寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)原理及選型探析

寬動(dòng)態(tài)技術(shù)是在非常強(qiáng)烈的對(duì)比下讓攝像機(jī)看到影像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)，很好的解決了影像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)人眼要窄的問題。值得注意的是，大家記憶猶新的寬動(dòng)態(tài)大幅出現(xiàn)階段雖然處于模擬攝像機(jī)時(shí)代，但是卻見證了攝像機(jī)由模擬時(shí)代變遷到數(shù)字時(shí)代的整個(gè)過程...

寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)原理及應(yīng)用分析

　　什么叫WDR寬動(dòng)態(tài)?簡(jiǎn)單的說攝像機(jī)寬動(dòng)態(tài)就是讓圖像場(chǎng)景中特別亮的部位和特別暗的部位同時(shí)都能看得清楚的圖像處理?xiàng)l件。寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)技術(shù)是在非常強(qiáng)烈的對(duì)比下讓攝像機(jī)看到圖像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)。 當(dāng)在強(qiáng)光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對(duì)亮度較低的區(qū)域在圖像中同時(shí)存在時(shí)，攝像機(jī)輸出的圖像會(huì)出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度成為白色，而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。攝像機(jī)在同一場(chǎng)景中對(duì)最亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的，這種局限就是通常所講的動(dòng)態(tài)范圍，也可以說寬動(dòng)態(tài)范圍是圖像能分辨最亮的亮度信號(hào)值與能分辨的最暗的亮光信號(hào)值的比值。通常這個(gè)比值我們都用dB來表示。

　　因?yàn)閷拕?dòng)態(tài)范圍dB值是圖像能分辨最亮的亮度信號(hào)值與能分辨的最暗的亮光信號(hào)值的比值。寬動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)方式是可以以“倍數(shù)”或“dB”來表示，在以100IRE視頻可以完全驅(qū)動(dòng)一個(gè)監(jiān)視器表現(xiàn)最好亮度和對(duì)比度的優(yōu)質(zhì)圖像為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，換算公式：N dB=20log(V2/V1)。普通攝像機(jī)(稱V1)的寬動(dòng)態(tài)值為10dB ，如一般寬動(dòng)態(tài)為48 dB與普通攝像機(jī)之間的差為38 dB，那以公式V2/V1=80，說明與普通攝像機(jī)寬動(dòng)態(tài)差為80倍，目前第三代寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)都可達(dá)54 dB如此換算下，V2/V1=160倍時(shí)攝像機(jī)典型動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)95 dB，如果是倍數(shù)更大時(shí)甚至最大寬動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)120dB以上。

　　WDR寬動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)在攝像機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)用，讓黑暗區(qū)域可以變得明亮一些與明亮區(qū)域變的更加柔和，改變了視覺效果，提供出有用的可識(shí)別的圖像。寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)一般采用專用的DSP電路，將圖像用DSP數(shù)字信號(hào)處理芯片，將捕捉到的圖像重新組合在一張圖像上，使其擴(kuò)大了可能處理的動(dòng)態(tài)范圍，使得明亮區(qū)域的被攝物體和陰暗區(qū)域的目標(biāo)物體都可以看得清楚。目前寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)主要被應(yīng)用于金融行業(yè)，其次是停車場(chǎng)、廣場(chǎng)、大廈出入口、港口、道路收費(fèi)站等強(qiáng)逆光場(chǎng)所。在春、夏、秋、冬四季，每天工作時(shí)段內(nèi)，光線變化復(fù)雜，要將監(jiān)控范圍內(nèi)的所有人物細(xì)節(jié)拍攝清楚，需要高質(zhì)量寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)，這不僅可以幫警方破獲犯罪案件，同時(shí)可以為發(fā)生的糾紛事件提供佐證。而這些寬動(dòng)態(tài)的行業(yè)應(yīng)用訴求大部分如下陳述：

　　金融單位及銀行

　　這種寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)主要應(yīng)用于銀行大門出入口、有落地窗的營業(yè)廳、運(yùn)鈔車車道及地下停車場(chǎng)出入口以及ATM玻璃門的門口監(jiān)控，可以適時(shí)提供訪客與室內(nèi)外清晰的人像及景物。

　　高速公路收費(fèi)口

　　目前低照度、寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)用于道路監(jiān)控的重點(diǎn)是高速公路收費(fèi)口監(jiān)控，主要是對(duì)進(jìn)站收費(fèi)站的車道、收費(fèi)庭收費(fèi)情況，對(duì)收費(fèi)車道通過的車輛類型、收費(fèi)員的操作過程以及收費(fèi)過程中的突發(fā)事件和特殊事件進(jìn)行觀察和記錄，實(shí)施有效的監(jiān)督。尤其是在晚上，收費(fèi)站工作人員需要看清車牌，而一般情況下，車燈打開后，路上的環(huán)境照度與車牌的照度形成了一定的動(dòng)態(tài)范圍，傳統(tǒng)攝像機(jī)是難以看清的，因此對(duì)于低照度寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)有了一定程度的需求。

