黑暗中也能够“看见”的三大技术

Andres Vigren

在保障经营场所的安全时,我们面临挑战性光照条件的情况并不少见,当我们无法获得人工光源时尤其如此。不过,有些技术让我们即使在黑暗中也能轻松保护自己的周界。

假设你需要监控偏远地区的关键基础设施,例如:沙漠中间的石油和天然气设施。那么你可以安装和运行足够数量的人工光源,让你即使在夜间也能够看得非常清楚,但是这样的投资对于企业来说太过昂贵,会占用本可用于其他方面的资源。

然而值得庆幸的是,监控技术已不像二十年前那样有赖于光照。下文列举的三种技术,让你即使在最为恶劣的光照条件下,也能够记录清晰而详细的视频。

为方便你理解这些技术的工作原理,让我们先来了解一下可见光摄像机和人眼在黑暗中为什么难以看见的原因。

全都是因为光子

光由称为光子的基本粒子组成,光子得名于古希腊语单词phos,意为“光”。我们的眼睛天生对光子敏感,它们可以记录光子的存在,而我们的大脑则根据眼睛采集的信息绘制图像。可见光摄像机的工作方式与之相同。

但是,光子的波长范围很广,人类和可见光摄像机只能看到其中大约400-700纳米(nm)的一小部分。当光线很弱或几乎没有时,可以到达传感器的光子就会更少,因此大脑和可见光摄像机计算机就没有足够的信息来绘制详细的图像。

我们下文即将说明的技术,使得摄像机能够优化传感器采集光子形式的信息的方式,其方法包括:增强通过少量光子创建图像的能力,将视觉扩大到更宽的波长范围,或者调节传感器的曝光时间。

  • 觅光者

顾名思义,觅光者技术对于弱光线区域中的少量可见光光子非常敏感。得益于极其敏锐的传感器和精心调校的图像处理功能,采用觅光者技术的摄像机能够在极弱的光线条件下拍摄全彩色的图像。

实际上,这些摄像机在弱光线条件下辨别色彩的能力优于人眼,当图像用于取证目的时,这一点显得尤为重要。色彩越真实,识别对象的机会就会越大。

之所以能够有这样的效果,是因为这些摄像机整合了一套光学组件,包括:高品质的镜头,针对监控进行了优化的自定义图像传感器,以及嵌入片上系统的数字图像处理算法。

  • 慧视

觅光者技术非常适合弱光线条件,但是当你需要在完全黑暗的环境中保障某个区域的安全时,你选用的技术就必须能够扩展摄像机可以捕捉的光子的波长范围。这就需要慧视红外照明技术,即OptimizedIR,其中IR代表红外(InfraRed)。

能够利用红外光成像的摄像机具有所谓的“日夜转换功能”,或者称为“日夜转换摄像机”,也就是说它们在白天利用可见光来创建图像,但是当光线减弱时,夜间模式便会触发,于是摄像机的灵敏度扩展至红外光谱。

此时,摄像机既可以利用自然的红外光,例如月光,也可以利用人造的红外光,例如白炽灯泡和专用红外光源发出的红外光。专用红外光源可以其内置于摄像机,以备不时之需。红外光生成的视频不是彩色,而是各种灰色。

  • 猎影

我们已经了解了在弱光和黑暗条件下能够看见的摄像机,但是如果你必须应对同一帧画面中同时存在极亮和极暗区域的情况,那该怎么办呢?例如,隧道和停车场。在这些情况下,你可能会被迫仅针对其中一种区域优化设置,而放弃另外一种区域中的重要细节。

当图像曝光不足或曝光过度时,我们都会无法识别其中的物体和人员。最适合这种情况的技术是宽动态范围猎影技术(Forensic Wide Dynamic Range),该技术解决问题的方式是采用多重曝光等级,增强对比度,以及利用先进的算法来降噪和增加图像信号。

回到光子这个问题上,猎影技术可以确保摄像机不会从较亮的区域采集太多的光子,同时减少较暗的区域因为光子浓度低而产生的噪声。这样,你就可以将摄像机放置在所需的任何位置,而无需担心光照的问题。

实际应用

了解某种技术的最好方式,是看它在实际场景中的表现。例如,2018年,洛克希尔学区希望升级其校园视频监控系统,同时推进其节能降耗的工作。可持续发展是洛克希尔总体战略的重要组成部分,因为它不仅可以节省纳税人的钱,而且还可以减少学校的碳足迹。

洛克希尔学区的管理团队确定,“校园断电”的方法可以有效地遏制犯罪和节约能源。但是,黑暗校园中记录的传统视频质量可能成为问题,并会降低识别作恶者的效率。为了解决这个问题,洛克希尔安装了配备觅光者和慧视技术的摄像机,以应对极端的照明挑战。

在不牺牲安全保障的前提下,学校成功维持住了校园断电的做法。实际上,学校建筑物的安全得到了增强,各种事件发生的次数有了减少,同时还节省了大量的电耗。

另一方面,猎影技术对于巴西BH国际机场也是至关重要,因为它保障了2019年新建航站楼的安全。新航站楼将该机场的旅客容量翻了一倍还要多,从每年1000万增加到了2200万。该项目投资超过2.6亿美元,其中包括扩大停机坪和新建停车场,并要求在这些地方安装更多的安防系统。监控停机坪的技术挑战之一是处理混凝土地面产生的反射,但是这个问题通过采用宽动态范围猎影技术得到了解决。

超越可见光

技术使得摄像机超越了人眼的表现,能够以最优的方式引导其镜头捕获光子。无论你是需要在弱光或完全黑暗的环境中实施监控,还是必须应对同一画面存在完全不同曝光需求的情况,我们都已经为你开发出了相应的技术,并且我们每年还在研究和改进更多的技术。想要进一步了解这些重要的技术吗?

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