詳解網路攝像機中的IR-CUT

【原文：http://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/51312273】

自然界存在著各種波長的光線，通過折射人眼能看到不同顏色的光線，這就是光線的波長不同所導致的。其實還有許多光線是人眼看不到的，人眼識別光線的波長範圍在320nm-760nm之間，超過760nm的光線人眼就無法見到，比如紅外光（波長一般在850nm）等。但是CMOS感測器晶片可以看到絕大部分波長的光線，這樣就造成了感測器“看”見的與人眼看見的影象不一樣的情形。影象處理演算法只針對感測器“看見”的影象處理，因為有一部分光人眼是看不見的，這樣處理完的影象人眼看起來就會偏色，比如黑色偏灰，綠色偏紫等。為了糾正這個問題，需要給CMOS感測器戴個“眼鏡”，濾除人眼不可見的紅外光，達到與人眼看到的影象一致的目的。而晚上因為普遍採用紅外燈進行補光，所以在晚上的時候必須要摘掉這個“眼鏡”，讓紅外光透到CMOS表面，達到補光的目的。下面我們從幾個方面簡單探討一下這個問題。

1.      什麼是IR-CUT

        所謂IR-CUT可以簡單理解為CMOS的“眼鏡”，它包括“鏡片”與“眼鏡摘除裝置”，“鏡片”即濾光片，“眼鏡摘除裝置”即IR-CUT機械結構件。 鏡片有2片，一片用於白天濾除紅外光，一片用於晚上全透光。2個鏡片由IR-CUT馬達進行控制，輪流上崗，白天用濾紅外片，影象不偏色，晚上用全透片，提高感光度。濾光片在材質上面有玻璃與石英之分，產地有國產與進口之分，一般**的濾光片為了達到最好的效果，都是根據晶片的光譜圖來定製濾光片的，濾光片的種種差異導致了比較大的價格差，好的濾光片在影象的清晰度，細膩程度上面均有明顯的提升。

IR=infrared=紅外線
CUT=濾、減

2.      什麼情況下需要使用IR-CUT

        IPC網路攝像機一般對影象要求較高，要求白天影象不偏色，晚上用紅外燈補光夜視效果好，需要用IR-CUT。
        目前**CMOS使用場合主要有3種：

•         1）用在不需要補光的場合，如酒店大堂，24小時便利店等，24小時都是有較充足光源的；

        2）用白光燈補光的場合，如道路監控，需要影象始終是彩色的；
        3）用紅外燈補光的場合，如學校監控、小區監控等，需要補光且需要具有一定的隱蔽性，對周圍環境干擾較小。
        IPC網路攝像機目前對於第3）種場景，是必須要使用IR-CUT的，對於第1）種場景，可以考慮選用IR-CUT，以增強色彩的還原度。

3.       使用IR-CUT需注意事項
綜上所述，使用IR-CUT的場景有2種：
1）  不配紅外補光燈，比如普通槍機；
2）  標配紅外補光燈，比如防水槍機；
因為IR-CUT白天的濾光片會完全濾除紅外光，所以紅外燈對於白天的CMOS來說被完全濾除了，相當於沒有紅外燈，對於晚上的CMOS來說相當於一個很亮的手電筒進行補光。
所以對於場景1），IPC網路攝像機需要確保環境中沒有紅外光源，比如別的紅外槍機，否則IR-CUT會出現來回反覆切換的情況。對於場景2，紅外燈需要有一個同步訊號輸出到CMOS板，以“告知”CMOS板當前紅外燈是處於開啟啟還是關閉的狀態，IR-CUT切換與紅外燈同步，以防止出現來回切換的情況。

在我們的客戶端/WEB軟體中，裝置配置->攝像機引數配置中有IR-CUT工作模式的選項。是根據紅外燈同步切換還是根據亮度自動切換？預設是根據紅外燈同步切換，對於沒有使用紅外燈的場合，需要配置成根據亮度自動切換。

4.       使用IR-CUT的特殊要求

使用IR-CUT配紅外燈時，必需在燈板上有一個同步訊號輸出到CMOS板，以“告知”CMOS板當前紅外燈是處於開啟還是關閉狀態，這是目前所有帶紅外燈配IR-CUT的CMOS都需要的，我們的也不例外。燈板需要輸出一個同步訊號給我們CMOS板，紅外燈不亮輸出0V，紅外燈亮輸出3.3V，不能高於3.3V，否則會燒壞我們的主控板。

