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寬動態技術

瀏覽: 發布日期:2018-01-12

寬動態技術是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色而運用的一種技術。當在強光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區域及陰影、逆光等相對亮度較低的區域在圖像中同時存在時,攝像機輸出的圖像會出現明亮區域因曝光過度成為白色,而黑暗區域因曝光不足成為黑色,嚴重影響圖像質量。攝像機在同一場景中對最亮區域及較暗區域的表現是存在局限的,這種局限就是通常所講的“動態範圍”。

廣義上的“動態範圍”是指某一變化的事物可能改變的跨度,即其變化值的最低端極點到最高端極點之間的區域,此區域的描述一般為最高點與最低點之間的差值,在談及攝像機產品的拍攝圖像指標時,一般的“動態範圍”是指攝像機對拍攝場景中景物光照反射的適應能力,具體指亮度(反差)及色溫(反差)的變化範圍。

寬動態的表現方式有兩種,一種是相對範圍內的,通常用倍數或者“db”來表示;另一種是絕對差值範圍。當前,視頻監控攝像機的鏡頭主要是CCD芯片和CMOS芯片構成。因此,對於攝像機的寬動態工作原理來說,基本上也是基於這兩類鏡頭的技術特點展開。

確定攝像機成像器的動態範圍的方法主要有兩種:一種是使用傳感器和圖像處理器中基本電路的相關信息由上述公式計算得出;另一種是使用灰階測試卡和實驗儀器來收集和觀察圖像,並測量影像級別的方法得出。

攝像機的“動態範圍”是指攝像機對拍攝場景中景物光照反射的適應能力,具體指亮度的變化範圍。即表示攝像機對圖像的最“暗”和最“亮”的調整範圍,是靜態圖像或視頻幀中最亮色調與最暗色調的比值。而色調能呈現出圖像或幀中的精準細節,作為兩種色調的比值,動態範圍的單位可以是分貝、比特、檔,或者簡單以比率或倍數來表示。

常規攝像機視場中的物體在亮度較高的背景光時,需要看門口或窗外的物體,通常采用中央背光補償(BLC)模式,它主要是靠提升視場中央部分的亮度、降低視場四周部分的亮度來達到看清位於中央位置內物體的目的。

背光補償,也稱為逆光補償,是把畫麵分成幾個不同的區域,每個區域分別曝光。在某些應用場合,視場中可能包含一個很亮的區域,而被包含的主體則處於亮場的包圍之中,畫麵一片昏暗,無層次。此時由於AGC檢測到的信號電平並不低,因此放大器的增益很低,不能改進畫麵主體的明暗度,當引入逆光補償時,攝像機僅對整個視場的一個子區域進行檢測,通過求此區域的平均信號電平來確定AGC電路的工作點。由於子區域的平均電平很低,AGC放大器會有較高的增益,使輸出信號的幅值提高,從而使監視器上的主體畫明朗,大大降低背景畫麵與主體畫麵的主觀亮度差,整個視場的可視性得到改善。逆光補償雖然改善了拍攝主體的亮度,但是圖像質量或多或少會劣化下降。

而寬動態這一技術是同一時間曝光兩次,一次快,一次慢,再進行合成使得能夠同時看清畫麵上亮與暗的物體。雖然二者都是為了克服在強背光環境條件下,看清目標而采取的措施,但背光補償是以犧牲畫麵的對比度為代價的,所以從某種意義上說,寬動態技術是背光補償的升級。

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