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上海警方的公開數(shù)據(jù)顯示，監(jiān)控?cái)z像頭 2017 年幫助他們抓捕了 6000 名犯罪嫌疑人，破案率大大提高，可見(jiàn)在公共場(chǎng)所的攝像頭是一大破案法寶。根據(jù)咨詢公司 IHS Markit 2016 年的數(shù)據(jù)，中國(guó)共裝有 1.76 億個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭。其中公安系統(tǒng)掌握著 2000 萬(wàn)臺(tái)。中國(guó)視頻監(jiān)控市場(chǎng)價(jià)值 64 億美元，預(yù)計(jì) 12%的年增長(zhǎng)率會(huì)持續(xù)到 2021 年 。
與此同時(shí)，隨著機(jī)器視覺(jué)、人臉識(shí)別、安防監(jiān)控的快速發(fā)展，全球 CMOS 圖像傳感器銷售額屢創(chuàng)新高。在安防領(lǐng)域，2017 年全球 CMOS 出貨量達(dá)到 1.84 億，預(yù)計(jì)到 2022 年全球出貨量會(huì)達(dá)到 3.05 億，年復(fù)合增長(zhǎng)率為 11.95%。
近紅外產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)突破，行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)隨之提出
雖然公共場(chǎng)所的攝像頭數(shù)量越來(lái)越多，所覆蓋的場(chǎng)所越來(lái)越廣，但是由于在夜間的拍攝清晰度不夠，甚至在近紅外環(huán)境下無(wú)法捕捉圖像，還是讓犯罪分子有機(jī)可乘。因此應(yīng)用于安防市場(chǎng)的攝像頭在向著高分辨率、超低光線條件下高圖像質(zhì)量，以及提高近紅外性能的方向發(fā)展。分辨率正從主流的 1080P 逐步向 4K2K 發(fā)展，人臉識(shí)別、物體識(shí)別等智能視頻需求開始興起，H.265 編碼技術(shù)逐漸得到普及；在超低光彩色、超低光不開補(bǔ)光燈、SNR1<0.2Lux 的情況下，圖像質(zhì)量不斷提升；近紅外性能在降低紅外燈的功耗、提高監(jiān)測(cè)物體距離、SNR1940 <35nW/cm2 等條件下可以得到保證。
相對(duì)于傳統(tǒng)圖像傳感器，新品需要提升近紅外靈敏度。傳統(tǒng)攝像頭存在三個(gè)問(wèn)題：第一，如果提高靈敏度，近紅外燈功耗太大；第二，保持功耗不變，探測(cè)距離無(wú)法延長(zhǎng)；第三，850nm 可察覺(jué)紅曝，容易傷害人眼，而且作案者可以發(fā)現(xiàn)攝像頭，從而提前采取措施。圖像傳感器廠商都在極力解決這三大問(wèn)題，它們發(fā)現(xiàn) 940nm 處于近紅外光區(qū)，沒(méi)有紅曝現(xiàn)象，非常適合夜晚室內(nèi)黑暗環(huán)境，因此開始基于這一光波長(zhǎng)開發(fā)圖像傳感器。
豪威科技的夜鷹技術(shù)
眾所周知，豪威科技的夜鷹技術(shù)在提升近紅外靈敏度上取得很好的成果。傳統(tǒng)圖像傳感器存在兩個(gè)問(wèn)題，一是光從進(jìn)到出的距離短，二是耗電大。而豪威科技花費(fèi)多年時(shí)間，研發(fā)出了一種特別的解決方案，其市場(chǎng)部副總裁陳家旺解釋，“第一步，我們?cè)黾恿斯杌鶎雍穸?，可以吸收更多光子，同時(shí)大幅增加光電轉(zhuǎn)換效率；第二步，為避免光子在傳播過(guò)程中形成串?dāng)_，研發(fā)人員將像素置于像素間具有屏障的溝槽中；第三步，增加了一層曲面薄膜，使得光子在被吸收后能夠以不同角度行駛更長(zhǎng)的距離，增加光電轉(zhuǎn)換效率，從而形成更明亮的圖像。”
成像對(duì)比：左側(cè)兩個(gè)圖采用的是傳統(tǒng)圖像傳感器；右側(cè)采用的是基于夜鷹技術(shù)的圖像傳感器，當(dāng)光調(diào)到 0.2lux 時(shí)，左側(cè)全黑，右側(cè)仍然能夠采集到圖像。
通過(guò)實(shí)際成像對(duì)比，使用夜鷹技術(shù)的產(chǎn)品在 850nm 波長(zhǎng)處的量子效率(QE)從原來(lái) 20%提到 60%，增加 3 倍；940nm 波長(zhǎng)處的 QE 從 8%提到 40%，增加 5 倍。靈敏度的提升后，圖像傳感器能夠在相同的近紅外光量下成像更清晰，可以檢測(cè)到更遠(yuǎn)的成像區(qū)域，效率越高需要補(bǔ)的光越少，功耗和成本自然隨之降低。
