P-iris:精确的镜头光圈控制技术

简介

精确光圈控制技术是瑞士的安讯士和日本的 Kowa公司联合开发的一种自动、精确的镜头光圈控制技术。P-iris,P就是precise(adj.精确的,准确的)。它采用步进电机和软件来精确控制镜头光圈。
该技术克服了常规自动光圈镜头的缺点,通过改进了对比度、清晰度、分辨率和景深,使图像效果达到最优。

在光线充足的情况下,精确光圈控制技术会限制镜头光圈大小,以免在光圈过小时引起图像模糊(衍射)。这样在可以自动控制光圈的同时避免了衍射,这在室外视频监控应用中具有极大的价值。

光圈的作用

P-iris技术的核心是通过后端软件来驱动步进电机,已达到精确控制光圈的目的。为了更好的理解P-iris,我们先要了解镜头的光圈。
镜头的光圈主要来调节镜头通光孔或开口的大小,以此来控制进入镜头的光量的多少,这样就可以正确地曝光图像了。这样在光线充足的场景里,图像不会太亮,同时在环境比较暗时,图像不会太黑。
另外一方面,光圈的大小还会影响图像的景深。光圈越小,景深越长。光圈越大,景深越短。长的景深在一些监控场景里显得特别重要,比如狭长的通道或者停车场。
景深
光圈和景深的关系
同时较小的光圈意味着更好的图像锐度,这是因为光圈小,光学误差就少。
光圈小不是总是好的。上面说过,光圈太小,容易引起衍射,使图像模糊。在室外比较明亮的监控场景里,使用DC自动光圈镜头时,这种情况比较常见。如果图像传感器尺寸一定,分辨率越高,像素越多的sensor,衍射的影响越大。

常规的镜头光圈控制技术的缺陷

常规的镜头光圈控制方式主要为固定光圈,手动光圈以及自动光圈。自动光圈分为DC驱动或者视频驱动,核心是通过外部光线的强弱来自动控制光圈的大小。
在室内应用场景里,手动或者固定光圈镜头可能是合适的,因为光线情况一定,不会有大的变化,没必要经常调整光圈大小。
在室外,光线实时变化的场景里,我们选用自动光圈镜头。随着光线的变化,镜头光圈自动调整变化,变大或者变小。上面分析过,这个过程中镜头的景深也随之不断变化,但摄像机不清楚镜头光圈的具体位置,无法随着景深的变化适时调整镜头与传感器之间的距离,以保持最好的聚焦点,使图像聚焦清楚。此时我们就需要P-iris镜头技术了。

P-iris工作原理

P-iris是通过控制P-IRIS镜头中的步进电机动态精确的控制光圈大小,主要目的是设置最佳光圈位置,以便大部分镜头中心及效果最佳的部分得到使用,在此位置光学误差大大减小,从而提高图像质量。
P-iris需要与增益和曝光时间相配合来管理光线的微小变化从而进一步优化图像质量,使最佳光圈位置保留尽可能长的时间。但超过增益和曝光时间的调节能力时,P-IRIS再调节光圈到不同位置。
P-iris控制方法及步骤

重新定义视频质量

下面两张效果对比图反映了使用P-iris镜头的优势。
更好的景深

更好的图像锐度

自动光圈镜头连接器定义

下面图片展示了DC驱动自动光圈镜头,视频驱动自动光圈镜头,P-iris光圈镜头,i-CS光圈镜头连接器的定义。
自动光圈镜头连接器接口定义

参考资料:

  1. 百度百科–光的衍射
  2. 安讯士精确光圈 (P-Iris)
  3. 安讯士白皮书:P-Iris
  4. P-Iris (Precise Iris)
  5. 视频:What is P-IRIS?
  6. P-Iris (Precise Iris)
  7. 深入理解图像信号处理器 ISP
  8. Pin layout Auto Iris connector

   题图来源:AXIS

5 回复

引用通告 & 通告

  1. 网络摄像机说道:

    […] i-CS镜头及 P-iris:精确的镜头光圈控制技术 […]

  2. […] 常见的自动光圈镜头有DC驱动,视频驱动,P-iris,i-CS等。详细的接口定义可以参阅:P-iris:精确的镜头光圈控制,i-CS镜头 。 […]

  3. […] 按光圈按照光圈可分为固定光圈和可变光圈。可变光圈又可以分为手动调节光圈和自动光圈。自动光圈镜头有视频驱动,DC驱动,P-iris,i-CS等种类。 […]

  4. 景深说道:

    […] 这章主要讨论镜头的景深,关于镜头的其他参数可以参见镜头一节。镜头的景深是个重要概念,影响了视频成像的效果和好坏,实际应用中,P-iris镜头,i-CS镜头都有通过控制景深来更好的呈现图像成像效果的,这个算是景深这个概念在安防领域的一个应用案例。实际中,摄影等静态拍照的应用中可能更关注景深,后面会说到。 […]

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谈笑有鸿儒,
往来无白丁。

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