Apabila aplikasi pengawasan video menjadi semakin pelbagai, pengeluar kamera mesti terus meningkatkan teknologi pengimejan untuk memenuhi permintaan pasaran yang semakin meningkat. Di antara banyak kemajuan, Wide Dynamic Range (WDR) dan Low-Imej Cahaya telah menjadi dua keupayaan penting dalam kamera pengawasan moden.
Pembangunan Teknologi{0}}Ringan Rendah
Berbanding dengan kamera inframerah (IR), yang bergantung pada LED IR untuk pencahayaan, kamera cahaya rendah-menawarkan kelebihan yang ketara. Kamera IR boleh mengalami masalah seperti kemerosotan imej yang disebabkan oleh haba yang dijana oleh LED IR, prestasi inframerah yang lemah dari semasa ke semasa, penukaran siang/malam yang gagal dan butiran terhad dalam imej malam-dan-putih. Sebaliknya, kamera ultra-rendah-boleh menangkap imej yang lebih jelas dalam keadaan pencahayaan yang mencabar, menjadikannya popular dalam aplikasi seperti projek bandar pintar, pemantauan trafik, perbankan dan keselamatan kampus.
Seperti namanya, kamera ultra-rendah-boleh menghasilkan imej yang boleh digunakan dalam keadaan pencahayaan yang sangat rendah. Konsep pengimejan cahaya rendah-dihasilkan semasa era penderia CCD. Teknologi HAD CCD Sony meningkatkan kecekapan pengumpulan cahaya dengan menambahkan kanta mikro-yang dioptimumkan di atas setiap piksel, menghalakan cahaya masuk dengan lebih tepat ke fotodiod. Ini meningkatkan sensitiviti dan kualiti imej dengan ketara dalam-keadaan cahaya rendah.
Walaupun teknologi CCD mendominasi-pengimejan cahaya rendah selama bertahun-tahun, pengehadan pembuatan akhirnya mengehadkan peningkatan selanjutnya. Pengenalan penderia Sony Super HAD CCD telah mendorong prestasi kepada kepekaan "tahap cahaya bintang-". Sementara itu, penderia CMOS berkembang daripada prestasi cahaya rendah-yang awalnya lebih lemah kepada menjadi teknologi pengimejan arus perdana hari ini. Penderia CMOS moden mencapai prestasi cahaya rendah-yang luar biasa melalui dua seni bina utama:-Pencahayaan Sisi Depan (FSI) dan-Pencahayaan Sisi Belakang (BSI).
Depan-Pencahayaan Sisi (FSI)
Dalam penderia FSI, cahaya masuk melalui bahagian hadapan tatasusunan piksel dan melepasi antara lapisan pendawaian logam sebelum sampai ke fotodiod. Struktur ini berprestasi secukupnya dengan piksel yang lebih besar, tetapi apabila saiz piksel terus mengecil, kecekapan pengumpulan cahaya berkurangan. Untuk saiz piksel sekitar 1.1 μm dan ke bawah, kerumitan reka bentuk panduan-cahaya meningkat dengan ketara, mengehadkan peningkatan sensitiviti.
Belakang-Pencahayaan Sisi (BSI)
Teknologi BSI menangani batasan ini dengan membalikkan struktur sensor. Cahaya masuk dari bahagian belakang sensor, membolehkan foton mencapai fotodiod secara langsung tanpa disekat oleh pendawaian logam atau lapisan dielektrik. Reka bentuk ini meningkatkan kecekapan kuantum dan kepekaan cahaya dengan ketara.
Pengeluar penderia sering mendakwa bahawa teknologi BSI boleh meningkatkan-kepekaan cahaya rendah sebanyak lebih kurang 30% berbanding dengan penderia FSI dengan saiz piksel yang sama. Selain itu, BSI membolehkan kawasan penerimaan cahaya-berkesan lebih besar dan kualiti imej keseluruhan yang lebih baik di bawah pencahayaan rendah.
Faktor yang Mempengaruhi-Prestasi Ringan
Prestasi kamera cahaya rendah-bergantung pada lebih daripada sekadar penderia imej itu sendiri. Empat faktor utama mempengaruhi kualiti pengimejan keseluruhan:
1. Prestasi Kanta
Kanta bertindak sebagai mata kamera. Jumlah cahaya yang sampai ke penderia secara langsung mempengaruhi kualiti imej. Keupayaan pengumpulan cahaya lensa-biasanya diwakili oleh nombor-F (nilai-F). Nombor F-yang lebih kecil menunjukkan apertur yang lebih besar dan penghantaran cahaya yang lebih besar.
Memilih kanta yang sesuai adalah penting untuk mencapai prestasi cahaya rendah-yang cemerlang. Ramai pengguna tersalah anggap bahawa mana-mana kanta boleh dipasangkan dengan-kamera cahaya rendah, yang selalunya membawa kepada hasil yang mengecewakan.
2. Teknologi Penderia Imej
Seni bina penderia, termasuk reka bentuk FSI dan BSI, ialah salah satu faktor terpenting yang mempengaruhi-keupayaan pengimejan cahaya rendah. Saiz sensor, saiz piksel, kecekapan kuantum dan ciri hingar semuanya menyumbang kepada prestasi dalam persekitaran gelap.
3. Pemprosesan Isyarat Imej (ISP)
Selain penambahbaikan perkakasan, algoritma pemprosesan imej memainkan peranan penting. Prestasi ISP mempengaruhi pengurangan hingar, kawalan pendedahan, keuntungan analog, keuntungan digital dan peningkatan imej.
Pengeluar yang berbeza melaksanakan strategi penalaan ISP yang unik, menghasilkan perbezaan ketara dalam kualiti imej walaupun menggunakan penderia yang serupa.
4. Algoritma Penukaran Siang/Malam
Tidak seperti kamera inframerah yang bergantung pada photoresistors dan mekanisme pensuisan mekanikal,-kamera cahaya rendah sering menggunakan algoritma berasaskan ISP-untuk menentukan masa untuk menukar antara mod warna dan monokrom.
Algoritma ini menganalisis kecerahan, tahap perolehan dan ciri pemandangan untuk membuat keputusan penukaran pintar. Algoritma-yang direka dengan baik menghalang penukaran yang kerap berhampiran keadaan pencahayaan ambang dan menyumbang kepada pengalaman tontonan yang lebih stabil.
Bagaimana Rendah-Prestasi Cahaya Diukur
Pada masa ini, tiada standard industri yang diterima secara universal untuk mengukur-prestasi kamera cahaya rendah. Pengeluar yang berbeza mungkin menggunakan kaedah dan kriteria ujian yang berbeza.
Pendekatan ujian biasa termasuk:
- Menggunakan kanta F1.2 dengan apertur terbuka sepenuhnya.
- Menggunakan sumber cahaya standard D65.
- Mengurangkan pencahayaan secara beransur-ansur di bawah 0.05 lux.
- Mengekalkan keseragaman kecerahan merentasi sasaran ujian.
- Mengukur tahap pencahayaan di mana resolusi imej kekal kira-kira 70% daripada prestasi biasa.
Apabila menilai-kamera cahaya rendah, ia juga penting untuk dipertimbangkan:
- Tahap hingar imej
- Kestabilan penukaran siang/malam
- Prestasi kadar bingkai di bawah pencahayaan rendah
- Pergerakan kabur dan kesan hantu
- Kejelasan imej keseluruhan