940nm 圖像傳感器的成像質(zhì)量如何評(píng)判好壞？為了給業(yè)界同一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，豪威科技定義提出了 NIR SNR1 標(biāo)準(zhǔn)，用單位面積輻射通量(nW/cm2)來(lái)度量 850nm 和 940nm 兩個(gè)不可見(jiàn)光波長(zhǎng)的成像參數(shù)。
在此標(biāo)準(zhǔn)下測(cè)試對(duì)比發(fā)現(xiàn)，940nm 產(chǎn)品的靈敏度優(yōu)于傳統(tǒng) 850nm 產(chǎn)品，當(dāng)保持紅外燈功率不變?yōu)?400mW/srX2 時(shí)，940nm 產(chǎn)品 OS02C10 的信噪比是 1，850nm 產(chǎn)品信噪比是 0.4，信噪比提升 2 倍；當(dāng)信噪比都是 0.45 時(shí)，OS02C10 所需功率是 267mW/srx1，850nm 產(chǎn)品所用功率是 400mW/srx2，940nm 產(chǎn)品的紅外功率減少 3 倍。
VCSEL 的優(yōu)勢(shì)更明顯
如圖所示，940nm 可以分成 LED 和 VCSEL，VCSEL 是雷射光，優(yōu)勢(shì)更明顯。原來(lái) 940nm 不可以用，VCSEL 沒(méi)辦法發(fā)揮，現(xiàn)在 940nm 可用了，VCSEL 就可以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。第?，雷射的擴(kuò)散性?較好的，指向遠(yuǎn)，效率?、功耗很低；第二，雷射可以調(diào)頻，可以一個(gè)一個(gè)送，接收時(shí)可以算出射到多遠(yuǎn)，壽命更?。缺點(diǎn)是價(jià)格比較貴，但是在未來(lái)會(huì)降下來(lái)。
發(fā)布 2 款 2 微米圖像傳感器，將“背照式”產(chǎn)品引入到安防領(lǐng)域
以前，入門級(jí)物聯(lián)網(wǎng)的安防監(jiān)控?cái)z像頭只采用前照式圖像傳感器，無(wú)法充分發(fā)揮這些攝像頭的性能。現(xiàn)在豪威科技推出了兩款基于 OmniBSI 像素技術(shù)的最新 2 微米圖像傳感器系列產(chǎn)品 OS02F10 和 OS04B10。這兩款傳感器采用業(yè)內(nèi)最具性價(jià)比的背面照度（Back Side Illumination）解決方案，并專為入門級(jí)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)、商業(yè)及住宅領(lǐng)域的安防監(jiān)控?cái)z像頭提供高清晰圖像質(zhì)量。
OS02F10 為 200 萬(wàn)像素（MP）傳感器，支持 1080p （1920 x 1080）分辨率的視頻，幀率為 30 幀 / 秒。該超緊湊型傳感器采用獨(dú)特的 1/4 英寸光學(xué)格式及 4.9 x 3.0 毫米芯片級(jí)封裝（CSP）。其高量子效率(QE)減少了對(duì) IR 照明的要求，可實(shí)現(xiàn)低功耗，攝像頭電池的使用壽命更長(zhǎng)。OS02F10 本身的功耗小于 120 mW。
OS04B10 應(yīng)用于需監(jiān)控范圍更廣的區(qū)域。OS04B10 具有 360 萬(wàn)像素分辨率，支持 2K（2560 x 1440）分辨率的視頻流，幀率為每秒 30 幀。該款傳感器的特點(diǎn)為其獨(dú)特的 1/3 英寸光學(xué)格式及 6.3x3.7 毫米芯片級(jí)封裝（CSP）技術(shù)。OS04B10 功耗低于 140mW，高量子效率有效降低了系統(tǒng)功耗。
陳家旺強(qiáng)調(diào)，“采用了 OS02F10 和 OS04B10 圖像傳感器后，即使是住宅用安防監(jiān)控?cái)z像頭也不用再擔(dān)心因?yàn)橄胍獙?shí)現(xiàn)信價(jià)比而犧牲性能。緊湊型的 OmniBSI 像素架構(gòu)成功減少了像素串?dāng)_問(wèn)題，圖像質(zhì)量也因此更出色?！?/p>
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