网络摄像机中的IR-CUT详解

阅读【】 日期【2019-05-14】

自然界存在着各种波长的光线,通过折射人眼能看到不同颜色的光线,这就是光线的波长不同所导致的。其实还有许多光线是人眼看不到的,人眼识别光线的波长范围在320nm-760nm之间,超过760nm的光线人眼就无法见到,比如红外光(波长一般在850nm)等。但是CMOS传感器芯片可以看到绝大部分波长的光线,这样就造成了传感器“看”见的与人眼看见的图像不一样的情形。图像处理算法只针对传感器“看见”的图像处理,因为有一部分光人眼是看不见的,这样处理完的图像人眼看起来就会偏色,比如黑色偏灰,绿色偏紫等。为了纠正这个问题,需要给CMOS传感器戴个“眼镜”,滤除人眼不可见的红外光,达到与人眼看到的图像一致的目的。而晚上因为普遍采用红外灯进行补光,所以在晚上的时候必须要摘掉这个“眼镜”,让红外光透到CMOS表面,达到补光的目的。下面我们从几个方面简单探讨一下这个问题。


1、什么是IR-CUT


    所谓IR-CUT可以简单理解为CMOS的“眼镜”,它包括“镜片”与“眼镜摘除装置”,“镜片”即滤光片,“眼镜摘除装置”即IR-CUT机械结构件。 镜片有2片,一片用于白天滤除红外光,一片用于晚上全透光。2个镜片由IR-CUT马达进行控制,轮流上岗,白天用滤红外片,图像不偏色,晚上用全透片,提高感光度。滤光片在材质上面有玻璃与石英之分,产地有国产与进口之分,一般**的滤光片为了达到最好的效果,都是根据芯片的光谱图来定制滤光片的,滤光片的种种差异导致了比较大的价格差,好的滤光片在图像的清晰度,细腻程度上面均有明显的提升。


IR=infrared=红外线

CUT=滤、减


2、什么情况下需要使用IR-CUT


    IPC网络摄像机一般对图像要求较高,要求白天图像不偏色,晚上用红外灯补光夜视效果好,需要用IR-CUT。


目前CMOS使用场合主要有3种:


1、用在不需要补光的场合,如酒店大堂,24小时便利店等,24小时都是有较充足光源的;


2、用白光灯补光的场合,如道路监控,需要图像始终是彩色的;

3、用红外灯补光的场合,如学校监控、小区监控等,需要补光且需要具有一定的隐蔽性,对周围环境干扰较小。

IPC网络摄像机目前对于第3种场景,是必须要使用IR-CUT的,对于第1种场景,可以考虑选用IR-CUT,以增强色彩的还原度。


3、使用IR-CUT需注意事项


综上所述,使用IR-CUT的场景有2种:

1、不配红外补光灯,比如普通枪机;

2、标配红外补光灯,比如防水枪机;


因为IR-CUT白天的滤光片会完全滤除红外光,所以红外灯对于白天的CMOS来说被完全滤除了,相当于没有红外灯,对于晚上的CMOS来说相当于一个很亮的手电筒进行补光。

所以对于场景1,IPC网络摄像机需要确保环境中没有红外光源,比如别的红外枪机,否则IR-CUT会出现来回反复切换的情况。对于场景2,红外灯需要有一个同步信号输出到CMOS板,以“告知”CMOS板当前红外灯是处于打开启还是关闭的状态,IR-CUT切换与红外灯同步,以防止出现来回切换的情况。


在我们的客户端/WEB软件中,设备配置->摄像机参数配置中有IR-CUT工作模式的选项。是根据红外灯同步切换还是根据亮度自动切换?默认是根据红外灯同步切换,对于没有使用红外灯的场合,需要配置成根据亮度自动切换。


4、使用IR-CUT的特殊要求


使用IR-CUT配红外灯时,必需在灯板上有一个同步信号输出到CMOS板,以“告知”CMOS板当前红外灯是处于打开还是关闭状态,这是目前所有带红外灯配IR-CUT的CMOS都需要的,我们的也不例外。灯板需要输出一个同步信号给我们CMOS板,红外灯不亮输出0V,红外灯亮输出3.3V,不能高于3.3V,否则会烧坏我们的主控板。


5、增强夜视效果技巧

有些客户对夜视效果要求比较高,希望能看得更远,更清楚,下面有几个小的技巧可以参考一下。

1、加大红外灯的功率。这个对提高夜视效果是立竿见影的,比如可以选择多颗阵列灯等;

2、在图像颜色中设置晚上的时间段,同时提高亮度与对比度,可以提高夜视效果; 


3、在摄像机参数中打开电子慢快门等级,可以设置为“强”,或根据需要选择合适的等级。注意:在打开电子慢快门的时候,帧率会有所降低,画面中有大的物体快速移动的时候(如汽车),会出现拖影现象。


6、工作原理


IR-CUT双滤光片切换器对于摄像机的作用,修正白天偏色问题,提升夜晚亮度。IR-CUT双滤光片切换器的原理,IR-CUT双滤光片切换器是由:滤光片(一片红外截止或吸收滤光片和一片全透光谱滤光片) + 动力部分(可以是电磁、电机或其他动力源)构成。自然界存在着各种波长的光线,人眼识别光线的波长范围在320nm-760nm之间, 超过320nm-760nm的光线人眼就无法见到,比如红外光、紫外线等


摄像机的成像元器件CCD或CMOS可以看到绝大部分波长的光线,由于各种光线的参与,摄像机所还原出的颜色与肉眼所见在色彩上存在偏差,为尽力解决色偏问题:现行方案是在CCD前贴一块单层或多层(同时让可见光和红外光通过)双峰滤光片。在白天由于红外及其他杂光进入CCD会干扰色彩还原,如绿色植物变得灰白,红色衣服变淡等等(有阳光室外环境尤其明显);在夜间由于双峰滤光片的过滤作用,使CCD不能充分利用所有光线,噪点及其低照性能难以令人满意。



IR-CUT双滤光片切换器在白天的光线充分时,红外截止滤光片工作,CCD还原出真实彩色,当夜间光线不足时,红外截止/吸收滤光片自动移开,全透光谱滤光片开始工作,使CCD充分利用到所有光线,从而大大提高了低照性能。


 


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