尋找黑暗里的微光 ——AI攝像機暗夜也“出彩”

明亮視界，也有“暗傷”。

如果視界又有一場(chǎng)革命，必將源于A(yíng)I攝像機。因為，世界著(zhù)名的實(shí)驗心理學(xué)家赫瑞特拉實(shí)驗表明：人類(lèi)感官獲取信息83%來(lái)自視覺(jué)，11%來(lái)自聽(tīng)覺(jué)，隨著(zhù)是嗅覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)。而AI自誕生起，自身使命就是讓計算機模擬人類(lèi)去看，加深對圖像、語(yǔ)言、文字的理解。

放置于安防，實(shí)際上安防本質(zhì)就是解決感知問(wèn)題，從傳統四大門(mén)類(lèi)來(lái)看無(wú)一不如此，只是在業(yè)務(wù)深化和市場(chǎng)需求激增中，以感知為核或開(kāi)枝散葉加入平臺與更多分析決策設備。所以，在一眾安防產(chǎn)品設備中，攝像機舉重輕重也占據半壁。

視界即為世界。對于視界，本質(zhì)上也就順理成章是研究感知的問(wèn)題里，從演進(jìn)進(jìn)程來(lái)看，從模擬到看清世界，從感知世界到理解世界。

自從AI攝像機出現，感知與理解世界，就是新的時(shí)代命題。在這命題下，暗夜之界，如何點(diǎn)亮？是最大難題。.

01.

暗夜之傷與AI之能

其實(shí)對于“光”的24小時(shí)監控所需，最早在2005年基于DPS技術(shù)的寬動(dòng)態(tài)智能攝像機，以PIXIM最新的DPS技術(shù)應用到光線(xiàn)高需求場(chǎng)景中，在彼時(shí)引發(fā)行業(yè)大猜想。24小時(shí)全天候全彩監控，真有可能。

直到，2014年，高清和智能并行發(fā)展，由安訊士“覓光者”技術(shù)的提出，星光智能攝像機，而被行業(yè)知曉。從2014年起星光級低照成像技術(shù)開(kāi)始發(fā)展，并逐步成熟，越來(lái)越多的公司都推出了各種款型的高清星光級攝像機。而國內首個(gè)星光級攝像機由天地偉業(yè)2015年推出，產(chǎn)品的色彩還原、細節顯示、微光表現力各項指標都很出眾。

隨之，視界中，超星光、黑光、AI超微光、寬光譜全彩等，接踵而至，解決的就是夜間全彩的問(wèn)題。

那暗夜之傷，“傷”在哪里？千行百業(yè)與萬(wàn)千場(chǎng)景，可能需求有個(gè)性化，但對于夜間不失幀的全彩需求，共性很多，以執法部門(mén)為例，因為他們對于夜間全彩，是剛需。

黑夜為案件高頻時(shí)段，昏暗環(huán)境極易掩蓋交通違法和犯罪行為，夜間光線(xiàn)不足，導致監控采集圖像普遍存在亮度低、對比度低、顏色失真、細節缺失等問(wèn)題，因而如何獲取真實(shí)有效的夜間圖像，特別是人臉、車(chē)牌等關(guān)鍵信息，始終是困擾執法部門(mén)一大難題。

看AI攝像機的夜間之能，需要從5個(gè)關(guān)鍵要素上做能力提升，方可勝任夜間需求。

圖像傳感器

AI攝像機產(chǎn)品要實(shí)現夜間對于光的改進(jìn)技術(shù)，首先是傳感器的選擇。眾所周知，同樣尺寸的圖像傳感器，像素越高，分配到每個(gè)像素的感光面積就小，低照效果就越差；拿200萬(wàn)像素的高清攝像機來(lái)說(shuō)，如果使用與30萬(wàn)像素模擬攝像機同樣大小的傳感器，那平均每一個(gè)像素的感光面積只有模擬攝像機的1/8，其高清畫(huà)質(zhì)在夜間反而會(huì )更加慘不忍睹。

