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宽动态技术原理及应用 

视频监控 Lee 4年前 (2014-10-30) 630次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

概念

  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”。

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  宽动态摄像机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。在一些明暗反差过大的场合,一般的摄像机由于 CCD 的感光特性所限制,摄取的图像往往出现背景过亮或前景太暗的情况。针对这种情况,宽动态技术应运而生,较好地解决了这一问题。

  背光补偿,也称为逆光补偿,是把画面分成几个不同的区域,每个区域分别曝光。在某些应用场合,视场中可能包含一个很亮的区域,而被包含的主体则处于亮场的包围之中,画面一片昏暗,无层次。此时由于 AGC 检测到的信号电平并不低,因此放大器的增益很低,不能改进画面主体的明暗度,当引入逆光补偿时,摄像机仅对整个视场的一个子区域进行检测,通过求此区域的平均信号电平来确定 AGC 电路的工作点。由于子区域的平均电平很低,AGC 放大器会有较高的增益,使输出信号的幅值提高,从而使监视器上的主体画明朗,大大降低背景画面与主体画面的主观亮度差,整个视场的可视性得到改善.逆光补偿虽然改善了拍摄主体的亮度,但是图像质量或多或少会劣化下降。

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  传统 CCD 图像传感器的摄像机在采集一幅图像的过程中只对整个图像采样一次,必然会出现对整个图像中明亮的区域过度曝光,或较暗的区域欠曝光的现象。CCD宽动态技术是采用特殊 DSP(数字信号处理)电路,对明亮部分进行最合适的快门速度曝光,然后再对暗的部分用最合适的快门速度曝光,然后将两个图像进行 DSP 处理重新组合,使明亮的部分和暗的部分可以看得清楚。由于 CCD 的感光特性所限制,在技术上很难在有重大突破,有的 CMOS 技术已经达到 160dB。

  宽动态这一技术是同一时间曝光两次,一次快,一次慢,再进行合成使得能够同时看清画面上亮与暗的物体。虽然二者都是为了克服在强背光环境条件下,看清目标而采取的措施,但背光补偿是以牺牲画面的对比度为代价的,所以从某种意义上说,宽动态技术是背光补偿的升级。

  应用

  宽动态摄像机主要应用是在光线环境还算理想的情况下,却无法获取目标物体的细节。也就是说,宽动态技术大多应用在明暗交替的地方,当监控摄像机还无法达到低照度监控时,需采用宽动态技术进行“补光”。在监控摄像机应用上来说,普通摄像机监控获取的是背景清晰但是前景较暗的图像,而采用宽动态摄像机能够获取前景和背景都清晰的图像。

  宽动态摄像机主要被应用在银行监控系统和高速公路收费站监控系统中。但是随着社会治安监控的快速发展,宽动态摄像机由于其独特的性能优势,也正被越来越多地应用于各类治安监控领域。

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  社会治安监控领域涉及很多场所,包括城市道路监控(路口和路中)、商业场所监控(商业步行街,批发市场,交易广场等)、娱乐场所监控(歌厅,夜总会和网吧等)需要宽动态摄像监控的目标。这些应用场所安装的摄像机无论是室内室外都会遇到光线明暗反差过大的场景,想要达到良好的监视效果,就要选用宽动态摄像机。

  在城市道路监控和商业场所监控中,由于大部分是室外场所,白天受太阳光照影响,晚上受各种灯光的影响,会形成前景和背景的光照反差很大的场景,这时候就会用到宽动态摄像机。而对娱乐场所监控,像歌厅、夜总会、网吧等,几乎全部是室内场所,这些场所光照以灯光为主,而且光照不稳定,或明或暗,也常常会造成很大的明暗反差,所以这些场所也应该选用宽动态摄像机。目前从使用反馈来看,用户比较倾向使用具有宽动态功能的摄像机。


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