人工智能（12）----宽动态摄像机技术

　宽动态摄像机技术是指图像在同一时间曝光两次，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。宽动态技术和背光补偿技术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版。宽动态摄像机三大技术主导技术形式，应用领域逐渐拓展，未来发展将走向多元化应用。
　　
　　一、细数摄像机三大宽动态技术形式
　　
　　众所周知，在宽动态技术还没有真正实现应用在摄像机上的时候，有低照度、滤光镜、调焦、背光补偿等技术来应对逆光的环境。然而每种技术都有自己的应用局限性，而宽动态从某种意义上来说，很好地弥补了之前技术的不足，并给出了更好的效果。据了解，目前市场上流行的宽动态形式有以下三种：
　　
　　1、韩式DSP数字处理宽动态
　　
　　韩式DSP数字处理宽动态简单一点说就是对图像进行两次曝光处理，摄像机先对明亮区域进行一次快速曝光，得到一幅亮部区域清晰正常的图像并存储到数据缓冲存储器中；然后再对场景中暗部区域进行一次慢速曝光，得到一幅暗部区域画面清晰的图像也存储到数据缓冲存储器中。以上曝光完毕后，利用DSP特有的图像处理算法，将两幅图像当中亮度适当的部分分别切割下来，zui后进行叠加合成并输出一幅明暗区域都清晰可见的图像。
　　
　　基于以上技术，业内人士通常称其为“假宽动态”。
　　
　　2、美式Pixim宽动态
　　
　　美国Pixim公司在斯坦福大学20世纪90年代技术发展基础上研发了一种基于CMOS技术的新型图像拾取系统——DPS(数字像素处理系统)。在宽动态处理上，DPS采用的是每一个像素单独曝光和ARM7控制技术，相比于DSP两次曝光成像有了更高的动态范围。从数值上来说，采用DPS技术的CMOS摄像机就目前的处理技术，其动态范围即可到达95dB，甚至可至120dB。DPS也解决了CCD传感器在处理动态范围和色彩真实性上的不足，其色彩还原性更加真实，能够满足应用的要求。
　　
　　然而由于DPS是基于每个像素单独处理的技术，因其每个像素都包含一套完整的处理电路，从而也大大减小了每个像素的感光面积，即感光量减少，其结果是基于CMOS和DPS技术的摄像机，其灵敏度是有显著影响的，或说不甚满意。
　　
　　3、索尼Eiffo-P宽动态
　　
　　相较于以上两种宽动态技术，索尼EFFIO系列摄像机则更受欢迎，而EFFIO-P则是近两年索尼推出的zui近宽动态技术方案。据介绍，EFFIO-P摄像机采用SONYzui新技术传感器，支持并配合CCD双扫描，能够达到真正宽动态功能，在背光及亮度极反差极大的环境下也能呈现清晰的画面。
　　
　　此外，据了解，索尼在美国的子公司，已订立一项zui终协议，收购Pixim公司硅谷的公司，并拥有专业技术的安全摄像头的芯片组设计。索尼信息透露，索尼将利用其图像传感器技术和工程设计的专业知识，以进一步加强其在全球的设计和支持功能。对此，我们不难看出，索尼是看到一些能结合Pixim的技术新技术，以及其潜在的资源，同时开发新的解决方案的美好未来。不管研究团体是谁，不管宽动态技术zui终花落谁家，作为一种非常实用的宽动态摄像机，在技术层面的发展必然会精益求精。唯有这样才能被更多的使用者接受，从而走进千*万户。
　　

　　二、宽动态摄像机应用领域
　　
　　宽动态范围技术在摄像机系统中的运用，使黑暗区域可以变得明亮一些，使场景中明亮区域变的更加柔和，改变了视觉效果，提供出有用的可识别的图像。宽动态摄像机一般采用专用的DSP电路，它首先对明亮区域的被摄物体用zui合适的快门速度进行曝光，然后再对阴暗区域的被摄物体用zui适合的快门速度进行曝光，zui后将两个图像用DSP数字信号处理芯片，将捕捉到的两幅图像重新组合在一张图像上，使其扩大了可能处理的动态范围，使得明亮区域的被摄物体和阴暗区域的被摄物体都可以看得很清楚。
　　
　　1、高速公路收费系统：
　　
　　目前低照度、宽动态摄像机用于道路监控的重点是高速公路收费监控系统，主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。。尤其是在晚上，收费站工作人员需要看清车牌，而一般情况下，车灯打开后，路上的环境照度与车牌的照度形成了一定的动态范围，传统摄像机难以“看清”，所以对低照度、宽动态摄像机有了需求。
　　
　　2、电子*系统：
　　
　　过闭路电视监控和冲红灯自动摄录等手段，提高指挥中心的直观性、实时调动能力和对交通事故、意外事件的响应能力，以及增强查处违章的客观性，并对控制区域进行全面协调控制，提高车辆的通行能力。由于需要看清车牌，24小时监控，所以对低照度，宽动态摄像机有需求。
　　
　　3、城市商业街及周边光线变化明显的区域监控：
　　
　　城市商业街中也有一定的应用，用以掌握一些繁华路口的交通情况，路段周围车辆的运行情况和，行人的流量情况和交通治安情况等问题。
　　
　　4、银行：
　　
　　银行自动门门口，以及ATM玻璃门的门口处监控。
　　
　　三、宽动态摄像机市场前景展望
　　
　　随着使用环境的迅速扩大和使用者日益多元化，摄像机的技术和分类也发生了巨大变化。各生产厂商始终致力于提高摄像机的新技术，使其能够zui大程度的满足应用要求。其中宽动态摄像机是非常重要的一个分支，在一定程度上也体现了一个摄像机生产厂商的技术发展实力和发展方向。我们知道，摄像机的核心是CCD，目前国内没有CCD的生产能力，主要集中在日本和韩国。由于CCD在生产过程中分不同等级以及生产商获得的途径不同，造成CCD的采集效果也不同。一个简单的检测方法，就是将摄像机通电，不接镜头，用手遮住镜头接口，看图像有没有亮点，雪花大不大，然后接上镜头，将摄像机对准一个色彩鲜明的物体，查看监视器的颜色是否有偏色，图像有无扭曲现象，色彩和灰度是否平滑。
　　
　　1997年松下开发出超动态技术，并将其应用在摄像机上推向市场。随后，全球各大主要摄像机生产厂商也相应推出了带有自己宽动态技术的摄像机。一时之间，宽动态技术在这几年飞速发展，摄像机的动态范围也在不断扩大，也出现了以双速CCDDSP、普通CCD双速快门等技术。现在的宽动态摄像机一般都采用专用的DSP电路。它首先对明亮区域的被摄物体用zui合适的快门速度进行曝光，然后再对阴暗区域的被摄物体用zui适合的快门速度进行曝光，zui后将两个图像用DSP数字信号处理，将捕捉到的两幅图像重新组合在一张图像上，使其扩大了可能处理的动态范围，使得明亮区域的被摄物体和阴暗区域的被摄物体都可以看得很清楚。
　　
　　随着DPS纯数字传感技术的诞生和传播，更高的动态范围和更真实的色彩将逐渐出现在新一代的宽动态摄像机中。目前，富尼泰达推出的*代运用DPS技术的宽动态摄像机，市场反响不俗，相信在以后的市场检验中会逐渐彰显出它的魅力。可预计在不久的将来，宽动态摄像机市场会面临DSP和DPS两种传感技术的竞争，动态范围也势必不断扩大，前景广阔。

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