記者在之前接觸思特威、格科微等CIS芯片企業(yè)交流時(shí)，他們也談到，對于夜間能力的考量，是傳感器最大難題，因為場(chǎng)景千變萬(wàn)化。所以，AI攝像機的夜視能力較強，一般會(huì )采用靶面尺寸較大的成像傳感器：相同像素的攝像機，靶面尺寸越大，每個(gè)像素吸收到環(huán)境中的光線(xiàn)就會(huì )越多；單位面積的進(jìn)光量，是體現傳感器夜視性能的決定因素。

充裕經(jīng)濟的算力

簡(jiǎn)單粗暴的比拼算力，已經(jīng)毫無(wú)意義。算力是AI的基礎，但目前的算力仍然在一個(gè)價(jià)格高位，也算是一種稀缺資源。選擇經(jīng)濟合適又剛剛好的算力，是解決AI夜視全彩能力時(shí)，不可能考量的重要因素。

價(jià)格太高，甲方難以接受也難以普及，算力太低又無(wú)法與AI夜視能力適配。比如：自卡口，承載的是公安和交通雙重訴求，既能作為布控也能作為交通執法，所以甲方對于24小時(shí)不失幀的夜間全彩能力，極為看重。

而目前市場(chǎng)方案有AI超微光和棱鏡方案。棱鏡方案其實(shí)就是紅外補光的環(huán)?？?，主要采用雙sensor的多光譜融合技術(shù)。一個(gè)sensor感可見(jiàn)光，通過(guò)LED白光補光獲取彩色幀，一個(gè)sensor感紅外光，通過(guò)紅外氣體曝閃補光獲取紅外幀，然后雙幀進(jìn)行融合生成車(chē)輛+人臉抓拍圖片。

灰度信息通過(guò)彩色路灰度信息和紅外路灰度信息加權融合，色度信息由彩色路色度信息對應融合后的灰度信息進(jìn)行拉升，達到提升信噪比和低照度能力，以降低對白光補光的要求。

但是不同材質(zhì)對可見(jiàn)光和紅外光的反射特性不一致，融合后容易引起偏色問(wèn)題。為此，棱鏡方案，漸微勢薄，而如果要以AI超微光來(lái)做卡口應用，算力就是稀缺資源了，因為需要AI降噪之術(shù)，弱化光線(xiàn)依賴(lài)；AI增強之術(shù)，提升畫(huà)面能力，這需要極大算力支撐，目前業(yè)界有支持20T的澎湃算力應用于智慧卡口中。

增強算法

使用相同的處理芯片，也不一定就能取得同樣的降噪、增益效果。以降噪為例，降噪處理不當，會(huì )造成圖像嚴重的霧感、拖影、細節損失等現象。

而對于伽馬數值設置，過(guò)高會(huì )使畫(huà)面的對比度增強、畫(huà)面變暗、畫(huà)質(zhì)通透，但會(huì )丟失細節；數值設置過(guò)低，又會(huì )使圖像變亮、細節增加，但是畫(huà)質(zhì)通透度變差。所以即使基于相同的硬件平臺，產(chǎn)品的最終效果也各有不同，這其中就體現了不同廠(chǎng)家的研發(fā)實(shí)力。

大光圈鏡頭

鏡頭是攝像部件的重要組成部份，它在夜間技術(shù)應用上的作用是為攝像機聚焦被攝目標的光線(xiàn)，這里的夜間技術(shù)應用與技術(shù)關(guān)鍵在于鏡頭的口徑越大其進(jìn)光量也會(huì )越大，也就是鏡頭光圈的增大可有效提升進(jìn)光量，從而使攝像機獲得理想的低照度效果，來(lái)保障技術(shù)性能。

