宽动态监控监控多领域应用 市场前景广泛看好

2013-11-11 15:12:55来源: 互联网
    宽动态技术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(日光、灯具或反光等)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。摄像机在同一场景中对最亮区域及较暗区域的表现是存在局限的,这种局限就是通常所讲的“动态范围”。本文就宽动态摄像机的技术、应用及产品评测进行简单罗列。
  
  宽动态摄像机技术概念解析
  
  ◇ 宽动态范围
  
  广义上的“动态范围”是指某一变化的事物可能改变的跨度,即其变化值的最低端极点到最高端极点之间的区域,此区域的描述一般为最高点与最低点之间的差值。这是一个应用非常广泛的概念,在谈及摄像机产品的拍摄图像指标时,一般的“动态范围”是指摄像机对拍摄场景中景物光照反射的适应能力,具体指亮度(反差)及色温(反差)的变化范围。
  
  宽动态范围是图像能分辨最亮的亮度信号值与能分辨的最暗的亮光信号值的比值。衡量宽动态范围的表现方式以“倍数”或“dB”来表示,在以100IRE为标准时,换算公式:NdB=20log(V2/V1)。普通摄像机(称V1)的宽动态值为10dB,如宽动态为48dB,与普通摄像机之间的差为38dB,V2/V1=80,说明与普通摄像机宽动态差为80倍,某些厂家如果宽动态摄像机是54dB,V2/V1=160倍。景阳宽动态摄像机典型动态范围101dB,最大宽动态范围120dB。
  
  ◇ 清晰度
  
  为了达到对物体细节部分的监控,宽动态摄像机水平清晰度应在480线以上,目前许多厂家宽动态摄像机水平分辨率大多为480线或540线。景阳宽动态摄像机水平分辨率540线,垂直分辨率460线,满足了用户对清晰度的要求。
  
  ◇ 最低照度
  
  在大厅、门口、或室内窗口光线环境不好的情况下,要对物体进行细微监视,必须要求宽动态摄像机具有优异的低照性能。有些厂家宽动态摄像机在光线环境不好的情况下,图像噪点大,在夜间环境下图像效果较差,无法得到高质量的图像。
  
  ◇ 色彩还原性
  
  许多厂家在处理宽动态效果时,需对明亮区域及阴影区域分别进行曝光处理,图像往往会失去原来的色彩,从而导致图像颜色不真实。在取得理想的宽动态效果的同时,图像的色彩还原性同样是厂家以后需要考虑并解决的问题。
  
  宽动态摄像机应用领域
  
  宽动态范围技术在摄像机系统中的运用,使黑暗区域可以变得明亮一些,使场景中明亮区域变的更加柔和,改变了视觉效果,提供出有用的可识别的图像。宽动态摄像机一般采用专用的DSP电路,它首先对明亮区域的被摄物体用最合适的快门速度进行曝光,然后再对阴暗区域的被摄物体用最适合的快门速度进行曝光,最后将两个图像用DSP数字信号处理芯片,将捕捉到的两幅图像重新组合在一张图像上,使其扩大了可能处理的动态范围,使得明亮区域的被摄物体和阴暗区域的被摄物体都可以看得很清楚。
  
  ◇ 高速公路收费系统
  
  目前低照度、宽动态摄像机用于道路监控的重点是高速公路收费监控系统,主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况,对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录,实施有效的监督。。尤其是在晚上,收费站工作人员需要看清车牌,而一般情况下,车灯打开后,路上的环境照度与车牌的照度形成了一定的动态范围,传统摄像机难以“看清”,所以对低照度、宽动态摄像机有了需求。
  
  ◇ 电子警察系统
  
  过闭路电视监控和冲红灯自动摄录等手段,提高指挥中心的直观性、实时调动能力和对交通事故、意外事件的响应能力,以及增强查处违章的客观性,并对控制区域进行全面协调控制,提高车辆的通行能力。由于需要看清车牌,24小时监控,所以对低照度,宽动态摄像机有需求。
  
  ◇ 城市商业街及周边光线变化明显的区域监控
  
  城市商业街中也有一定的应用,用以掌握一些繁华路口的交通情况,路段周围车辆的运行情况和,行人的流量情况和交通治安情况等问题。
  
  ◇ 银行
  
  银行自动门门口,以及ATM玻璃门的门口处监控。
  
  监控摄像机功能宽动态测试
  
  宽动态技术经过多年发展,无论CCD还是CMOS都已取得长足进步,应该说技术已趋成熟,每年的宽动态摄像机测试见证了这一变化。今年宽动态摄像机测试有如下显著特点:全CMOS的看不到CCD、全网络百万像素高清的,除宽动态功能外还有其它诸多令人眼花缭乱的特殊功能,宽动态不再是厂家及用户追求的唯一主角。
  
