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监控镜头高清大靶面化 产业选型关键分析

近年来,宽带的发展更是促进了安防网络化这一趋势。而监控镜头技术随着安防大潮的发展,也为摄像机实现网络化带来了新的变革。而镜头的变革最明显的体现在两个方面:高清化和大靶面化。镜头迎新变革,那么,新的镜头选型如何进行?

监控镜头新变革

众所周知,网络化、高清化、智能化是近几年视频监控发展主要的三大趋势。整体安防行业的发展,无论是在应用上如智能交通、平安城市、银行系统、公检法系统、其他专业行业系统,甚至民用系统如社区、楼宇等,还是在技术发展上都以此趋势为主要的演进方向。

1、镜头高清化为网络化“擦亮眼睛”

随着宽带中国战略在“十二五”期间被强化,国家也针对网络带宽提速进行了一系列的改革,这些变化也将加快安防网络化的进程,安防行业的网络化已经由一种概念化的需求逐渐变成了一种实实在在的硬性需求。许多中国安防厂家经过这几年的摸索与努力,网络化产品已呈雨后春笋般的态势走上了新一代安防产品的竞争舞台。

而在安防监控产品网高清化、网络化、智能化的三大趋势中,智能视频分析,需要高清化的视频来支持更丰富和更准确的分析结果。监控图像的质量决定了对监控前端提供的视频画质的高要求,提供的原始视频源越清晰,提供的细节越多,可供分析的数据图像越有价值,最后分析的结果越准确,越智能。

而为了使高清摄像机能够得到最好的表现,使用高品质的百万像素的镜头将显得非常重要。超音速AVENIRETOKU精工镜头是高清镜头的一个代表,从中我们可以看到的是,光学图像的质量是整体图像质量的一个关键因素,作为百万像素网络摄像机的“眼球”,百万像素镜头可以为整个图像提供高对比度,锐度和明锐度。而非百万像素镜头就无法完全展现百万像素传感器的高分辨率,特别是在图片的边缘。

2、大靶面高清镜头成趋势,助力网络化

一个图像上像素的多少通常决定了图像的分辨率,更多的像素意味着更高的分辨率。相对于普通镜头,百万像素镜头对监视图像的画面显示更加细腻,细节部分展现良好,不会出现图像模糊现象。

而在网络化、数字化的时代,监控对高清的追求使得摄像机对靶面的尺寸要求越来越高。一般来说,感光器件的面积越大,感光性能越好,信噪比越低,成像效果越好。而为了提升画面质量,高清网络摄像机产品往往采用大靶面的感光芯片。

CMOS是用在半导体工业上常用的MOS制程,这意味着它可以一次整合周边全部设施于单晶片中,节省加工晶片所需负担的成本和良率的损失,在各种靶面尺寸的制作上,相比CCD常规的1/2"、1/3"靶面,尺寸的选择更灵活。

随着CMOS芯片尺寸更加灵活,导致镜头的选配越来越难,如1/2.5"靶面的摄像机,一不小心就选择了1/3"靶面的镜头,导致四周图像不清晰,或出现“暗角”。

然而大部分镜头厂商还沿用的是模拟时代的尺寸标准,比如1/2"和1/3"靶面的产品。但深圳超音速AVENIRETOKU精工镜头早已经走在高清镜头的前沿。适时推出了大靶面的镜头,

使用镁光Aptina五百万MT9P031I12STC型号的CMOS芯片靶面尺寸是1/2.5",使用这些芯片的摄像机在配置高清镜头时,如果采用1/3"镜头,将会使得画面产生“暗角”。可以选用AVENIRETOKU精工的SSV2808GNBIRMP镜头,1/2.5"的尺寸,匹配此类CMOS芯片,无“暗角”产生。如果是1/1.8"感光芯片的摄像机在配置高清镜头时,若采用1/2"的产品,或多或少可能会出现暗角的情况。因此客户选择配置时,尽量采用的是1/1.8"的镜头,如SV1040IRMP镜头。

镜头选型关键分析

近几年,高清监控概念被炒得沸沸扬扬。除了我们比较常看到的城市监控、智能楼宇、银行监控等领域,海事监控、森林防火监控都在关注高清监控系统。似乎只要提到监控系统,让人立即想到的就是高清。那么高清监控真的能够带给我们高清的体验吗?在成像过程中起到关键作用的镜头,又有那些容易忽略的问题?

