低照摄像机的概念首先出现在1998年，早期是由外资品牌主导这个市场，2014年国内各大品牌安防企业开始推出自己的“星光级”低照度安防监控摄像产品，发展到2019年，国内市场就呈现百花齐放的状态。

安防行业通常将前端摄像机分为四个等级：

（1）普通级摄像机，照度通常要求大于0.1Lux；

（2）月光级低照度摄像机，照度范围在0.01~0.1 Lux之间；

（3）星光级低照度摄像机，照度范围达到0.001~0.01Lux； 

（4）黑光级低照度摄像机，当照度要求低于0.001Lux的时候，便达到所谓的“超星光级”，而我们常说的“黑光级”摄像机，通常要求在0.0005Lux照度下仍然能维持彩色画面。

图1：低照度摄像头的分类和实现路径

提升摄像头的低照度性能，通常从ISP调优、硬件/软件优化和AI算法应用三个方面着手：

1，ISP(Image Signal Processor)图像处理器：

主要作用是对前端图像传感器输出的信号做后期处理，处理过程包括线性纠正、噪声去除、坏点去除、内插、白平衡、自动曝光控制等，依赖于ISP技术才能在不同的光学条件下实现较好的现场细节还原，ISP技术在很大程度上决定了摄像机的成像质量。对ISP进行参数调优，包括进行3D降噪、色噪、描边、宽动态、增益、噪声滤波和边缘增强等的处理。

图2：ISP图像优化流程示意图

2，硬件/软件优化：

（1）大光圈：更大的光圈可以提升进光量，例如F1.0大光圈的进光量是F2.0的4倍；

（2）高质量镜头：优质镜头是高质量成像的基础，采用光学玻璃镜头或玻塑混合镜头，结合增透膜技术，镜片组的透光率可以达到99%以上；

（3）大尺寸高灵敏度传感器：大靶面和堆栈式传感器能有效提升感光能力，例如1/1.7吋堆栈式传感器的感光能力相比1/2.7吋普通传感器提升500%；

（4）红外增强：选用带近红外增强技术的传感器，能够捕捉到更明亮的画面；

（5）通过降低视频帧率，延长每帧图像的曝光时间来增大进光量；

（6）图像融合：一颗传感器采集图像亮度信息和物体轮廓，另一颗采集色彩信息，用融合算法将两个图像信息融合，输出更优的图像；

3，AI ISP：是AI技术与ISP的结合，通常包含20-30个算法。

（1）颜色管理：利用深度学习模型进行更精细的颜色管理，根据不同场景，不同光照度下的颜色变化规律，更准确地调整图像颜色；

（2）色彩增强：通过识别图像中的关键区域和细节，对齐进行有针对性的色彩增强，提升图像视觉效果；

（3）光谱重建：从输入的RGB图像中恢复出更丰富的光谱信息，有助于提升图像的色彩准确性和真实性；

（4）通过AI赋能ISP Pipeline中的五大关键模块HDR、3DNR、SR、RLTM和Demosaic，特别是3A、降噪、HDR模块性能；

随着黑光等低照度摄像技术的不断改进和优化，市场应用端逐步成熟，现阶段经济型的摄像头产品也开始应用低照度成像技术，“星光级”低照度摄像机已经从概念变为各厂商的标配产品，而黑光、极光等更加极致的低照度技术成为各厂商的关注焦点。从追求更低的照度环境，到追求更优质的画面，再到追求极致的清晰度和色彩还原度来助力AI智能识别的应用，低照度摄像机的发展一路高歌猛进，下面我们介绍一下Sigmastar的低照度摄像头解决方案。

Sigmastar的微光全彩摄像头方案SoC主控芯片采用SSC377、SSC378和SSC379。SSC377/378方案再软硬件调优后具备在0.0005Lux低照度下的“黑光级”彩色图像输出。其中SSC337系列支持5M摄像头，SSC338系列支持4K超高清级别图像分辨率，而SSC379可以支持高达16M的摄像头，算力也得到提升，支持AI ISP功能。

图3：SSC377/378/379芯片框图

SSC377采用ARM Cortex-A35处理器，工作主频1.0Ghz，内置独立IPU单元，算力达1Tops。该芯片集成星宸科技行业领先的ISP，具备两路MIPI接口，支持最大两路HDR输入，支持H.264/H.265编解码，最高支持5M@30fps（2880*1620）的图像处理能力，芯片内置以太网支持10/100M，丰富的接口可以满足多样化连接需求。

本方案搭配采用1/1.8吋堆栈式高灵敏度图像传感器，并采用近红外（NIR）增强技术，提高700~1050nm波长的QE，从而能够在更远的距离捕捉到更明亮的图像画面，配套使用的高透光率镜头采用F1.0大光圈，确保足够的光通量。

图4：SSC377/378/379芯片主要规格

采用SSC377和SSC378芯片的低照度摄像头方案，通过硬件和ISP参数优化即可实现“黑光级”低照度条件下的彩色画面还原，因此方案成本低，极具性价比。如采用支持AI ISP功能的SSC379方案，在低照度下的成像性能还能提升30%左右，它是SSC377/378的性能升级版本，适合更高要求的应用场景。

图5：低照度拍摄对比

由SSC377方案Demo板搭建的测试平台的低照度成效效果显示，其在低照度细节成像效果良好，实测在0.0005Lux照度下，仍然可以保持彩色成像能力。

图6：“黑光级”低照度摄像头方案Demo板

采用SSC377/378的低照度摄像头解决方案，无论在白天还是夜晚，都能提供清晰、稳定的画面。而且方案支持一机双摄，能够同时兼顾重点监控区域和全向监控要求，可满足多样化的应用场景。

根据国外统计数据，95%以上的违法案件发生在夜间。公安部的权威数据统计显示，近70%的犯罪都发生在夜间，特别是晚上7点到次日凌晨5点是犯罪事件的高发期。因此在安防领域夜间监控比白天监控更加重要，运用具备全彩夜视成像的摄像机来实现24小时昼夜监控，已经成为新的刚需，市场增长前景值得期待