黑暗中也能夠“看見”的三大技術

By Andres Vigren | 2月9, 2024 11月7, 2019 | 技術創新, 新聞動態 0 comments

在保護經營場所的安全時，我們面臨許多挑戰性光照條件的情況，特別是當我們無法獲得人工光源時。不過，有些技術讓我們即使在黑暗中也能輕鬆保護自己的周界。

假設你需要監控偏遠地區的關鍵基礎設施，例如：沙漠中間的石油和天然氣設施。那麼你可以安裝和運作足夠數量的人工光源，讓你即使在夜間也能夠看得非常清楚，但是這樣的投資對於企業來說太過昂貴，會佔用本可用於其他方面的資源。

然而值得慶幸的是，監控技術已不像二十年前那樣有賴於光照。下文列舉的三種技術，讓你即使在最為惡劣的光照條件下，也能夠記錄清晰而詳細的影像。

為方便你理解這些技術的運作原理，讓我們先來瞭解一下可見光攝影機和人眼在黑暗中為什麼難以看見的原因。

全都是因為光子

光由稱為光子的基本粒子組成，光子得名於古希臘語單詞phos，意為“光”。我們的眼睛天生對光子敏感，它們可以記錄光子的存在，而我們的大腦則根據眼睛採集的資訊繪製影像。可見光攝影機的運作方式與之相同。

但是，光子的波長範圍很廣，人類和可見光攝影機只能看到其中大約400-700奈米（nm）的一小部分。當光線很弱或幾乎沒有時，可以到達感測器的光子就會更少，因此大腦和可見光攝影機電腦就沒有足夠的資訊來繪製詳細的影像。

我們下文即將說明的技術，使攝影機能夠優化感測器採集光子形式的資訊的方式，其方法包括：增強通過少量光子創建影像的能力，將視覺擴大到更寬的波長範圍，或者調節感測器的曝光時間。

尋光者

顧名思義，尋光者技術對於弱光線區域中的少量可見光光子非常敏感。得益於極其敏銳的感測影和精心調校的影像處理功能，採用尋光者技術的攝影機能夠在極弱的光線條件下拍攝全彩色的影像。

實際上，這些攝像機在弱光線條件下辨別色彩的能力優於人眼，當圖像用於取證目的時，這一點顯得尤為重要。色彩越真實，識別物件的機會就會越大。

之所以能夠有這樣的效果，是因為這些攝影機整合了一套光學元件，包括：高品質的鏡頭，針對監控進行了優化的自訂影像感測器，以及內建系統的數位影像處理演算法。

最佳化紅外線

尋光者技術非常適合低光線條件，但是當你需要在完全黑暗的環境中保障某個區域的安全時，你選用的技術就必須能夠擴展攝影機可以捕捉的光子的波長範圍。這就需要最佳化紅外線照明技術，即OptimizedIR，其中IR代表紅外線（InfraRed）。

能夠利用紅外光線成像的攝影機具有所謂的“日夜轉換功能”，或者稱為“日夜轉換攝影機”，也就是說它們在白天利用可見光來創建影像，但是當光線減弱時，夜間模式便會觸發，於是攝影機的靈敏度擴展至紅外線光譜。

此時，攝影機既可以利用自然的紅外光，例如月光，也可以利用人造的紅外光，例如白熾燈泡和專用紅外光源發出的紅外光。專用紅外線光源可以其內建於攝影機，以備不時之需。紅外光生成的影像不是彩色，而是各種灰色。

鑑識WDR

我們已經瞭解了在低光和黑暗條件下能夠看見的攝影機，但是如果你必須應對同一幀畫面中同時存在極亮和極暗區域的情況，那該怎麼辦呢？例如，隧道和停車場。在這些情況下，你可能會被迫僅針對其中一個區域優化設定，而放棄另外一個區域中的重要細節。

當影像曝光不足或曝光過度時，我們都會無法識別其中的物體和人員。最適合這種情況的技術是鑑識寬動態範圍技術（Forensic Wide Dynamic Range），該技術解決問題的方式是採用多重曝光等級，增強對比度，以及利用先進的演算法來降噪和增強影像信號。

回到光子這個問題上，鑑識ＷＤＲ技術可以確保攝影機不會從較亮的區域採集太多的光子，同時減少較暗的區域因為光子濃度低而產生的雜訊。這樣，你就可以將攝影機放置在所需的任何位置，而無需擔心光照的問題。

實際應用

瞭解某種技術的最好方式，是看它在實際場景中的表現。例如，2018年，洛克希爾學區希望升級其校園影像監控系統，同時推進其節能降耗的工作。可持續發展是洛克希爾總體戰略的重要組成部分，因為它不僅可以節省納稅人的錢，而且還可以減少學校的碳足跡。

洛克希爾學區的管理團隊確定，“校園斷電”的方法可以有效地遏制犯罪和節約能源。但是，黑暗校園中記錄的傳統影像品質可能成為問題，並會降低識別作惡者的效率。為了解決這個問題，洛克希爾安裝了配備尋光者和最佳化紅外線技術的攝影機，以應對極端的照明挑戰。

在不犧牲安全保障的前提下，學校成功維持住了校園斷電的做法。實際上，學校建築物的安全得到了增強，各種事件發生的次數有了減少，同時還節省了大量的電耗。

另一方面，鑑識ＷＤＲ技術對於巴西BH國際機場也是至關重要，因為它保障了2019年新建航站樓的安全。新航站樓將該機場的旅客容量翻了一倍還要多，從每年1000萬增加到了2200萬。該項目投資超過2.6億美元，其中包括擴大停機坪和新建停車場，並要求在這些地方安裝更多的安防系統。監控停機坪的技術挑戰之一是處理混凝土地面產生的反射，但是這個問題通過採用寬動態範圍獵影技術得到了解決。