浅谈夜视环境下的图像处理技术

摄像机在白天光线充沛的环境下，要实现高清拍摄轻而易举，然而到了夜晚，如何在低照度、远距离环境下捕捉高清晰度、满足色彩要求的视频，一直以来都是亟待解决的问题，能够高清成像的夜间摄像机也已逐步成为智慧城市、智慧小区、智慧校园建设中不可或缺的一部分。

摄像机低照能力的决定因素：

物理光学和计算成像能力

物理光学能力主要通过镜头、光圈、图片传感器和补光灯等多个硬件维度实现优化：镜头和光圈分别限制了透光和进光能力，而图像传感器通过感光能力，补光灯通过补光能力来加持摄像机低照度能力。

市面上推出的“黑光”、“星光”摄像机，采用了更大的光圈和更灵敏的传感器，比普通摄像机进光量更多、感光更好；但当拍摄对象超出补光灯的极限范围（通常100米以上）的情况下，画面色彩能力、画面质量会直线下降。

计算成像能力通常体现在摄像机的核心处理器的ISP（Image Signal Processing)能力上，通过算力换图像等方式提升摄像机对图像的处理能力，以达到最佳的成像效果。这个也是智能摄像机的产业发展趋势。

“全彩球”——突破夜视图像极致的华为实践

依靠华为日本东京图像研究实验室等组织的长期技术积累，华为推出了摆脱补光依赖、突破夜视图像极致的超微光全彩双目AI球型摄像机，聚焦摄像机低照水平、图像处理等核心技术难题，进一步提升全彩球微光全彩的核心竞争力。

镜头独有设计，提升低照能力

全彩球的镜头采用了双镀膜的设计，在镜头视窗的内部和外部，分别贴了一层AR（Anti-Reflection）膜,有了这两层增透膜，镜头的透光率可以提升5%，达到97%。在视窗的最外层，还有一层AF（Anti-Fingerprint）膜，可以有效降低紫外线的辐射，延长镜头寿命。

镜头镀膜

通常来说，镜头光圈越大，进光量也就越大，低照能力越强，同时光圈会随着焦距的增大逐渐缩小，全彩球使用的F1.0超景深光圈，在镜头拉伸到T端（最远端）时，光圈可以达到F3.8这个数值，同比业界的F4.8，总体进光量提升了46%。

Sensor提升感光灵敏度

感知的信息在通过镜头后，需要有图像传感器—Sensor将光信号转换成电信号，Sensor的感光性能，除了靶面大小以外，感光灵敏度也是很关键的技术点。传统的Bayer传感器采用RGGB的像素阵列，全彩球采用的烛龙超感光Sensor，使用RGBW像素阵列，用白色像素替代部分绿色像素，显著减轻光损耗问题，整体感光灵敏度可以提升75%。

AI能力加持，出色的计算成像能力

全彩球采用的AI ISP(Image Signal Processing)，属于第四代的图像处理技术，利用神经网络深度学习，对不同照度环境图像的反复理解，实现了0拖影、高清晰、智能降噪的视频效果。

针对水利行业等环境复杂、光线不足的场景，全彩球能保持全彩画面，同时能实现图像更细腻、更清晰，大全景和小细节兼顾，运动无模糊，噪声低等特性。可应用在水库、引调水工程、灌区、水文站等多个水利场景，提供全天候全彩画面。

编辑：黄飞