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低照度环境成像技术简析

来源:深圳市凯茉锐电子科技有限公司2025-08-28

照度(Lux)是衡量光照强度的物理单位,指单位面积接收的可见光能量。安防行业中,照度值直接决定摄像机的夜视能力下限。

•微光摄像机:采用像增强器、EMCCD、ICCD/ICMOS等特种成像器件,通过物理级光电转换将微弱光子逐级放大数倍。其工作照度可达 10⁻⁴ Lux以下,直接输出增强后的可见光图像。

•低照度摄像机:基于高灵敏度CCD/CMOS传感器,通过大光圈镜头、低噪电路和软件算法优化成像。工作照度通常在 10⁻²~10⁻³ Lux(月光级至星光级),极限值难突破10⁻⁴ Lux。

最低照度

低照度摄像机最低照度的级别:

0.1Lux:普通级

0.01~0.1Lux:月光级

0.001~0.01Lux:星光级

低于0.001lux:超星光级

0.0005lux:黑光级

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低照度成像的三大支柱

1.ISP图像处理器:画质优化核心

•功能:对前端图像传感器输出的信号做后期处理,处理过程包括线性纠正、噪声去除、坏点去除、内插、白平衡、自动曝光控制等,依赖于ISP技术才能在不同的光学条件下实现较好的现场细节还原,ISP技术在很大程度上决定了摄像机的成像质量。对ISP进行参数调优,包括进行3D降噪、色噪、描边、宽动态、增益、噪声滤波和边缘增强等的处理。

2.硬件协同优化:提升物理感光能力

•光学系统:

大光圈镜头:F1.0光圈进光量是F2.0的4倍(更大的光圈可以提升进光量),采用增透膜+超低色散玻璃;

红外增强:提升传感器对近红外波段(700~1100nm)的量子效率(QE),扩展感光范围;

•传感器革新:

大尺寸高灵敏度传感器:大靶面和堆栈式传感器能有效提升感光能力;

红外增强:选用带近红外增强技术的传感器,能够捕捉到更明亮的画面;

双传感器融合:可见光传感器捕捉色彩 + 近红外传感器采集亮度,通过算法合成全彩图像(如Exview HAD技术);3.AI-ISP:智能算法驱动•深度学习赋能:光谱重建:基于CNN网络从RGB图像中恢复多光谱信息,提升色彩真实性。动态降噪:自适应区分运动目标与背景噪声,在0.001Lux下信噪比较传统算法提升15dB。•模块化集成:优化HDR、RLTM等模块,解决低照度动态范围压缩问题。

结语

低照度摄像机正从“看得见”向“看得清·看得准”演进。随着AI-ISP与传感器技术的发展,未来核心突破将聚焦于极端环境适应性与智能分析前置化,推动低照度成像进入全时全域全彩时代。

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