監(jiān)控攝像機(jī)電子快門應(yīng)用現(xiàn)狀及技術(shù)解析
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(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)動場景,這樣即使丟幀也基本看不出來。
高速電子快門可以讓攝像機(jī)清晰地拍攝高速運(yùn)動的物體。普通攝像機(jī)在拍攝高速或者快速運(yùn)動物體時會產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象,這是因為,普通攝像機(jī)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(jī)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(shí)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(yùn)動就是清晰的。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,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(yùn)動軌跡是清晰的但是較為暗淡,同時,當(dāng)?shù)孛娴碾姶啪€圈感受到車輛超速時,把此信號反饋給補(bǔ)光燈,補(bǔ)光燈瞬間點(diǎn)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(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(bǔ)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(yùn)動的物體時,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)動過程,非常適于拍攝人員跑步或者車輛行進(jìn)畫面。
自動光圈效果
自動電子快門還能實(shí)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(yīng)的如果光圈開得過大,進(jìn)光量過多,造成畫面很亮,那么自動電子快門就會自動調(diào)節(jié)到快速狀態(tài),減少CCD的實(shí)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(jī)
目前市面上成熟的寬動態(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)首先用正常快門速度對場景曝光。這時,由于正常快門速度較慢,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(jī)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(jī)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(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就會產(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,而這恰恰正是寬動態(tài)攝像機(jī)適宜的應(yīng)用場合。
評論