寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

這次池上公司將其在攝像機(jī)領(lǐng)域領(lǐng)先的低垂直光斑和背光補(bǔ)償、色彩調(diào)節(jié)等技術(shù)與Pixim技術(shù)相結(jié)合，推出超級(jí)動(dòng)態(tài)ISD-A10攝像機(jī)。

在任何光亮條件的正常的或寬動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景下，Pixim的DPS芯片集排列緊密，易于形成一定形狀，能拍攝非常優(yōu)質(zhì)的圖像。在現(xiàn)存模擬技術(shù)拍攝實(shí)際圖像時(shí)，由于光線的不斷變化和物體顏色精確還原的限制出現(xiàn)物體識(shí)別差和圖像色彩還原差等缺陷，而用Pixim成象技術(shù)的連貫性和準(zhǔn)確性克服了這些缺陷。DPS圖像傳感器在每一個(gè)像素上將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，使得每一個(gè)像素有獨(dú)立的和最優(yōu)化的曝光時(shí)間來(lái)產(chǎn)生高品質(zhì)、高顏色精度的圖像。

三、Pixim的DPS技術(shù)背景

Pixim公司開發(fā)研制出一種優(yōu)于傳統(tǒng)CCD的有專利的DPS成像技術(shù)，它標(biāo)志著圖像技術(shù)在基礎(chǔ)原理上的突破。DPS技術(shù)由美國(guó)斯坦福大學(xué)電子工程學(xué)教授AbbaselGamal與其帶領(lǐng)的博士研究生DavidYang(楊曉東)于1993年開發(fā)而成，后來(lái)被授權(quán)給楊曉東博士于1999年創(chuàng)立的Pixim公司。自此以后,Pixim公司對(duì)DPS概念和技術(shù)申請(qǐng)了56項(xiàng)專利，其中42項(xiàng)已經(jīng)生效。

DPS成像技術(shù)在視頻攝像捕捉和處理圖像過(guò)程中有著變革性的意義。采用該技術(shù)拍攝出高質(zhì)量的移動(dòng)和靜止圖像超過(guò)任何現(xiàn)有的其它技術(shù)。所謂DPS平臺(tái),通過(guò)在一個(gè)優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi),將圖像捕捉和處理結(jié)合起來(lái)，Pixim的成像系統(tǒng)具有無(wú)可比性的功能。Pixim提供了完整的數(shù)字成像系統(tǒng)包括一個(gè)圖像傳感器、圖像處理器、攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)方法,軟件和關(guān)鍵算法,使攝像機(jī)易于開發(fā)設(shè)計(jì)和形成高質(zhì)量、高級(jí)性能的攝像機(jī)。

四、Pixim的DPS技術(shù)的基本原理

DPS技術(shù)的核心發(fā)明是在每個(gè)象素點(diǎn)在捕捉圖像時(shí)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)——由模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換ADC(analog-to-digitalconverter),這樣使信號(hào)衰減和色度亮度串?dāng)_降到最小，使傳感器為每個(gè)像素提供最佳、獨(dú)立的曝光次數(shù)，一旦數(shù)據(jù)以數(shù)字形式被捕獲，多種多樣的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)被用于再現(xiàn)最好的圖像。即使在極端照明的條件下的高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景，都能拍出還原準(zhǔn)確的低噪波圖像。

Pixim的DPS技術(shù)使用被稱為“多點(diǎn)采樣”的技術(shù)，這個(gè)技術(shù)用于收集信息，以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的圖像和寬動(dòng)態(tài)范圍。在一個(gè)單獨(dú)的捕獲畫面（在視頻中一般每秒50到60次），每個(gè)像素被獨(dú)立地?zé)o破壞性地多次取樣。成像系統(tǒng)決定最佳取樣時(shí)間和存儲(chǔ)像素信息在像素飽和前，并不再保留額外的電荷。在下面圖表中，亮的像素被存儲(chǔ)在時(shí)間軸T2，在它達(dá)到100%飽和前的最近一次抽樣時(shí)間。

暗的象素積累電荷更慢一點(diǎn)而且將用更多的時(shí)間直到它被取樣存儲(chǔ)在T6。每個(gè)象素捕捉到的存儲(chǔ)信息值（強(qiáng)度、時(shí)間、噪波彌補(bǔ)）被并行處理，然后轉(zhuǎn)換成高質(zhì)量的圖像。對(duì)比之下，其它技術(shù)每幀設(shè)定一個(gè)曝光時(shí)間，并同時(shí)對(duì)每個(gè)像素取樣，結(jié)果導(dǎo)致一些圖像的象素曝光不足（太暗了），還有一些像素曝光過(guò)度了（太亮了）。

Pixim的第一個(gè)基于DPS技術(shù)產(chǎn)品D2000視頻成像系統(tǒng)是由數(shù)字成像傳應(yīng)器和數(shù)字圖像處理器組成。數(shù)字成像傳應(yīng)器和數(shù)字圖像處理器很像人的眼睛和大腦，雙向?qū)崟r(shí)交互捕獲可能的最高質(zhì)量的圖像。就像人走進(jìn)了黑暗的房子，大腦指揮人的眼睛瞳孔去尋找光亮，數(shù)字圖像處理器載入新的編碼進(jìn)入傳感器不僅改變曝光時(shí)間而且改變實(shí)際圖像捕捉計(jì)算方法。結(jié)果是在特別的圖像特性和光亮條件下，獲得最佳圖像。

因?yàn)槊恳幌笏囟加凶约旱哪M-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生的信息被獨(dú)立捕捉和處理，每一個(gè)象素在其攝像機(jī)內(nèi)都起到了作用。在圖像傳感器的象素排列位置上，每一個(gè)象素的曝光時(shí)間被調(diào)節(jié)去處理獨(dú)特的光條件。基于DPS系統(tǒng)平臺(tái)制造的一個(gè)攝像機(jī)實(shí)質(zhì)上都有成千上萬(wàn)的獨(dú)立攝象單元，每個(gè)攝象單元機(jī)都盡可能的創(chuàng)作最好的圖像。這些圖像然后被結(jié)合起來(lái)創(chuàng)造一幀高質(zhì)量的視頻畫面或圖片。由于成象技術(shù)不斷向整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)靠近，Pixim的DPS技術(shù)將會(huì)給高質(zhì)量的視頻攝