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視頻監(jiān)控系統(tǒng)中使用的光源有自然光源和人造光源兩類。由自然過程產(chǎn)生輻射的輻射源為自然光源，由于它是客觀存在的，人們只能對其研究和利用，不能改變其發(fā)光特性。自然光源包括太陽、月亮（反射的日光）和星星，它們發(fā)出的光包括所有的可見光波段，而且還包含有不可見光，因此屬于寬頻帶的光源。人造光源可以是寬頻帶的，也可以是窄頻帶（只發(fā)出某種頻率范圍）的。黑白攝像機(jī)在寬頻和窄頻光源下都可以正常工作，而彩色攝像機(jī)要考慮顏色再現(xiàn)，只能在寬頻光源下工作。

一、日光

太陽是最重要的自然光源，人的視覺觀察活動主要是在太陽照明下進(jìn)行的，我們在地球上研究、利用太陽的輻射。地球自轉(zhuǎn)引起太陽的時相變化，地球繞太陽沿橢圓形軌道的公轉(zhuǎn)引起地球和太陽之間距離的周年變化，地球大氣狀態(tài)的變化，以及觀察者地理位置的不同，都將引起接收的太陽輻射量的不同。
在地球上看到的太陽是一個發(fā)光圓盤，在地球和太陽的距離為平均距離時，其角直徑為32，，對應(yīng)的立體角約為7x10-5sr。這時，太陽在大氣層外和輻射方向垂直的表面上形成的輻照度值£e=1390W/m2；在天空較晴朗、太陽位于天頂?shù)那闆r下，太陽在海平面形成的光照度約為Ev=1.24x105lm/m2。由于地球和太陽間距離的變化引起的太陽形成的輻照度和光照度的變化不超過±3.5%。

白天，地球表面照度的約1/5是天空這個自然光源形成的，天空光中的絕大部分，是地球大氣對太陽光散射形成的，大氣輻射只占極少部分。
太陽的光譜中含有頻率連續(xù)不同顏色的光（近紅外、紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫、紫外等），黑白攝像機(jī)和彩色攝像機(jī)對其都很敏感，CCD攝像機(jī)對可見光和近紅外光都很敏感。在上午的前幾個小時和傍晚的最后幾個小時，日光光譜中的橙紅色所占比例較大，所以被攝場景也會略呈橙色；在中午，日光非常明亮，被攝場景反射的光線中，藍(lán)光和綠光所占比例大量增加，因此彩色攝像機(jī)內(nèi)必須有一種自動白平衡的控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以調(diào)整一天當(dāng)中色彩組成的變化，從而使攝像機(jī)生成的圖像能夠較為逼真地反映被攝物的真實(shí)顏色。此外，由于攝像機(jī)在室外較大的照度變化范圍內(nèi)工作，還必須有一種自動光線控制機(jī)構(gòu)（即自動光圈），以對照度的變化進(jìn)行補(bǔ)償。

二、月光和星光

太陽落山后，如果沒有人工照明，監(jiān)控場景中就只有天空的月光、星光等自然光。實(shí)際夜間的天空光由黃道光（約占15%）、銀河光（約占5%）、夜空光（約占40%），上述各光源的散射光（約占10%）、直射和散射星光（約占30%）以及銀河外輻射源輻射（小于1%）等構(gòu)成。由于夜間月光是太陽的反射光，所以它含有日光中的大多數(shù)色光。但月光在地面上形成的照度較低，從而使得彩色攝像機(jī)和人的眼睛無法進(jìn)行很好的色彩還原。
表1列出了白天和夜間各種條件下自然光源在地面上形成的照度的近似值。

表1 自然光源在地球表面形成的光照度

自然條件 照度值＜lm/m2） 自然條件 照度值（lm/m2）

直射日光
完全白天光
白天，陰
很暗的白天
黃昏（黎明） 1x103~1.3x103
1x103~2x104
103
102
10 深黃昏
滿月
弦月
星光
陰天，星光 1
10-1
10-2
10-3
10-4

 

表2列出了各種條件下接近地平線天空亮度的近似值。
 

表2 各種條件下接近地平線天空的光亮度值

自然條件 光亮度值（cd/m2） 自然條件 光亮度值（cd/m2）

晴朗的白天
白天.陰
白天，陰得很重
日落時，陰天
日落后0.25h，晴天 104
103
102
10
1 日落后0.5h，晴天
相當(dāng)明亮的月光
無月，晴朗夜空
無月，陰天夜空 10-1
10-2
10-3
10-4