光源是影响视频安防监控图像质量的重要因素

□ 文/孙家华

视频安防监控图像（以下简称监控图像）的质量取决于两大因素，一是监控设施，其中摄像机的质量是关键。二是光源，光源也是影响监控图像质量的一大重要因素。可以想像如是没有良好的光源照射，即使再好的摄像机和监控设施，也形成不了理想的图像。以夜间使用的红外摄像机为例，它是以被监控目标的红外热幅射成像的，没有色彩，图像信息就满足不了安防监控要求。所以说，在视频安防监控系统建设中要想获得理想的监控图像，或者说图像能起到预期的安防监控效果，就需要在选择高端摄像机和配备相应的监控设施的同时，还必须保证安防监控范围内具有良好的光源照射，尤其是夜间光源照射的质量直接影响到监控图像质量。监控设施和光源照射是决定监控图像质量的两个重要因素，两者缺一不可，甚至即使其中一个稍差些，也会影响到监控图像的质量。

现在的问题是，在视频安防监控系统的建设中，工程设计、施工单位甚至包括工程建设单位往往注重的是监控设施特别是对摄像机的质量要求，却忽略了对夜间的补光问题的研究，往往只是为了提高夜间监控照明，简单和随意地选用一些常用的照明装置，并没有去认真研究应该配置怎样的光源进行补光更合适的问题。目前安防监控工程建设中常用的补光照明装置有白织灯、红外灯、日光灯、LED灯等装置。事实表明，采用这些常用的补光照明装置提供的光源，对监控图像的质量影响较大，特别是色彩还原性较差，夜间的监控图像多数达不到理想的安防监控要求。

安防监控系统是需要我们每天24小时实时监控的，白天依靠自然太阳光照射（指天气能见度较好的天气），监控图像的质量一般不会出现大的问题，但是到了夜间，图像的质量就完全取决于或者很大程度上取决于监控范围内的光源照射情况。实践表明，安装了补光灯，采取了补光措施后，补光灯的光源性质如果越是接近白天自然光，监控图像所显现的目标特征的真实感就越强，而一旦补光的光源达不到白天自然光的技术特征，夜间的监控图像就会出现各种问题，如光源的光谱窄，就会产生被监控目标显色性差的问题、光源照度不均匀，就会造成图像的各部位亮度不均匀问题、光源有眩光，就会产生图像的光雾问题、光源有频闪，就会造成图像中移动目标标的拖尾、不连续、重影问题，等等。这也是为什么我们总感觉目前夜间的监控图像即使采取了补光措施，但多数仍然达不到像白天自然光照射下一样的监控效果的主要原因。那么，作为安防监控的补光灯的光源应该达到什么要求，才能确保监控图像能获得像白天自然光照射下一样的效果呢，本人认为：

图像色彩的还原性要好

简单地看的见或者看得清被监控的目标是远远不够的，其视频效果不但要清楚，更要求看得真。所谓看得真，就是指在夜间补光光源的照射下，监控图像能真实地还原或者说复现被监控目标的所固有色彩。在光学上是用“显色指数”的数据来衡量。高显色性照明光源是获得高质量图像的前提和必要条件，而低显色性照明光源会导致被监控目标的图像失去真实性，又比较模糊。标准照明体的显色指数为100，一般认为照明光源显色指数＞80时属于色彩还原性较好的光源，＞90属优质光源，而目前我们常用的LED灯的显色指数略＞70，日光灯的显色指数在50—60。要想获得高显色性照明光源，关键要看光源的光谱（或色温），光谱宽的，显色性高，光谱窄的，显色性低。要想获得理想的监控图像，光源的光谱特性一般应达到2700—6500K要求。

监控区域内的照度要均匀

如果监控范围内的光源照度不均匀，会造成监控图像的亮度不匀， 有的部位因为照度过高，造成图像的个别部位偏白，甚至形成光雾，而有的部位又因为照度不足，造成监控图像的个别部位偏暗，甚至是漆黑一团。这是当前夜间监控图像经常会产生的问题，从而严重地影响了我们对被监视目标的识别、寻找和跟踪。所以，在选用夜间的补光灯时，要求补光灯的光线照射是漫射型的光源，使光线在监控范围内照射比较均匀，所显现的目标层次更丰富和柔和，而一些光线照射方向性较强的灯具不宜作为安防监控夜间用的补光源。要解决好夜间监控范围内光线照射的均匀问题，就要达到在面积为20×10米的监控区域内的任意点照度均≥3LX。而现在常用LED补光灯达不到此要求。

监控图像的一致性要好

所谓监控图像的一致性，是指监控图像的空间和时间的一致性，其中监控图像的空间一致性尤为重要。在这里监控图像的空间一致性主要是指，在夜间被监视目标不管出现在哪个场所或部位，监控图像所显现的同一个活动目标的特征都应一样，包括其色差、灰度等级、外形特征等都应一致。而图像的时间一致性，是指任何时间段里监控图像所显现的目标特征都应保持一样，特别是夜晚和白天，其光源的照射变化也不应使目标的图像色差发生较大的变化。在安防监控中，一旦所显现的目标特征因光源的问题出现随空间或时间的变化而变化的情况时，会直接影响到被监视目标的快速识别，甚至导致被跟踪目标的丢失。所以要求光源的一致性要求好，不管夜间补光灯源安置什么地方以及在什么时间段里，其图像所显现的同一个目标特征都应基本保持一致，这样可以避免发生不必要的误判和错判。有利于对被监控目标的跟踪和搜索。

补光灯要能耗小、寿命长

目前视频安防监控系统已经作为维护社会治安，保护人民生命、财产安全，打出各类犯罪活动的有力武器，为此各地、各部门在一些需要加强安全防范的地方和部门普遍安装了监控设施，其数量之多，应用之广，规模之大是前所未有的。而为了保证夜间监控图像的质量，必须要在有摄像机地方安装补光灯，提高监控范围内的环境照度，在这种情况下，补光灯的能耗和寿命也是必须要考虑的问题，因为即使补光灯的光源质量再好，但如果其能耗大或寿命短，带来的使用成本高后，用户就有可能不选择使用它。所以，在选用补光灯时既要考虑到光源本身的质量也要考虑其能耗和寿命。同样，也只有补光灯的光源质量好，又具有节能和寿命长的特点时，才能被社会和广大用户所接收和应用。据悉，现在好的补光灯，不仅光源质量好，其功率因素＞0.98，寿命可达60000小时。

近年来，视频安防监控技术发展很快，视频安防监控系统的前端、传输、终端都有了更高端的产品和设备，监控图像质量尤其是白天的图像质量因此有了很大的提高,但如上所述，夜间图像质量问题不是仅靠监控设备所能解决的，夜间图像的质量仍然提高和改进不多。所以，重视和推广应用高质量的补光灯，进一步提高夜间监控区域内补光光源的质量，是摆在每个技防工程设计施工单位和工程建设单位面前迫切需要解决的问题，同时，在广大社会用户中大力宣传夜间监控图像对安防的重要性，以及研制和开发出更多更好的适合于夜间安防监控用的补光源也是势在必行。

附：各种补光灯光源下的图像