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攝影機雙雄-- 紅外線與日夜兩用攝影機

由於道路、鄰里甚至觀光景點等監控應用領域日益蓬勃發展,攝影機的安裝環境漸漸由室內拉出室外,只有能克服戶外環境的嚴酷考驗,才能在戶外型應用市場的競爭中立於不敗之地。

為了達到二十四小時能夠有效地監視,再加上多數的犯罪份子都選在夜晚犯案,所以夜視功能普遍被視為很重要的一項功能,而紅外線攝影機與日夜兩用攝影機就是其中代表。

目前日夜兩用型攝影機與紅外線攝影機正是當紅的兩款機型,他們看來功能相仿,但技術原理卻大異其趣,對於使用單位而言,能對此兩項產品的特性多一分了解,採購時就多一分優勢。

這些因素讓專注於夜視型攝影機研發的廠商大發利市,而紅外線攝影機與日夜兩用攝影機的詢問度也漸高。傳統攝影機的市場已經面臨價格競爭的壓力,除了攝影機的售價已透明化、利潤也越來越薄,因此以提昇產品功能來增強市場競爭力,是目前許多攝影機廠商所致力研究的方向。

紅外線攝影機
一般紅外線攝影機是運用人類可見光與CCD可感應光源範圍不同的原理所設計。CCD 是電荷耦合元件 (Charge Coupled Device)的簡寫,能將感測到的光轉換成電荷訊號,加以處理,這是目前以固態影像元件應用在攝影機最尖端的技術。

在一般情況來說,夜間的時候照度較低,攝影機的CCD在這種時候光度不足,必須運用其他方式補足;紅外線攝影機就是運用紅外燈來補足光源,不過由於紅外線攝影機是利用不可見光來拍攝,使用彩色攝影機時,由於紅外線的波長不在可見光譜,且靈敏度低,因此不適合在紅外燈光源下運作,必須運用濾光片過濾光源,只保留不可見光的波長,此時會以黑白畫面呈現。

市面上紅外線攝影機所說的紅外線,其實應稱為近紅外光,大自然有很多紅外光,若依上述的原理,則紅色能量很多,會產生色彩偏差,因此需要一個專門濾紅外光片,讓可見光通過,把紅外線濾掉。

而把紅光濾掉,夜晚就無法進行紅外線辨識,因此另外加了紅外線投光燈的裝置;有了這紅外光的補助後,如果不加特別的濾鏡的情況下,在白天,彩色攝影機得到的成像還是彩色的,而於夜間時,只有紅外光時得到的是黑白的影像。

但仍存在一些問題。晚上投紅外光,到了白天如何轉換回來?多少亮度以下的時候切換呈紅外線?目前紅外線攝影機要如何做到真正的智慧型控制,很多廠商仍有技術上的瓶頸。

採用智慧型紅外線控制以判定波長變化,至什麼程度必須切換,是各家廠商努力的目標。敏通企業目前就研發了一套因應的技術,使攝影機在白天呈現漂亮的色還原,至黃昏暗到一個程度自動投紅外光,至光度逐漸變亮,又慢慢轉換回來,而這些功能全做在一個晶片裡面。

紅外線攝影機與日/夜兩用攝影機最大差異,在於紅外線攝影機有內建或外掛LED燈或鹵素燈,而日夜兩用攝影機則無此建置。有部分日/夜兩用攝影機可以外掛紅外燈,但是除非兩者配合得宜,否則很容易造成CCD鏡頭在判斷照度時的偏差。

日/夜兩用攝影機
日/夜兩用攝影機能受到市場普遍的重視,也是因為它擁有較低的照度感應能力,所以只要是需要24小時全程監控的應用環境都是工程商所推薦的機種。 不過嚴格說起來,日/夜兩用攝影機不能算是某個產品的類別,而是要以功能性去定義,也就是「只要能夠提供日間與夜間良好監視功能」,不論是哪一種攝影機,都可稱做是日/夜兩用攝影機。

