結注入電流激發紅外光，可實現低紅爆甚至無紅爆、壽命長應用。

紅外應用的第二個關注點是防過曝，如果紅外燈不可調節，那么同一功率下，就會造成近距離圖像就有可能發生過曝、遠距離照度不足的不良效果；為解決此問題，現在很多紅外攝像機都支持SMARTIR技術，即智能調光技術，攝像機將根據紅外燈輔助下，圖像畫面的亮度、飽和度，自動計算是否合理，若過曝或亮度不足，則相對應地降低或增強紅外燈的發光功率，從而得到適于監看的畫面效果；而該技術的實現，還對能耗的進行有效控制，降低能耗支持。

如今很多安防廠家為了實現更好的紅外應用，一般都采用良好的紅外增透玻璃，在降低紅外線折損的同時，可以實現一定程度的夜間隱蔽效果；如果選用較好的紅外燈、增透玻璃，紅外攝像機將實現絕佳的消除紅爆隱身應用。

通過人工補光技術，雖然畫面丟失了色彩信息，但圖像的細節都能逐一清晰辨認，并能在無光源環境下實現主動式補光應用。

隨動應用

補光光源須與攝像機鏡頭的變倍、云臺做智能隨動，方能顯示出良好的實時畫面效果。當云臺旋轉時，監控景深將會發生變化，此時可通過智能調節補光設備的功率來實現畫面的舒適性，該技術已經比較成熟。但若是鏡頭變倍，補光設備的隨動性能還在不斷提高當中，其中紅外補光因功率較低，一般也不會應用在高變倍攝像機中，因此隨動的差異性不明顯；而激光攝像機，因光束強、距離遠，當鏡頭快速變倍時，會有1-5秒的延時，如當鏡頭由高變倍快速變為低變倍過程中，畫面會先出現激光未照射到的暗區及激光處的亮斑，待鏡頭穩定后，暗區才消失；激光的隨動較為滯后。

不同監控距離應用

紅外攝像機在實際應用中，一般以30米以內為常見的有效監控距離，00米以內為中距離應用；另，若需要80米以上的紅外監控，則需要很強的紅外燈才能實現。從有效監控距離來說，紅外補光技術主要適用于商場、商店、辦公樓、走廊等較短距離的監控場景。

而激光補光技術，50-150米為短距離監控范圍、0.5-2公里是較為常見的中遠距離應用，若增強激光功率，還可實現更長距離的監控應用，適用于森林、邊防、海防、廠礦等場所。

芯片核心平衡

芯片在低照度、紅外/激光攝像機的DSP圖像處理上，也起著至關重要的作用，如中電興發、海康威視的微光級低照度攝像機，主要就是依賴DSP芯片來保證低照度畫質的提升，這也在激光、紅外攝像機中同樣得到普遍應用。如日夜模式切換前，要通過伽馬校正，保證圖像準確，平衡3D降噪與自動增益效果；切換后，自動計算紅外畫面亮度，一是智能調節畫面勻和度，另一方面是智能調節紅外/激光燈的強弱，再者還需計算畫質能實時與鏡頭、云臺的變化做圖像匹配。