隨著新技術(shù)和伴隨的問(wèn)題出現(xiàn),有的廠家高瞻遠(yuǎn)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(lái)新功能、新應(yīng)用;有的廠家則見(jiàn)招拆招不斷解決伴隨的問(wèn)題,以提高性能,從而推動(dòng)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(wèn)題
看得更多、看得更清、看得更遠(yuǎn)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(shù)術(shù)語(yǔ)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(guò)了從膠片相機(jī)到網(wǎng)絡(luò)IP監(jiān)控,從標(biāo)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(shù)?,F(xiàn)在的電子警察已經(jīng)達(dá)到了500萬(wàn)像素的圖像水平,可以預(yù)見(jiàn)更高分辨率的系統(tǒng)將會(huì)誕生。但是,更高分辨率也會(huì)帶來(lái)新問(wèn)題。
提高分辨率有二種途經(jīng),第一種是增大攝像機(jī)感光靶面的尺寸,如1/1.8英吋攝像機(jī);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(diǎn)。
1、如果以增大感光靶面來(lái)提高分辨率,則常規(guī)型鏡頭不能選用,攝像機(jī)的普適性會(huì)降低,適應(yīng)大像面的鏡頭需要重新研制,使鏡頭和系統(tǒng)整體成本會(huì)提升,但也無(wú)可否認(rèn),圖質(zhì)改善較明顯;
2、如果不增大感光靶面,而以縮小像素尺寸來(lái)提高分辨率,會(huì)帶來(lái)以下問(wèn)題:鏡頭分辨率足夠高,為保障分辨率,會(huì)增大鏡頭通光量,必然帶來(lái)鏡頭景深的降低。對(duì)實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō),使監(jiān)控場(chǎng)景的后景變得不夠清晰。因像素點(diǎn)縮小,感光性能下降,這樣就需要強(qiáng)化補(bǔ)光來(lái)增加環(huán)境照度,且不說(shuō)光污染,工程成本也大幅增加,整體可靠性也會(huì)降低。
低照度下成像
低照度下能清晰成像,低照度下能對(duì)高速飆車等快速移動(dòng)物體清晰成像是電子警察的重要性能追求。目前應(yīng)對(duì)方法是通過(guò)補(bǔ)光來(lái)提高環(huán)境照度。
現(xiàn)有的技術(shù)水平下,預(yù)期可行的方案主要有以下幾種:
1、降可見(jiàn)光補(bǔ)光。這是最簡(jiǎn)單的解決方式,主要是采用閃光燈或常亮燈或者高頻燈對(duì)所需要拍攝的路段進(jìn)行局部的亮度提高,以此來(lái)提高攝像效果,達(dá)到可以清晰成像;但是可見(jiàn)光補(bǔ)光會(huì)有嚴(yán)重的問(wèn)題,無(wú)論是何種補(bǔ)光,都會(huì)給駕駛員帶來(lái)視覺(jué)影響。如閃光燈突然閃光,會(huì)給駕駛員帶來(lái)瞬間的視覺(jué)刺激,或產(chǎn)生瞬時(shí)性失明,如此時(shí)有緊急情況,駕駛員會(huì)很難做出正確及時(shí)的判斷,這是卡口拍照的國(guó)標(biāo)中禁用的原因。再如常亮燈,往往會(huì)選用功率比較大的,也會(huì)給駕駛員帶來(lái)強(qiáng)烈的炫目感,同樣會(huì)給交通帶來(lái)極大的隱患?,F(xiàn)在的電子警察系統(tǒng),在補(bǔ)光上已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)程度,高檔強(qiáng)補(bǔ)光燈的價(jià)格甚至高達(dá)每只數(shù)千元,一套電子警察系統(tǒng)要配多個(gè)補(bǔ)光燈,其直接成本和維護(hù)成本都非常高,而系統(tǒng)的性能還會(huì)隨著補(bǔ)光燈性能的衰減而出現(xiàn)降低。
2、降低照度攝像機(jī)。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(dá)到HDR的效果,以擴(kuò)大攝像機(jī)的動(dòng)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(wú)法解決較低照度下的成像問(wèn)題。因?yàn)殓R頭的光圈不夠大,進(jìn)光量少而無(wú)法更大程度的改善,而這樣做的代價(jià)是圖像處理的負(fù)擔(dān)較大,尤其是隨著分辨率的提高,圖像處理的工作量會(huì)以幾何倍率增加。目前,用圖像處理實(shí)現(xiàn)HDR功能的主要還是應(yīng)用在分辨率不是很高的攝像機(jī)中;
3、降大光圈大景深鏡頭。大光圈鏡頭帶來(lái)更大的通光量是解決低照度難題比較好的方法,同時(shí)也能改善高速車輛成像時(shí)圖像拖尾明顯的問(wèn)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(shí)際應(yīng)用中,為了能看清路口一定范圍內(nèi)的車輛,包括對(duì)面信號(hào)燈而需要有較大的景深,為了達(dá)到這樣的景深,鏡頭的光圈往往要調(diào)到F/#=4.0。而在實(shí)際應(yīng)用中,無(wú)論是F/#=4.0或F/#=1.4,都無(wú)法滿足低照度環(huán)境下對(duì)通光量的要求。更大的通光量,同時(shí)又具有較大景深的鏡頭是應(yīng)用中的首選。但是從傳統(tǒng)光學(xué)角度來(lái)說(shuō),或從理論上講是不可能的,即大光圈或說(shuō)大的通光量,必然會(huì)帶來(lái)景深較短的結(jié)果。而世界首創(chuàng)的EIDOF技術(shù)在光圈景深聯(lián)合延拓方面為這個(gè)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(dá)到F/#=1.0,而景深能夠?qū)崿F(xiàn)大于F/#=4.0的鏡頭的景深的效果。在這樣的指標(biāo)下,這個(gè)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(shù)的鏡頭+低照度攝像機(jī)。在未來(lái),可以預(yù)見(jiàn)的是應(yīng)用EIDOF技術(shù)的鏡頭和低照度攝像機(jī)的結(jié)合,這樣的系統(tǒng)將會(huì)極大地解決行業(yè)對(duì)低照度成像的需求,同時(shí)能提供大景深的性能,預(yù)計(jì)這樣的技術(shù)搭配或?qū)⑹切袠I(yè)應(yīng)用最佳的解決方案。
大景深成像
隨著高清的發(fā)展趨勢(shì),在分辨率提高的基礎(chǔ)上,就使得電子警察系統(tǒng)有能力獲得更多的信息。
同時(shí)就會(huì)給鏡頭端帶來(lái)更多的需求,需要提供盡可能大的景深范圍,應(yīng)包含中心車道至邊緣車道,包含近端的車牌及遠(yuǎn)端的交通信號(hào)指示燈。一般來(lái)說(shuō),為保證景深都采用減小光圈的方法,常用的設(shè)置是把F/#設(shè)置在4.0以獲取景深,這又極大地?fù)p失了通光量。
隨著更高分辨率的提出,更小的像素點(diǎn),同時(shí)又希望得到更大的光圈,這就使得如今對(duì)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(xué)成像的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)突破,在保證景深范圍的基礎(chǔ)上更好地實(shí)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(qiáng),電子警察系統(tǒng)對(duì)于細(xì)節(jié)要求的精準(zhǔn)程度也在不斷提高,為了能對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)有較好的精準(zhǔn)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(lái)越顯得是必須的了。
在目前的行業(yè)應(yīng)用中,成像系統(tǒng)的幾何畸變是非常普遍的,對(duì)顏色畸變更是關(guān)注很少