以超大光圈鏡頭為例來(lái)看，一些廠(chǎng)家以高品質(zhì)的玻璃鏡片和塑膠鏡片混合的結構模式，通過(guò)理論計算鏡片的相對位置關(guān)系，合理補償不同溫度下的熱脹冷縮效益，確保產(chǎn)品的分辨率和高低溫穩定性，實(shí)現了F1.0大光圈，保證在夜晚下畫(huà)面細節仍能很好的展現，逆光也清晰。

記者在評測宇瞳鏡頭中發(fā)現，他們1/1.8＂系列及1/2.7＂系列超星光鏡頭采用大光圈設計，光圈系數可以達到F1.0，光圈可達到F1.0，微光昏暗環(huán)境下，無(wú)需近紅外燈補光，可實(shí)現全彩成像。像面明亮清晰，似在白天使用，其夜間全彩能力，能接近2K水準。

多維融合

感知是一切智能的基礎，要全天候、全天時(shí)、全域化、全場(chǎng)景的感知，需要融合。比如前不久華為行業(yè)感知發(fā)布會(huì )就將光纖、雷達融合，進(jìn)而感知很多在夜間之前無(wú)法完成之事。

當然，一些象濾光片、自動(dòng)增益、數字降噪等一些輔助性技術(shù)就不再闡述，只有將以上強化，AI攝像機才是真正的智慧之眼和暗夜精靈。

02.

尋找黑暗里的光，黑夜也“出彩”

黑夜給了黑色的眼睛，為了尋找光明。追光而上，AI攝像機夜間全彩，解決傳統夜間監控方案普遍顏色細節喪失、清晰度不高、目標識別困難、圖像亮度低、噪點(diǎn)多等問(wèn)題。根據公安部權威數據統計：接近70%的犯罪都發(fā)生在夜間，從晚上7點(diǎn)到次日凌晨5點(diǎn)是犯罪事件的高發(fā)期，黑夜成了罪犯份子的天然保護傘。

AI智能攝像機是否可以在超低照度下實(shí)現全彩監控，行業(yè)里都在尋找光明，通過(guò)大靶面、大光圈、AI圖像增強、智能定性補光等技術(shù)，極大的提升產(chǎn)品低照度能力以及有效的降低光污染。

在滿(mǎn)足業(yè)務(wù)要求的同時(shí)，滿(mǎn)足環(huán)保補光要求，實(shí)現真正的環(huán)保以及高質(zhì)量抓拍圖像，圖像還原性好，不偏色；也有企業(yè)以雙圖像傳感器分別感知色彩與亮度，圖像融合后，可以實(shí)現微弱光照環(huán)境下的彩色視頻輸出，無(wú)需借助暖光燈補光即可還原現場(chǎng)畫(huà)面的色彩及細節，雙攝像頭會(huì )根據現場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行學(xué)習校準。

同時(shí)，在攝像機本地即可實(shí)現人形、車(chē)形檢測、越界告警與區域入侵告警等智能功能，極大地提升了告警信息的實(shí)用性和準確性，幫助用戶(hù)實(shí)現智能化的安全管理。

當然，?？岛茉缜暗暮诠鈹z像機就是采用雙Sensor架構，基于人眼仿生學(xué)原理，顛覆傳統成像理念，優(yōu)化對畫(huà)面色彩和亮度的處理能力；SpecEX雙光融合，?？档募夹g(shù)人員在當時(shí)告訴記者，這雙光融合能有效提升夜間低照度環(huán)境的監控效果，實(shí)現出色的彩色圖像視覺(jué)體驗；也有一些企業(yè)為夜間“出彩”，采用幽光級技術(shù)。

該技術(shù)指在微弱光或者完全黑暗的情況下可以清楚顯示圖像的超級監控產(chǎn)品。由于成本高，目前只應用在高端產(chǎn)品上。

點(diǎn)亮黑暗視界，這是一個(gè)技術(shù)性革命，打開(kāi)暗夜之界，讓視界大放異彩，以夜間全彩照亮每一個(gè)角落與遠方。