主頁(yè)（http://m.by236.com）：當(dāng)一統(tǒng)天下遭遇后起之秀 寬動(dòng)態(tài)技術(shù)更需精益求精

在使用監(jiān)控?cái)z像機(jī)的時(shí)候，被攝場(chǎng)景明暗光線反差過(guò)大造成畫(huà)面不清的難題一直困擾著廣大用戶。隨著寬動(dòng)態(tài)技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，這個(gè)問(wèn)題得到了很大的改觀。本文針對(duì)兩種不同的寬動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，進(jìn)行了深入的分析和比較，同時(shí)根據(jù)應(yīng)用、安裝、調(diào)試、選購(gòu)以及市場(chǎng)的發(fā)展情況，提出了各廠家的看法和意見(jiàn)，僅供參考。

作為攝像機(jī)的重要功能，寬動(dòng)態(tài)技術(shù)（WDR）發(fā)展至今正在逐漸走向成熟。在寬動(dòng)態(tài)技術(shù)未問(wèn)世之前，傳統(tǒng)的攝像機(jī)普遍采用的是背光補(bǔ)償（BLC）的方法來(lái)解決強(qiáng)光或逆光狀態(tài)下攝像機(jī)主體畫(huà)面過(guò)暗和不清晰的問(wèn)題。但是這種方式并不能保證整個(gè)圖像畫(huà)面的清晰。因此，隨著應(yīng)用的需求，在后來(lái)的技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，寬動(dòng)態(tài)技術(shù)被研究問(wèn)世，并作為攝像機(jī)的一種特殊功能被廣泛應(yīng)用到工程實(shí)際。

自寬動(dòng)態(tài)技術(shù)被提出，發(fā)展到現(xiàn)在，在技術(shù)上便先后出現(xiàn)了兩種不同的寬動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)方案。一種是以CCD配合DSP芯片的處理方式，采用雙曝光或者多次曝光，通過(guò)DSP處理，形成優(yōu)質(zhì)畫(huà)面，這是傳統(tǒng)的主流寬動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。該實(shí)現(xiàn)技術(shù)的代表廠家有Panasonic（松下）、Sony（索尼）、JVC（杰偉士）、SAMSUNG TECHWIN（三星光電子）、SAMSUNG（三星電子）、LG（樂(lè)金）等日韓廠家，這些廠家都具有強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，能開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的DSP芯片。另一種則是PIXIM公司基于CMOS研發(fā)的DPS技術(shù)（數(shù)字圖像傳感和處理系統(tǒng)），其采用的核心技術(shù)對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行多次單獨(dú)無(wú)損失采樣，并控制每個(gè)像素的最佳采樣時(shí)間，從而使每個(gè)像素達(dá)到最佳狀態(tài)時(shí)才存貯像素信息，可同時(shí)獲取監(jiān)控場(chǎng)景中明亮及陰暗區(qū)域中詳細(xì)的圖像信息,采用該項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)的攝像機(jī)已越來(lái)越多，具有后起之秀的強(qiáng)勁發(fā)展態(tài)勢(shì)，代表廠家有池上、景陽(yáng)等。

CCD+DSP技術(shù)
由一統(tǒng)天下遭遇嚴(yán)峻挑戰(zhàn)
寬動(dòng)態(tài)技術(shù)是伴隨著DSP技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，CCD配合DSP處理技術(shù)最早是由松下公司提出和大規(guī)模應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中的。據(jù)松下電器（中國(guó)）有限公司項(xiàng)目推進(jìn)中心的郭辰見(jiàn)介紹，1997年，松下公司首次推出了寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)（SD技術(shù)），它的寬動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到普通攝像機(jī)的40倍。到了1999年，松下公司推出第二代超級(jí)寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)，它的寬動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到80倍（48dB）。隨后，松下的第三代超級(jí)寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)于2005年4月問(wèn)世，它的寬動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到了160倍（54dB），代表機(jī)型為WV-CP480、WV-CW960。

如今的第三代超級(jí)寬動(dòng)態(tài)技術(shù)使用雙速CCD配合DSP的處理方法已經(jīng)相當(dāng)成熟了。這種雙曝光（或雙快門(mén)）技術(shù)也是采用最普遍的寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)處理技術(shù)。該技術(shù)的核心是針對(duì)明暗反差較大的場(chǎng)景，攝像機(jī)先對(duì)明亮區(qū)域進(jìn)行一次快速曝光，得到一幅亮部區(qū)域清晰正常的圖像并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器中；然后再對(duì)場(chǎng)景中暗部區(qū)域進(jìn)行一次慢速曝光，得到一幅暗部區(qū)域畫(huà)面清晰的圖像也存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器中；以上曝光完畢后，利用DSP特有的圖像處理算法，將兩副圖像當(dāng)中亮度適當(dāng)?shù)牟糠址謩e切割下來(lái)，最后進(jìn)行疊加合成并輸出一副明暗區(qū)域都清晰可見(jiàn)的圖像。這樣就能避免亮部曝光過(guò)度和暗部曝光不足的問(wèn)題，從而使整個(gè)畫(huà)面都清晰可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)的處理效果。

從市場(chǎng)上看，CCD配合DSP技術(shù)方案的寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)DSP攝像機(jī)）產(chǎn)品一直是市場(chǎng)的主流，且使用這種方案的廠家眾多，雖然有研發(fā)實(shí)力的廠家寬動(dòng)態(tài)技術(shù)絕大多數(shù)相似，但是由于采用不同的DSP芯片，在具體的細(xì)節(jié)處理上還是有他們自己的獨(dú)特之處。

