我如何增加攝像頭的動(dòng)態(tài)范圍？

為便于本文說明，動(dòng)態(tài)范圍將定義為傳感器可以測量的最大和最小光量之差。 此差上限由傳感器最大深度（任何像素可以容納的最大電子電荷）限定，下限由攝像頭的讀取噪音限定。 其測量方法有多種，但一種簡單方法是計(jì)算可以分辨出的不同灰度級(jí)數(shù)。 攝像頭的動(dòng)態(tài)范圍越大，最終圖像中可以分辨的灰度級(jí)更多。

測量動(dòng)態(tài)范圍的常用方法是向攝像頭展示一張上方的目標(biāo)一半全黑、另一半使攝像頭完全飽和的圖像。 目標(biāo)和攝像頭中間放置減少 50% 目標(biāo)圖像傳輸?shù)囊唤M中等密度濾鏡。 使目標(biāo)的黑色部分與光線部分無法區(qū)分的所需濾鏡數(shù)量代表攝像頭動(dòng)態(tài)范圍位數(shù)。

增加攝像頭的動(dòng)態(tài)范圍

由于攝像頭的動(dòng)態(tài)范圍一邊由傳感器的最大深度限制，另一邊受讀取噪音限制，所以用戶只能通過幾種辦法來增加攝像頭真正的動(dòng)態(tài)范圍。

1.調(diào)整攝像頭參數(shù)增加動(dòng)態(tài)范圍（亮度和增益）。 亮度設(shè)置或攝像頭的黑度水平實(shí)際上是像素返回的最小值。 最大程度降低亮度水平可以最大程度傳感器用來表示進(jìn)入光線的可用強(qiáng)度級(jí)別數(shù)量，從而增加動(dòng)態(tài)范圍。 除了提高像素強(qiáng)度，提高攝像頭的增益會(huì)提高讀取噪音水平。 所以，使用仍然讓 A/D 達(dá)到飽和的最少量的增益將最大程度地增加攝像頭的動(dòng)態(tài)范圍。

2.調(diào)整伽馬增加感知?jiǎng)討B(tài)范圍。 使用伽馬功能的攝像頭允許用戶應(yīng)用非線性響應(yīng)曲線。 雖然更改伽馬并不會(huì)更改攝像頭的動(dòng)態(tài)范圍，但確實(shí)會(huì)更改完整位范圍映射到 8bpp 的方式。 這樣用戶可以跨灰度級(jí)地非線性映射接近飽和或信號(hào)很少的像素。 它改變了用戶的攝像頭動(dòng)態(tài)范圍感知，并使他們可以看到圖像最亮和最暗部分的更多細(xì)節(jié)。 經(jīng)驗(yàn)表明，這種方法對(duì)圖像較暗部分比較明亮部分更為有效。 調(diào)整伽馬時(shí)，用戶可能會(huì)看到灰膠片樣的生成圖像（即圖像看上去褪色了一樣）。 主要是因?yàn)橘ゑR設(shè)置過高。

3.調(diào)整每像素位數(shù)增加感知?jiǎng)討B(tài)范圍。 許多攝像頭支持能提供高于每像素 8 個(gè)位數(shù)的視頻模式。 雖然視頻模式一般標(biāo)了每像素 16 位數(shù) (Y16)，但這些圖像通常只包含 9 到 12 位數(shù)的有用數(shù)據(jù)。 使用這些較高的位深度圖像不能提高實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍，但確實(shí)能提高整個(gè)圖像的分辨率。 用戶想要應(yīng)用自定義‘伽馬’算法時(shí)比較有用。

4.過濾擊中傳感器的光線。 如果攝像頭是黑白的，您可以增加一個(gè)與彩色攝像頭附帶的濾鏡相似的紅外濾鏡。 請(qǐng)參閱《Dragonfly 技術(shù)參考》第 2.4 節(jié)了解彩色攝像頭附帶的紅外濾鏡的更多信息。 客戶使用偏光濾鏡也可以實(shí)現(xiàn)目的。

5.增加場景的環(huán)境光。 移除點(diǎn)光源、增加場景的環(huán)境光，將能夠降低圖像的鏡面反射及其他飽和部分，盡可能獲得最多的圖像細(xì)節(jié)。