1、大靶面设计对摄像机的适应程度高

目前高清产品为了提高画面性能,往往采用大靶面的感光芯片。往往这些摄像机在配置镜头时,就会遇到许多困惑。大部分镜头厂商生产的镜头还是沿用过去模拟时代的尺寸标准,即1/2"和1/3"的产品。而市场上摄像机的规格实际情况多采用以下两种:

采用大于1/3"而小于1/2"的产品:例如1/2.5",1/2.7",1/2.8"。这些摄像机在配置高清镜头时,如果采用1/3"镜头,将会使得画面产生“暗角”。因此目前1/3"的高清镜头尤其是电动变焦镜头几乎成了鸡肋。在这种应用中,用户采用的均是1/2"以上的产品。例如KOWA的7.5-127mm产品。

采用大于1/2"的产品:例如1/1.8",2/3"。采用1/1.8"感光芯片的摄像机在配置高清镜头时,如果采用1/2"的产品,或多或少可能会出现暗角的情况。因此客户选择配置时,尽量采用的是1/1.8"的镜"头。这样可以保证不至于出现暗角的情况。对于大于1/1.8"的规格,则应该选择2/3"或者1"等规格的产品。

2、镜头采用ED镜片是关键

常用的监控市场,我们更多地采用的是定焦或者手动变焦的镜头,因为监控距离较近,一般采用的镜头焦距在50mm以内。这种场景对镜头的防色散性能几乎没有要求。但一旦采用了电动变焦镜头来对较远目标的监控,色散问题就凸显出来(色散是可见光中的各种波长的光经过镜头折射后会出现焦点偏移,表现在图像上就是物体边缘有蓝色或者红色的色条)。原来在模拟监控系统,由于像元尺寸较大,色散的问题不是很突出,只有在配置300mm焦距以上的情况下才会表现出来。而进入高清时代,在常用的120mm焦距段的电动变焦镜头,已经比较明显的可以看到这个问题。这就在材质和镀膜精度上对镜头有了更高的要求。配合的摄像机清晰度越高,镜片材质对成像效果的影响越发明显。

3、大口径设计是关键

那么是不是采用ED镜片的镜头就能完全解决远距离监控的问题呢?通常我们把720p以上清晰度输出的图像成为高清图像。而根据市场的自由选择,大多采用的是1080p的输出格式。在远距离监控领域,用户希望用高清监控系统来提高画面的像素,进而更加清晰的观看远距离目标。而根据我们实际经验,采用高清系统观看,非但没有使得画面清晰度提成,反而画面的色彩还原能力、清晰度均大幅衰减,输出图像的清晰度比D1画质还要差,甚至还不如模拟摄像机。在焦距拉长时,画面变成了黑白画面,清晰度严重下降,图像效果比相同镜头配合日立超低照度摄像机的效果还要差。出现这种情况其实并不难理解。我们现在采用的高清摄像机大多采用的是CMOS芯片,照度性能只能达到0.5Lux。而长焦镜头在焦距变化的过程中,光通量也会随之变化,焦距越长,光通量越差。当焦距拉长到最大值时,光通量减到最弱。虽然是白天,但对于摄像机来说,相当于面前被遮挡,只留了很小的孔透过光。在这种情况下,普通高清摄像机就会因为照度不够出现画面质量衰减。

总之,对于高清成像系统,相对于成熟的模拟监控系统,还有很多不为人重视的技术细节。而细节决定成败,优秀的成像系统会考虑的更多。随着高清系统的逐渐普及,高清镜头的选择将更加理性,同时随着需求的旺盛,将反过来推动产品的不断升级、发展。

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责任编辑:刘晓蔚