5.       增強夜視效果技巧
有些客戶對夜視效果要求比較高，希望能看得更遠，更清楚，下面有幾個小的技巧可以參考一下。
1）加大紅外燈的功率。這個對提高夜視效果是立竿見影的，比如可以選擇多顆陣列燈等；
2）在影象顏色中設定晚上的時間段，同時提高亮度與對比度，可以提高夜視效果； 

3）在攝像機引數中開啟電子慢快門等級，可以設定為“強”，或根據需要選擇合適的等級。注意：在開啟電子慢快門的時候，幀率會有所降低，畫面中有大的物體快速移動的時候（如汽車），會出現拖尾現象。

6.  工作原理

IR-CUT雙濾光片切換器對於攝像機的作用
修正白天偏色問題，提升夜晚亮度。
IR-CUT雙濾光片切換器的原理
IR-CUT雙濾光片切換器是由：濾光片（一片紅外截止或吸收濾光片和一片全透光譜濾光片） + 動力部分（可以是電磁、電機或其他動力源）構成。
自然界存在著各種波長的光線，人眼識別光線的波長範圍在320nm-760nm之間， 超過320nm-760nm的光線人眼就無法見到，比如紅外光、紫外線等

攝像機的成像元器件CCD或CMOS可以看到絕大部分波長的光線，由於各種光線的參與，攝像機所還原出的顏色與肉眼所見在色彩上存在偏差，為盡力解決色偏問題：現行方案是在CCD前貼一塊單層或多層（同時讓可見光和紅外光通過）雙峰濾光片。在白天由於紅外及其他雜光進入CCD會干擾色彩還原，如綠色植物變得灰白，紅色衣服變淡等等（有陽光室外環境尤其明顯）;在夜間由於雙峰濾光片的過濾作用，使CCD不能充分利用所有光線，噪點及其低照效能難以令人滿意。
IR-CUT雙濾光片切換器在白天的光線充分時,紅外截止濾光片工作，CCD還原出真實彩色，當夜間光線不足時，紅外截止/吸收濾光片自動移開，全透光譜濾光片開始工作，使CCD充分利用到所有光線，從而大大提高了低照效能。
IR-CUT雙濾光片切換器好壞區分
IR-CUT的好壞來自於三個方面：
1、濾光片
2、動力驅動部分
3、控制電路

工作原理
在攝像機的鏡頭前，內建一個全光譜透鏡薄膜，由一個微電子電機驅動。
當CMOS/CCD感光晶片吸收到自然界的各種波長前，雙濾光片根據偵測到的實際光線，阻擋/放行通過鏡頭的光線，使CMOS/CCD能夠得到最恰當的成像光線，這樣後期得到的影象就能得到一個最佳值，當然也得到一個最佳畫面。這一切都是自動進行，不需要人工干預哦！

擴充套件：

1. 什麼是濾光片
能衰減光強度，改變光譜成分或限定振動面的光學零件。
2. 為什麼需要濾光片
失焦，偏色，摩爾紋，夜間靈敏度等問題。
3. 需要什麼樣的濾光片
白天濾除紅外線，晚上全光譜透過，白天晚上均偏光修正。
4. 怎樣得到濾光片
濾光片引數（依商家不同而不同）：材料，尺寸，入射角，
中心波長，半高寬，峰值透過率，截止深度通光口徑，應用領域等。

網路攝像機的工作原理：

網路攝像機首先採集影象,然後把採集到的影象資訊轉換
成光電訊號。這些光電訊號隨之被網路攝像機從模擬訊號轉換成
數字訊號，經過壓縮處理後然後被傳送到網路上。 攝像機鏡頭
採集影象到感測器（CCD/COMS)。在這些影象訊號到達感測器之
前要先通過濾光片，過濾掉一些紅外光，使得只有合適的光線才
可以最終被顯示出來。感測器之後把這些由光訊號組成的信轉化
成電訊號。然後，這些電訊號被轉換為數字訊號在網路上進行傳
輸。