  那么如何来评测宽动态效果呢?本次测试乃沿用常用的“主观模拟测试”方法,只是本次测试除了关注宽动态功能外,还特别关注清晰度、色还原度、灰度、低照度、功能现显稳定时延等,以及其它众多的附加功能。
  
  主观模拟测试即通过模拟逆光监控环境,将摄像机宽动态功能关闭和宽动态功能开启后在同一逆光环境下的实际图质进行比对。这种测试方法尽管不能量化宽动态值,但很直观和简捷,测试效果也好。下面简述:
  
  1、选择具备强逆光条件的场所,即门或窗外光照充足,可看到室外景物,并要求背景色彩丰富、层次感强。
  
  2、测试时先将被测摄像机宽动态功能关闭后对准门窗外;再宽动态功能开启后对准门窗外;使前后二次的监控场景和角度基本一致,之后对前后二次的图质进行仔细比对。
  
  3、从测试可检视到:宽动态未开启时,摄像机画面前景暗淡,浑然一团,背景很亮;而当宽动态开启则可同时看清前景和背景。在检视时,还要看前景和背景过渡边缘是否自然逼真,并看宽动态画面稳定下来所需时长,这可反映出摄像机DSP芯片的处理速度或说其性能好坏。
  
  4、在整个测试过程中,除了检视宽动态功能外,还要对宽动态摄像机的清晰度、色彩还原度等方面进行仔细检视。为了看清晰度、色彩还原度等,测试时采用了清晰度卡、色彩还原度卡和灰度级卡等,以求量化测试结果。
  
  本次测试结果非常令人鼓舞,送检的摄像机无论实景效果,还是测试卡检测,成绩都比较理想,甚至图质效果看不出是在逆光环境下,尤宽动态效果至稳定的时长完全感觉不到有延迟,很稳定自然。
  
  本次参测的摄像机其它附加功能的表现更令人夺目,不妨概括罗列:①智能编码,其包括低码率/低延迟技术,即同等图质下,720P只1~2Mbps,1080P只3~4Mbps,使码率、存储空间、带宽占用都大幅降低;ROI感兴趣区域编码技术;SVC可伸缩视频编码技术等;②智能侦察,其包括场景、音频、人脸、行为侦察等技术;③智能控制技术,包括AF自动对焦、ABF自动背焦调节、SMARTIR。④其它技术,如16:9转为9:16走廊模式、视频透雾、电子防抖、多场景参数自动切换等,上述技术/功能在测试时都进行了一一检视。
  
  从最初测宽动态,到实际检视这么多功能,这是组织测试之初始料未及的。
  
  宽动态视频监控市场空间巨大
  
  我们知道,摄像机的核心是CCD,目前国内没有CCD的生产能力,主要集中在日本和韩国。由于CCD在生产过程中分不同等级以及生产商获得的途径不同,造成CCD的采集效果也不同。一个简单的检测方法,就是将摄像机通电,不接镜头,用手遮住镜头接口,看图像有没有亮点,雪花大不大,然后接上镜头,将摄像机对准一个色彩鲜明的物体,查看监视器的颜色是否有偏色,图像有无扭曲现象,色彩和灰度是否平滑。
  
  1997年松下开发出超动态技术,并将其应用在摄像机上推向市场。随后,全球各大主要摄像机生产厂商也相应推出了带有自己宽动态技术的摄像机。一时之间,宽动态技术在这几年飞速发展,摄像机的动态范围也在不断扩大,也出现了以双速CCDDSP、普通CCD双速快门等技术。现在的宽动态摄像机一般都采用专用的DSP电路。它首先对明亮区域的被摄物体用最合适的快门速度进行曝光,然后再对阴暗区域的被摄物体用最适合的快门速度进行曝光,最后将两个图像用DSP数字信号处理,将捕捉到的两幅图像重新组合在一张图像上,使其扩大了可能处理的动态范围,使得明亮区域的被摄物体和阴暗区域的被摄物体都可以看得很清楚。
  
  随着DPS纯数字传感技术的诞生和传播,更高的动态范围和更真实的色彩将逐渐出现在新一代的宽动态摄像机中。目前,富尼泰达推出的第一代运用DPS技术的宽动态摄像机,市场反响不俗,相信在以后的市场检验中会逐渐彰显出它的魅力。可预计在不久的将来,宽动态摄像机市场会面临DSP和DPS两种传感技术的竞争,动态范围也势必不断扩大,前景广阔。

关键字:监控

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2013/1111/article_6383.html
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