　　路口監(jiān)控系統(tǒng)

　　由于CCTV閉路電視系統(tǒng)對(duì)于闖紅燈自動(dòng)抓拍的功能，可以提高交控中心的直觀性、實(shí)時(shí)調(diào)動(dòng)能力和對(duì)交通事故、意外事件的反應(yīng)能力，并可以提升車輛違規(guī)查察的客觀性，并且可以對(duì)監(jiān)控道路區(qū)域進(jìn)行全面協(xié)調(diào)控制，提高車輛的用路能力。更由于需要車牌辨識(shí)及24小時(shí)監(jiān)控，所以絕對(duì)少不了低照度寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的應(yīng)用需求。

　　商業(yè)區(qū)及光線變化明顯的區(qū)域監(jiān)控

　　一般商店或百貨業(yè)者也會(huì)有一定的寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)需求應(yīng)用，因?yàn)檠b潢大部分是反光地板與透光結(jié)構(gòu)的關(guān)系，并須要有寬動(dòng)態(tài)用以掌握店內(nèi)外的營運(yùn)情況，周圍車人潮及車潮狀況和店內(nèi)外治安情況等問題。

　　寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)選型與前景展望

　　在目前安防市場(chǎng)上，寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)已經(jīng)是一個(gè)常規(guī)的產(chǎn)品，機(jī)型及類別的選擇性很多，比較具有代表性的寬動(dòng)態(tài)品牌大概有Panasonic(松下) SONY、 SAMSUNG、BOSCH(博世)、Hikvision、Dahua、AXIS、Vivotek、MERIT LI-LIN(利凌)、等等。 在監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機(jī)的選型有很重要的地位。在選擇寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)時(shí)，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面著手：

　　據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)所和監(jiān)控目標(biāo)，選擇參數(shù)、指針、功能要求的攝像機(jī)。

　　通過樣品測(cè)試，實(shí)際標(biāo)出的產(chǎn)品參數(shù)、指針、功能是否與產(chǎn)品一致，實(shí)測(cè)拍攝圖像的清晰度、寬動(dòng)態(tài)效果、彩色還原是否真實(shí)。

　　選擇可靠性高的攝像機(jī)。監(jiān)控系統(tǒng)建成后，若攝像機(jī)的質(zhì)量、可靠性不 佳，需要經(jīng)常維修、調(diào)整或運(yùn)行一段時(shí)間圖像質(zhì)量下降、損壞，這些損失可能超過購買攝像機(jī)的費(fèi)用。

　　選擇好的攝像機(jī)應(yīng)該配好的鏡頭，這樣才能表現(xiàn)出最好的效果。

　　盡管攝像機(jī)寬動(dòng)態(tài)技術(shù)發(fā)展很快，寬動(dòng)態(tài)效果越來越好，但與人眼的實(shí)際觀測(cè)效果還相差甚遠(yuǎn)，由于寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)最低照度指標(biāo)還很高，在光線越暗時(shí)，寬動(dòng)態(tài)效果越差，大部分寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)還需要借助背光補(bǔ)償功能來提高拍攝效果，因此可以預(yù)見在寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的選型上，還是領(lǐng)先的幾家知名品牌的制造商會(huì)被青睞。

　　隨著使用環(huán)境的多樣化和使用者日益多元化，攝像機(jī)的技術(shù)和分類也發(fā)生很多變化。其中寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)是非常重要的一支，在一定程度上也代表了一個(gè)攝像機(jī)生產(chǎn)廠商的技術(shù)發(fā)展實(shí)力和發(fā)展方向。寬動(dòng)態(tài)技術(shù)在這幾年飛速發(fā)展，攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍也在不斷擴(kuò)大，也出現(xiàn)了以雙速CCD DSP、 雙速快門等技術(shù)。而現(xiàn)在的寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)則都采用專用的DSP電路，使得明亮區(qū)域的被攝物體和陰暗區(qū)域的被攝物體都可以看得很清楚。

　　隨著DPS純數(shù)字傳感技術(shù)的誕生，更高的動(dòng)態(tài)范圍和更真實(shí)的色彩將逐漸出現(xiàn)在新一代的寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)中。在不久的將來，寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)市場(chǎng)勢(shì)必會(huì)面臨DSP和DPS兩種攝像機(jī)傳感技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，動(dòng)態(tài)范圍也勢(shì)必不斷擴(kuò)大，前景廣闊。