隨著新技術和伴隨的問題出現(xiàn),有的廠家高瞻遠矚,從電子警察的根本環(huán)節(jié)采取措施,引入新概念,新產(chǎn)品,從而帶來新功能、新應用;有的廠家則見招拆招不斷解決伴隨的問題,以提高性能,從而推動著電子警察產(chǎn)品的大發(fā)展。
性能的不斷提高及其衍生的問題
看得更多、看得更清、看得更遠是電子警察類安防監(jiān)控永恒的追求。
更高的分辨率
在技術術語中,清晰度就是圖像的空間分辨率,成像系統(tǒng)的分辨率是由CCD/CMOS傳感器的分辨率和鏡頭的分辨率中的低者決定的。
從90年代初至今的20年間,電子警察走過了從膠片相機到網(wǎng)絡IP監(jiān)控,從標清到高清的歷程,并不斷地向更高的清晰度而努力革新技術?,F(xiàn)在的電子警察已經(jīng)達到了500萬像素的圖像水平,可以預見更高分辨率的系統(tǒng)將會誕生。但是,更高分辨率也會帶來新問題。
提高分辨率有二種途經(jīng),第一種是增大攝像機感光靶面的尺寸,如1/1.8英吋攝像機;第二種,不增大感光靶面,而在常規(guī)的1/2"、1/3"的感光靶面上縮小像素尺寸,以增加像素點。
1、如果以增大感光靶面來提高分辨率,則常規(guī)型鏡頭不能選用,攝像機的普適性會降低,適應大像面的鏡頭需要重新研制,使鏡頭和系統(tǒng)整體成本會提升,但也無可否認,圖質改善較明顯;
2、如果不增大感光靶面,而以縮小像素尺寸來提高分辨率,會帶來以下問題:鏡頭分辨率足夠高,為保障分辨率,會增大鏡頭通光量,必然帶來鏡頭景深的降低。對實際應用來說,使監(jiān)控場景的后景變得不夠清晰。因像素點縮小,感光性能下降,這樣就需要強化補光來增加環(huán)境照度,且不說光污染,工程成本也大幅增加,整體可靠性也會降低。
低照度下成像
低照度下能清晰成像,低照度下能對高速飆車等快速移動物體清晰成像是電子警察的重要性能追求。目前應對方法是通過補光來提高環(huán)境照度。
現(xiàn)有的技術水平下,預期可行的方案主要有以下幾種:
1、降可見光補光。這是最簡單的解決方式,主要是采用閃光燈或常亮燈或者高頻燈對所需要拍攝的路段進行局部的亮度提高,以此來提高攝像效果,達到可以清晰成像;但是可見光補光會有嚴重的問題,無論是何種補光,都會給駕駛員帶來視覺影響。如閃光燈突然閃光,會給駕駛員帶來瞬間的視覺刺激,或產(chǎn)生瞬時性失明,如此時有緊急情況,駕駛員會很難做出正確及時的判斷,這是卡口拍照的國標中禁用的原因。再如常亮燈,往往會選用功率比較大的,也會給駕駛員帶來強烈的炫目感,同樣會給交通帶來極大的隱患?,F(xiàn)在的電子警察系統(tǒng),在補光上已經(jīng)達到相當程度,高檔強補光燈的價格甚至高達每只數(shù)千元,一套電子警察系統(tǒng)要配多個補光燈,其直接成本和維護成本都非常高,而系統(tǒng)的性能還會隨著補光燈性能的衰減而出現(xiàn)降低。
2、降低照度攝像機。這方面有很多高科技公司都在探索,尤其是用圖像處理的原理達到HDR的效果,以擴大攝像機的動態(tài)范圍,力圖解決或者緩解低照度難題,雖已取得了一定的效果,但還是無法解決較低照度下的成像問題。因為鏡頭的光圈不夠大,進光量少而無法更大程度的改善,而這樣做的代價是圖像處理的負擔較大,尤其是隨著分辨率的提高,圖像處理的工作量會以幾何倍率增加。目前,用圖像處理實現(xiàn)HDR功能的主要還是應用在分辨率不是很高的攝像機中;
3、降大光圈大景深鏡頭。大光圈鏡頭帶來更大的通光量是解決低照度難題比較好的方法,同時也能改善高速車輛成像時圖像拖尾明顯的問題。目前行業(yè)內(nèi)常用的鏡頭是f=16,其最大光圈是F/#=1.4,但是在電子警察的實際應用中,為了能看清路口一定范圍內(nèi)的車輛,包括對面信號燈而需要有較大的景深,為了達到這樣的景深,鏡頭的光圈往往要調到F/#=4.0。而在實際應用中,無論是F/#=4.0或F/#=1.4,都無法滿足低照度環(huán)境下對通光量的要求。更大的通光量,同時又具有較大景深的鏡頭是應用中的首選。但是從傳統(tǒng)光學角度來說,或從理論上講是不可能的,即大光圈或說大的通光量,必然會帶來景深較短的結果。而世界首創(chuàng)的EIDOF技術在光圈景深聯(lián)合延拓方面為這個矛盾的解決提供了可行性方案。就目前的產(chǎn)品iLens?1610能夠達到F/#=1.0,而景深能夠實現(xiàn)大于F/#=4.0的鏡頭的景深的效果。在這樣的指標下,這個鏡頭的通光量大約是目前具相同景深的鏡頭的16倍。由此,極大地緩解了行業(yè)內(nèi)既要低照度又要大景深成像的需求。但這方案是不是終極解決方案,還需拭目以待。
4、降EIDOF技術的鏡頭+低照度攝像機。在未來,可以預見的是應用EIDOF技術的鏡頭和低照度攝像機的結合,這樣的系統(tǒng)將會極大地解決行業(yè)對低照度成像的需求,同時能提供大景深的性能,預計這樣的技術搭配或將是行業(yè)應用最佳的解決方案。
大景深成像
隨著高清的發(fā)展趨勢,在分辨率提高的基礎上,就使得電子警察系統(tǒng)有能力獲得更多的信息。
同時就會給鏡頭端帶來更多的需求,需要提供盡可能大的景深范圍,應包含中心車道至邊緣車道,包含近端的車牌及遠端的交通信號指示燈。一般來說,為保證景深都采用減小光圈的方法,常用的設置是把F/#設置在4.0以獲取景深,這又極大地損失了通光量。
隨著更高分辨率的提出,更小的像素點,同時又希望得到更大的光圈,這就使得如今對于鏡頭端需求愈發(fā)明顯,更大的光圈以及更大的景深都是發(fā)展的必然,這就要求鏡頭端在傳統(tǒng)光學成像的基礎上實現(xiàn)突破,在保證景深范圍的基礎上更好地實現(xiàn)高清晰度。
零畸變需求
隨著高清的發(fā)展以及分辨能力的不斷增強,電子警察系統(tǒng)對于細節(jié)要求的精準程度也在不斷提高,為了能對事故現(xiàn)場有較好的精準的幾何記錄和顏色記錄,低畸變甚至零畸變的成像系統(tǒng)就越來越顯得是必須的了。
在目前的行業(yè)應用中,成像系統(tǒng)的幾何畸變是非常普遍的,對顏色畸變更是關注很少