主頁(http://m.by236.com):15比特數字信號處理器的強大功能 Bosch新的Dinion系列產品具有半英寸和1/3英寸芯片,提高了在強光和暗光區域中可再生細節的照明范圍。 B15比特DSP CCD-攝像機圖片質量與可處理的灰度級別直接相關,這是由DSP的體系結構所決定的。在極限情況下,一個1比特的處理器可能只能產生黑色或白色象素,得到類似于點陣式打印機產生的圖片,而一個4比特的處理器將可以提供16個灰度級別,得到比點陣式打印機稍好一些的圖片。 不過,多數安防攝像機都使用10比特處理器,并有潛力產生1024個灰度級別的圖片,提供從亮光到暗光的相對平滑的變化。與10比特的DSP相比,15比特處理器在灰度級別和彩色精確度上翻了32倍,提供一種讓人眼視覺認為是實際連續變化的灰度級別。這樣攝像機就可以在很寬的范圍內進行精確的圖片再生,并能在很寬的頻譜內提供生動的色彩。 不過,在監視和安全領域,除了需要良好的圖片再生功能外還有其他的要求。攝像機必須也能在所有變化的照明環境下,同時處理所有的場景細節。一種新的技術(Bosch稱作XF-Dynamic)使用一個叫做矩形圖控制的過程,通過放大照明條件的分鐘變化(minute variations)來抓取圖像細節。 簡單而言,CCD所獲得的某個場景的每個像素的照明都記錄在亮度矩形圖中,其中,像素被排成32,767個灰度級別,從黑暗場景亮度一直變化到最大場景亮度。 攝像機轉換函數(輸出/輸入函數定義曲線),與普通攝像機簡單的線性遞增函數不同,它在高信息密度區域的增長更為急劇,而在低信息密度區域則更為平緩。這樣就導致攝像機在輸出過程中產生一個更為均衡分布的亮度矩形圖。 在對比度較低的場景中,其典型特征就是在少數幾個灰度級別上存在很高比重的像素數。這種情況產生的影響就是減少了某些灰度級別的像素數目,而增加了其他不太具有代表性的級別上的像素數,以拉伸整個圖片的對比度,而帶來很好的圖片細節。 這兩種曝光方式的巧妙結合,理論上說應該在兩種情況下得到最好的結果,既突出了所有的場景細節又不過度曝光重點。但在實際使用中,卻很難達到最佳的結合,而折中的方式,尤其是亮光和暗光場景之間的轉變,通常導致了比最佳曝光更少的曝光量,而劣化了圖片質量。 背光補償 安防攝像機,尤其是那些監測大樓出入口的攝像機,通常必須對付強烈的逆光,比如當有人經過門口,進入的瞬間會被陽光籠罩。安裝在門口的攝像機由于通常設定最適合整個場景的棱鏡孔徑,而導致路過強光照射門口的人曝光不足,從而丟失細節。 不過,這種情況可以通過背光補償(BLC)來避免,它允許工程商定義監視場景中想要的窗口。選擇監視窗口和BLC的級別都可以通過攝像機顯示屏幕進行編程。之后,攝像機將永遠最佳地曝光這些選擇的監視窗口,而不管場景中其他部分的照明情況如何。 增強的靈敏度和SensUp 高靈敏度是安防攝像機的一個關鍵因素,它不僅讓暗光場景中的細節得以解析,而且能將所記錄的場景中的噪聲最小化,以減少數字記錄文件的大小。 噪聲場景可以急劇地增加數字文件的大小,這些文件通常在遠端硬盤上長期保存。在極限情況下,這由于噪聲場景的記錄,甚至可以將存檔周期從每視頻一個月減少到不到一個星期。高靈敏度能提供更高的快門速度,因而減少了“運動模糊”(motion blur),它允許以更小的透鏡孔徑收集圖像,帶來更好的景深和更銳利的圖像。 這個問題可以通過將圖像集結從視頻輸出中分離出來而克服,它使用了Bosch的一種新技術,稱為SensUp,通過將圖像在CCD上的集結時間增加到10倍,比如,圖像集結時間達到1/5秒,這樣將有效地改善靈敏度。 集結圖像存儲在內存中,每1/60秒(或1/50秒)采樣一次,產生與視頻兼容的輸出信號,同時內存每1/5秒被新的圖像刷新一次。雖然這種技術在行業內并非新的或獨一無二的,但SensUp并不按照大部分攝像機那樣的步驟工作,而是通過連續的快門速度調節達到最可能平滑的視頻級別控制。在無人工照明和需要依靠月亮、星星,以及散射光照明的情況下,這種方式最為有效。 先進的圖像增強算法 Bosch同時開發了一個動態噪聲削減(DNR)功能,以進一步改善圖片質量。妨礙監視系統中圖片清晰度的一個主要障礙(尤其是在暗光環境下),是電子噪聲某種程度上存在于所有視頻信號中。 噪聲可以看作是監視監測器中一副完整圖片上的小雪花或額外的東西,它來自于多個方面,包括電纜衰減、熱效應、放大過度和自動增益控制。監控攝像機也是噪聲的來源,減少噪聲的辦法,就是在整個CCTV鏈上都給予投資。 DNR系統通過比較攝像機不同時間產生的圖像而消除噪聲、為新的15比特DSP開發的算法逐個像素(pixel-by-pixel)地的檢查圖片,任何微小的隨機變化,即噪聲的征兆,都被自動從場景中刪除。 “運動模糊”的削減 事實上,每個從事件記錄中取出的靜態圖片都包含著運動,由于在標準安全攝像機中使用1/50到1/60秒的相對低的快門速度,所以其細節失去了清晰度。舉例來說,這使得個人身份和數字模版的識別變得困難重重甚至根本無法辨認。 解決這個問題的辦法是提高快門速度以凍結圖片,但是這只有在光照足夠時才有用。提高快門速度意味著提高照明級別或透鏡孔徑,以補償更短的曝光。一旦光照級別下降,透鏡完全打開,攝像機自動增益控制(AGC)就可以提供進一步的增益,但是自動增益控制到達它的極限時,視頻質量就會簡單地退化,直到不再可用。 獲取盡量長時間的沒有“運動模糊(motion blur)”圖像的問題得以解決了,其方法就是結合幾個特征一起作用,以維持攝像機的最佳性能。攝像機可以切換到默認快門模式,其中用戶可以將快門速度設定為默認值,比如1/250秒。 只要在場景中有足夠的光照可以讓自動光圈鏡頭控制和AGC產生完整的視頻信號,快門速度就保持在固定的默認值。只有當光照失效時,快門才加以控制接管,降低快門速度直到達到標準值。
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