當晚上照度是衝突的時候,彩色攝影機的感度比較差,所以雜訊度比較高 ,所以有日/夜兩用攝影機補足這個功能。因此在晚上的時候可跳至黑白的狀況去,把比較暗的地方的色雜訊去掉,增加影像的辨別程度,所以日夜兩用的攝影機白天彩色、晚上轉黑白,目的是把色雜訊去掉而已。

台灣視訊系統廠長潘添瑋解釋,為了要補足某些使用環境的照度不足,所以製造商會把紅外線加進攝影機的功能,有若干方式:前面的濾光鏡是採光譜式的方式,或是機械式的方式去變這個光譜;最好的方式是白天彩色、晚上轉黑白,晚上再用機械式的方式把這個彩色跟黑白去做分別,而光譜式的壞處是色彩會偏。

許潭彬解釋,為了克服技術上的問題,因而開發出紅外線防護罩,攝影機要使用具有IR-CUT的攝影機,如此一來白天的紅外線光譜跑不進來;到夜裡,將濾片移除開時,效果會好於一體型紅外線攝影機,但價格也相對較高。

事實上,不管攝影機的演進如何,能在更低的照度下拍攝畫面,是廠商努力追求的目標。目前有所謂星光級攝影機,在幾近於0的照度下,不需紅外燈等外掛元件,就能夠拍出清晰的影像。

許潭彬補充,若對品質要求比較高的話,建議使日/夜兩用攝影機外加防護罩及IR鏡頭,如此呈現的影像效果最好。要不要裝紅外線要看各別需求,紅外線攝影機大都為可以接受的單價。

他表示,日/夜兩用攝影機大部份都應用在室外,紅外線攝影機室內、室外都有使用。一般來說,一體型紅外線攝影機由於價格較低,因此接受度也較高。但其安裝在戶外時,白天由於接收到紅外線光譜,會影響影像顏色的飽和度,造成顏色失真或色彩較淡。

潘添瑋說,在攝影機加紅外線的做法,老實講最早也是台灣人先做的,在前端在處理的時候都會有霧的問題,不過現在產品成熟了不少,已經很少聽到因為起霧而被退貨的情況。

選購的學問
根據業者表示,紅外線攝影機去年的增長量頗大,大小廠商在內外銷市場反應都不錯。但要如何選購優質的攝影機?惟迪電子總經理阮志道認為,可從照度、解析度以及信噪比等三項來篩選。

攝影機的照度決定能否在極低的光度下拍攝,是目前許多廠商努力的重點;至於解析度,目前DI畫質(720×480)已經是業界追求的新標準。這幾個選項亦可作為夜視型攝影機的選擇標準。

而近年來紅外夜視系統的技術也漸漸地發展,包括鹵素燈的使用壽命變長、 LED的照射距離提高、新技術LED Array的推出也改變紅外光源的特性;此外,紅外專用鏡頭的推出,也解決一些日夜合焦的問題,這些技術的突破也促使了紅外夜視系統更上一層樓。潘添瑋表示,真正好的產品是要跟客戶培養出來共同的需求點,進行協同面的開發,修整後製造出符合工程端需要的東西,推到市場上比較不會有問題。

然而,紅外夜視的規格標準仍相當混亂,如紅外燈的照射距離等規格似乎「僅供參考」。業者表示,其實台灣目前沒有公正單位認證,從最早的電子檢驗中心到後來的光電所,雖然企圖要做一些規範,但是由於審查的產品中,並未將安全產業的類別獨立出來,不論是產品的標準、還是審核的專業,尚未得到業界的普遍認同。

因此工程商在選購的時候,還是得靠個人專業與經驗到各種環境去進行測試,才能確定產品的品質。更令廠商困擾的是,當落實到招標的時候,各廠商將規格表的內容「各自發揮」,形成一種紊亂的狀況。

針對這個困境,若是國家能夠正視國內安全產業在全球的發展,並針對安全產業的工業產品標準,延攬業界具有監視監控威望的專家成為技術審核小組的成員,工程商不但在選購時更有專業依據、招標也會比較客觀,當然更重要的是,製造商行銷全球也會受到國際的肯定。
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