跳出局部虚幻 让宽动态告诉你如何清晰

2012-03-01 20:38:21来源: 中关村在线 关键字:跳出  出局  局部  虚幻  动态

  随着安防行业的不断发展,监控摄像机的应用技术也在人们的广泛需求中不断的实现突破。在应对低照度的环境拍摄中,从最初的黑白摄像机,再到后来的红外支持,曝光补偿等技术的应用,都反映了用户对于摄像机在不同光线下成像效果要求的不断提高。但是,在一些光线反差较大的场景中,单纯依靠传统的曝光补偿功能很容易造成局部环节成像的大量变色和失真。此外,由于背光补偿是靠突出主要场景、弱化背景的模式进行光照度的提升,这无疑给大范围环境下的整体监控带来了很大的限制。因此,宽动态技术便在人们的期待和需求中应运而生。

  何谓宽动态?

  所谓宽动态,其实是监控摄像机同时看清亮暗不同光照环境下的照度比值。是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色而运用的一种技术。 当在强光源照射下的高亮度区域及阴影、逆光等相对亮度较低的区域在图像中同时存在时,摄像机输出的图像会出现明亮区域因曝光过度成为白色,而黑暗区域因曝光不足成为黑色,严重影响图像质量。
 
  而我们常常听说的动态范围,当然也就是对监控摄像机在可接受的最亮与最暗环境下的调整范围。对于一台具有宽动态能力的监控摄像机来说,可调整的动态范围越大,图像所体现出的图层也就越丰富、越清晰,而图像的色彩空间也就变得更广,这样就意味着这台摄像机所能够适应的色差的能力越强。

  如何实现宽动态

  当前,视频监控摄像机的镜头主要是CCD芯片和CMOS芯片构成。因此,对于摄像机的宽动态工作原理来说,基本上也是基于这两类镜头的技术特点展开。

  CCD与微处理器技术

  说到这类宽动态技术,我们首先给大家先简单的介绍一下DSP微处理器。它是根据数字信号的处理特点,以及数字模型和算法等方面,综合设计出的数字信号处理装置。当DSP处理器与CCD芯片配合实现宽动态功能时。先由监控摄像机对着亮区进行一次快速曝光拍摄,然后再对光线较暗的区域进行一次慢速曝光拍摄。进行完两次拍摄之后,利用DSP特有的图像处理算法,将存在缓冲器中的两幅度进行分类切割,尔后通过叠加与合成完成对图片的亮暗调整。从而可以避免因光差过大而造成的曝光过度或者曝光不足,最终实现整个画面的成像清晰。尽管对于CCD芯片本身来说,它的低照度能力要明显强于CMOS芯片,因而对于色差明显的情况下有一定的自我调整能力。但是如果缺乏DSP技术的支持的话,在一些白平衡灵敏度的细节处理上,还是有不小的差距的。

停车场的拍摄效果

  CMOS与数字像素处理技术

  除了CCD芯片,CMOS芯片也是当前另一主要的镜头成像配置设备。与CMOS芯片相比,CCD芯片的优势在于有着更强的低照度能力。而CMOS芯片在画质清晰度的实现上,有着比CCD芯片更好的保证。因此,CMOS芯片在网络监控设备上有着更加普遍的应用。

  而针对于这个特点,美国在上个世纪末研发了解决CMOS芯片宽动态问题的技术--DPS数字像素处理系统。与DSP技术处理方式不同的是,DPS技术在处理单幅图片中亮区和暗区的能力上有着突出的表现,从而摆脱了DSP技术中通过亮暗合成的解决方式,保证了图片的整体性。从技术上来看,DPS技术采用每个像素单独曝光和嵌入式处理器结合的控制技术,比CCD的两次曝光有着更高的动态范围,在色彩还原方面也更加的真实。

  而从数值上来分析,DPS技术下的动态范围相比于DSP技术也有着更高的表现。此外,应用DPS技术解决色差问题的监控摄像机一般还都会在图像传感器的每个像素中加装模拟数字转换器。这使得可以讲光学信号随时转化为数字信号,可以说保障了图像信号的真实性和完整性。降低了信号的衰减和干扰。

  关注宽动态的简单鉴别

  对于我们购买电子产品来说,通过机械的测算无疑是最准确的一种验证方法。但是在许多时候,我们几乎不可能为了购买一套设备,而再去专为其配置一套专业验证设备。因此,依靠周边环境的特点以及对光照环节变化的观察,再加上不同类型摄像机的比对,则可以帮助我们在性能分析上省去不少的麻烦。

地下车场是宽动态常用领域

  首先,在了解监控摄像机的宽动态性能时,挑选一个光线清晰的逆光场所,这里我们可以选择安装玻璃门的店铺来做参考。在测试中,我们可以挑选一台普通摄像机与一台宽动态摄像机作对比,使他们同时逆光拍摄一个地点。 一般情况下,普通摄像机会因为光线反差过大而难以清晰的显示监控内的全部景象,即使启用背光补偿功能,也会因为光线的反差而造成远近情景清晰度的差别。而宽动态摄像机则可以很好的避免这种情况,实现全监控范围的清晰,这方面显示的差别还是很明显的。另一方面,在夜晚的环境下将摄像机接受车灯的直接照射,通过观察是否有竖线的出现,或者移动物体是否发虚,也都是观测宽动态摄像机工作性能不错的方式。

  此外,在观测过程中,通过对开机画面稳定时间的长短,也可以分析出宽动态芯片的处理速度。在我们选择宽动态摄像机时,除了监测宽动态的范围之外,摄像机的清晰度,色彩还原度和操作性方面,也是需要我们在多次的模拟和对比之后做出判断的主要方面。

  作为一款非常实用的光线调整技术,宽动态功能在提升光照环境、扩展监控范围方面做出了非常大的贡献。虽然在一些技术的应用上还有很多需要改进的地方,尤其在DPS的应用上更是存在灵敏度受影响的缺陷,但是作为光线调整技术中的一种,能一步实现如此大范围的成像平衡已经实属不易。而对于宽动态技术本身来说,只有不断的拓展自身技术,实现更多环境更多技术条件下的高质量成像,才会让宽动态技术本身在监控技术的快速发展中走的更远。

 

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2012/0301/article_4405.html
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