1、五次取樣方式
據(jù)JVC技術(shù)部工程師譚耀明介紹，JVC采用的五次取樣方式（也叫五次合成電子快門(mén)）實(shí)際上就是在雙快門(mén)曝光的基礎(chǔ)之上多增加三次曝光的圖像取樣技術(shù)。攝像機(jī)在前兩副圖像上根據(jù)對(duì)最亮區(qū)域至最暗區(qū)域的中間過(guò)度范圍的整體評(píng)估，再對(duì)圖像進(jìn)行三次中間層次的曝光，這樣又得到了三幅過(guò)度范圍內(nèi)亮度不同的曝光圖像，最后再將五幅圖像中亮度適當(dāng)?shù)牟糠智懈钕聛?lái)組合起來(lái)并輸出一幅新的圖像。五次曝光技術(shù)的運(yùn)用又是對(duì)寬動(dòng)態(tài)處理技術(shù)的一次拓展。

2、伽瑪值曲線修正處理
據(jù)了解，伽瑪值實(shí)際上就是亮度層次間灰階關(guān)系在行業(yè)內(nèi)部采用的專(zhuān)有名詞，也是視頻行業(yè)稱(chēng)之為對(duì)圖像的“灰階比例修正方式”。據(jù)市場(chǎng)了解這種技術(shù)在針對(duì)圖像采集時(shí)，它會(huì)進(jìn)行暗、亮不同區(qū)域的調(diào)整。按照要求，分組逐漸降低高亮度層次間的灰階關(guān)系，同時(shí)逐漸提高低亮度層次間的關(guān)系，達(dá)到擴(kuò)展低亮度區(qū)域?qū)哟侮P(guān)系，壓縮高亮度層次關(guān)系的目的，間接擴(kuò)展圖像亮度的動(dòng)態(tài)范圍。比如，人們關(guān)注的顏色、或者對(duì)比度等，它會(huì)根據(jù)不同區(qū)域進(jìn)行放大，擁有不同的模式。這種技術(shù)的運(yùn)用可以使圖像在修正之后達(dá)到更好的效果。

3、超級(jí)數(shù)字降噪處理技術(shù)
據(jù)廣州瀚祺電子科技有限公司的技術(shù)工程師賀偉介紹，三星光電子自主研發(fā)出的超級(jí)圖像數(shù)字降噪技術(shù)(SSNR)，可以在夜晚極低照度條件下，通過(guò)降低隨機(jī)出現(xiàn)的噪點(diǎn)，拍攝出和真實(shí)物體幾乎一模一樣的圖像，消除動(dòng)態(tài)圖像噪點(diǎn)到幾乎可以忽略的地步。增加圖像感光度、解決圖像陰影及拖尾現(xiàn)象、節(jié)省硬盤(pán)存儲(chǔ)空間，這些都是常規(guī)的數(shù)字降噪技術(shù)所達(dá)不到的。它可以為使用MPEG壓縮格式的DVR節(jié)省70%的硬盤(pán)空間。目前，除外三星光電子，采用該項(xiàng)技術(shù)的還有松下、三星電子、LG等。

WDR技術(shù)發(fā)展歷程示意圖

DPS技術(shù)
奮起直追的后起之秀
DPS技術(shù)是二十世紀(jì)九十年代美國(guó)斯坦福大學(xué)研發(fā)的一種新型的圖像拾取系統(tǒng)，之后成立了Pixim公司，專(zhuān)門(mén)推廣該項(xiàng)技術(shù)。此系統(tǒng)可以通過(guò)其超強(qiáng)的寬動(dòng)態(tài)功能來(lái)獲得高質(zhì)量圖片，申請(qǐng)了56項(xiàng)專(zhuān)利，其中42項(xiàng)已經(jīng)生效。在DPS 技術(shù)中每個(gè)像素都有一個(gè)ADC（analog-to-digital converter），每個(gè)像素的信息都是獨(dú)立捕捉和處理的，同時(shí)使用了一個(gè)32bit的CPU處理芯片ARM7（或者ARM9）控制其每個(gè)像素的曝光時(shí)間，并使得模—數(shù)轉(zhuǎn)換更精確。因此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)確低噪波的圖像。

據(jù)深圳市景陽(yáng)數(shù)碼技術(shù)有限公司的技術(shù)部工程師譚瑜鶴介紹，2005年，深圳景陽(yáng)數(shù)碼與美國(guó)Pixim公司合作在國(guó)內(nèi)第一家推出DPS超寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)。DPS處理技術(shù)在采集一幅圖像時(shí)，系統(tǒng)可對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行多次單獨(dú)無(wú)損失采樣，并控制每個(gè)像素的最佳采樣時(shí)間，從而使每個(gè)像素達(dá)到最佳狀態(tài)時(shí)才存貯像素信息，可同時(shí)獲取監(jiān)控場(chǎng)景中明亮及陰暗區(qū)域中的詳細(xì)的圖像信息。這比CCD攝像機(jī)的兩次曝光成像有了更高的動(dòng)態(tài)范圍。從數(shù)值上來(lái)說(shuō)，CCD的最大動(dòng)態(tài)范圍為60dB，而DPS攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍一般可到95dB，最高可達(dá)120dB。DPS攝像機(jī)從傳感器到輸出的過(guò)程中，單幀圖像獲取的時(shí)間僅為0.8ms，而傳統(tǒng)CCD技術(shù)則需數(shù)十ms，從而它最大限度地減少了無(wú)效的轉(zhuǎn)換。因此，它減少了信號(hào)的傳輸時(shí)間，減小了信號(hào)的衰減、信號(hào)的傳輸與轉(zhuǎn)換的噪聲，即降低了噪聲和衰減，最終形成高質(zhì)量的圖像。
(中國(guó)集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮)