摄像机选型的案例分析
有网友咨询一个关于摄像机选型的问题，觉得很有代表性，同时综合性很强，整个分析过程中用到的很多基础知识具有普遍性，如果融会贯通，能解决实际安防项目中摄像机选型的很多问题。在这里和大家分享下。
问题
使用4K分辨率的摄像机，安装在户外，用来观察最远300米外的野生动物。最好能星光全彩，同时完全黑暗的夜晚可以使用红外补光。
网友的思路
网友的想法是从sensor着手，主要考虑SONY的几款4K的sensor，考察他们的低照性能和感红外性能。于是他找了SONY如下几款Sensor，比较他们的QE，以期找到合适的sensor。
他考虑的几款sensor分别是：
- IMX415: ½.8′,1.45µm,8.29MP,Starvis,DOL HDR,90fps
- IMX485: 1/1.2′,2.9µm,8.29MP,Starvis,DOL HDR,90fps
- IMX334: 1/1.8′,2.0µm,4K,Starvis,DOL HDR,60fps
- IMX515: ½.8′,1.45µm,8.46MP,Starvis,DOL HDR,61fps
（以上可参考：安防图像传感器sensor，SONY sensor官网）
这4款SONY sensor的QE如下图：
如上图，在850nm红外感光性能方面，明显IMX515最好，达到了0.95左右。
值得注意的是，以上4款sensor都是SONY的Starvis 系列，SNR1s值分别是：IMX415,0.52;IMX485,0.18;IMX334,0.33;IMX515,0.76。
关于SNR1s，SONY Starvis可以参考阅读 Starvis星光全彩摄像机技术，SNR1s值越小表示此款sensor的低照性能越优越。
综上，低照效果从强到弱依次是：485，334，415，515
感红外效果从强到弱依次是：515，415，485，334
我的思路
影响摄像机成像效果以及最后监控效果的因素很多。
- sensor是其中很重要的一个。需要注意的是sensor的近红外感光能力和低照性能之间没有必然的联系。也就是说低照性能好的感红外性能不一定是最好的。
换句话说，靶面越大的sensor，一般低照性能越好，但是其感红外性能不一定最优秀。可以参考上面的QE图及对应的SNR1s值以及SONY 官网相关sensor参数。 - 硬件方面，除了sensor，编码处理芯片也需要关注，尤其是ISP芯片。另外不同厂家，技术积累不一，图像3A控制方面能力也会影响图像效果。
- 镜头光圈。光圈越大，进光量越多，低照效果越好。但是需要注意光圈越大，景深越小，聚焦清楚的前后场景可能会很小。另外要兼顾晚上红外效果，可见光和红外光导致同一场景下焦点不一致，采用日夜镜头为好。
- 滤光片。要兼顾白天的色彩，晚上感红外效果，所以采用IR-CUT可切换滤光片。
- 补光灯。采用红外补光灯。一般用850nm和940nm，对隐蔽性没要求，使用850nm为好。940nm的隐蔽性更好，但是效果没850nm好。另外普通红外最远距离一般200米左右。夜视要能达到300米，最好采用激光红外补光。激光红外灯一般最远可以达到500米。
- 镜头焦距。300米外看清楚动物活动情况。我们可以根据DORI标准，即满足我们要求的像素在整个画面所在的比例来计算使用多大焦距镜头（水平，垂直，对角线角度多大）。我在 从像素密度考虑摄像机选型 一文中有详细介绍过DORI标准及相应的计算方法和工具。
我们假设需要侦测观察的野生动物和人体差不多，高度1m，宽度2m。这样要满足我们观察的需求，只要要有25 PPM(pixels per meter)即可。详细标准可参考上面提到的 从像素密度考虑摄像机选型 一文。
有了上面的知识铺垫，我们来计算多大焦距镜头可以满足我们300米外观察野生动物的需要。
摄像机像素4K（3840X 2160），安装高度3米，动物高度1米，动物距摄像机距离300米。
如果使用1/1.8靶面的摄像机，摄像机镜头焦距14.2mm能满足我们的要求，此时目标分辨率是25.6ppm，水平视角是28.4°，视场角宽度是150.2米。
如果我们选用不同靶面的摄像机计算，⅓靶面时需要焦距9.5mm，⅔靶面时需要17.4mm。这样选用一个常用的4.7-94mm, 20倍光学镜头即可满足要求。在此案例中不建议用定焦镜头，动物是活动的，监控场景前后景深很大。当然可以做成移动侦测，然后镜头焦距跟随自动变焦，使观察的动物始终处于监控画面的中心。
以上可以根据需要，适当提高选型所用的像素密度标准，选用更大焦距的镜头。
欧盟EN62676-4:2015、EN50132-7:2012标准
更多标准可以参考 从像素密度考虑摄像机选型 一文。
- 其他方法。比如海康的采用双sensor架构的ColorVu系列。（是否可行，还可以讨论。存疑！）
