寬動(dòng)態(tài)技術(shù)
寬動(dòng)態(tài)技術(shù)是在非常強(qiáng)烈的對(duì)比下讓攝像機(jī)看到影像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)。當(dāng)在強(qiáng)光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對(duì)亮度較低的區(qū)域在圖像中同時(shí)存在時(shí),攝像機(jī)輸出的圖像會(huì)出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度成為白色,而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色,嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。攝像機(jī)在同一場(chǎng)景中對(duì)最亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的,這種局限就是通常所講的“動(dòng)態(tài)范圍”。
廣義上的“動(dòng)態(tài)范圍”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(diǎn)到最高端極點(diǎn)之間的區(qū)域,此區(qū)域的描述一般為最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的差值,在談及攝像機(jī)產(chǎn)品的拍攝圖像指標(biāo)時(shí),一般的“動(dòng)態(tài)范圍”是指攝像機(jī)對(duì)拍攝場(chǎng)景中景物光照反射的適應(yīng)能力,具體指亮度(反差)及色溫(反差)的變化范圍。
寬動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)方式有兩種,一種是相對(duì)范圍內(nèi)的,通常用倍數(shù)或者“db”來表示;另一種是絕對(duì)差值范圍。當(dāng)前,視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)的鏡頭主要是CCD芯片和CMOS芯片構(gòu)成。因此,對(duì)于攝像機(jī)的寬動(dòng)態(tài)工作原理來說,基本上也是基于這兩類鏡頭的技術(shù)特點(diǎn)展開。
確定攝像機(jī)成像器的動(dòng)態(tài)范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(guān)信息由上述公式計(jì)算得出;另一種是使用灰階測(cè)試卡和實(shí)驗(yàn)儀器來收集和觀察圖像,并測(cè)量影像級(jí)別的方法得出。
攝像機(jī)的“動(dòng)態(tài)范圍”是指攝像機(jī)對(duì)拍攝場(chǎng)景中景物光照反射的適應(yīng)能力,具體指亮度的變化范圍。即表示攝像機(jī)對(duì)圖像的最“暗”和最“亮”的調(diào)整范圍,是靜態(tài)圖像或視頻幀中最亮色調(diào)與最暗色調(diào)的比值。而色調(diào)能呈現(xiàn)出圖像或幀中的精準(zhǔn)細(xì)節(jié),作為兩種色調(diào)的比值,動(dòng)態(tài)范圍的單位可以是分貝、比特、檔,或者簡(jiǎn)單以比率或倍數(shù)來表示。
常規(guī)攝像機(jī)視場(chǎng)中的物體在亮度較高的背景光時(shí),需要看門口或窗外的物體,通常采用中央背光補(bǔ)償(BLC)模式,它主要是靠提升視場(chǎng)中央部分的亮度、降低視場(chǎng)四周部分的亮度來達(dá)到看清位于中央位置內(nèi)物體的目的。
背光補(bǔ)償,也稱為逆光補(bǔ)償,是把畫面分成幾個(gè)不同的區(qū)域,每個(gè)區(qū)域分別曝光。在某些應(yīng)用場(chǎng)合,視場(chǎng)中可能包含一個(gè)很亮的區(qū)域,而被包含的主體則處于亮場(chǎng)的包圍之中,畫面一片昏暗,無層次。此時(shí)由于AGC檢測(cè)到的信號(hào)電平并不低,因此放大器的增益很低,不能改進(jìn)畫面主體的明暗度,當(dāng)引入逆光補(bǔ)償時(shí),攝像機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的一個(gè)子區(qū)域進(jìn)行檢測(cè),通過求此區(qū)域的平均信號(hào)電平來確定AGC電路的工作點(diǎn)。由于子區(qū)域的平均電平很低,AGC放大器會(huì)有較高的增益,使輸出信號(hào)的幅值提高,從而使監(jiān)視器上的主體畫明朗,大大降低背景畫面與主體畫面的主觀亮度差,整個(gè)視場(chǎng)的可視性得到改善。逆光補(bǔ)償雖然改善了拍攝主體的亮度,但是圖像質(zhì)量或多或少會(huì)劣化下降。
而寬動(dòng)態(tài)這一技術(shù)是同一時(shí)間曝光兩次,一次快,一次慢,再進(jìn)行合成使得能夠同時(shí)看清畫面上亮與暗的物體。雖然二者都是為了克服在強(qiáng)背光環(huán)境條件下,看清目標(biāo)而采取的措施,但背光補(bǔ)償是以犧牲畫面的對(duì)比度為代價(jià)的,所以從某種意義上說,寬動(dòng)態(tài)技術(shù)是背光補(bǔ)償?shù)纳?jí)。
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