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  • 宽动态视频监控技术发展 植入高清IPC

        宽动态是应对强逆光监控的一个统称,大部分监控摄像机宽动态功能和强光抑制功能是不同的。而据业内人士所说,运用了宽动态摄像机后,就能达到很好的效果,即能同时兼顾到明亮和昏暗的区域,都可以看清。在IP高清时代,宽动态监控是必然趋势。
        宽动态摄像机市场现状
        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,使其能够最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CCD DSP、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最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最适合的快门速度进行曝光,最后将两个图像用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。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。
        宽动态视频监控技术历经变革
        随着安防产品技术的发展以及使用需求的日益多元化,摄像机技术和应用细分发生了很大变化。各生产厂商始终致力于提高摄像机的应用技术,使其能够最大程度地满足各类应用需求。其中宽动态技术或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研发实力和技术发展方向。
        宽动态技术到现在为止,究竟经历了几代,没能讲得清楚。就说,宽动态技术先驱者松下在2005推出了第3代,现今已推出了第5代SD5宽动态摄像机。就技术言,不算背光补偿技术,宽动态有二种实现方式:CCD DSP技术和CMOS DPS技术。当然,还会涉及到其它技术细节,例如多次曝光、图像切割合成、单像素处理、ARM7等等技术。从宽动态技术发展过程可以看到,厂商在提高宽动态的同时,主要还是考虑如何来同时强化摄像机的其它性能,而不是随着提高了宽动态,却弱化了其它摄像机必备性能,比如色还原度、清晰度、灵敏度等等。现在,CCD DSP宽动态技术仍是主流应用技术,通常接触到的宽动态产品大多都是CCD宽动态。
        宽动态功能植入高清IPC
        目前市场上售的高清网络摄像机几乎都添加了宽动态功能,难道这只是个巧合吗?怎么来看待这个现象呢?如果高清摄像机的CCD只能对明亮柔和的环境高清,而对高对比度的环境“看不清楚”,就只能算是伪高清了。
        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,很好的解决了影像传感器的动态范围相对人眼要窄的问题。如果高清摄像机只能对明亮柔和的环境高清,而对高对比度的环境“看不清楚”,就只能算是伪高清了。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,很好的解决了影像传感器的动态范围相对人眼要窄的问题。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”。宽动态摄像机比传统只具有3:1动态范围的摄像机超出了几十倍,能让你在黎明、黄昏或者阴天都看得清清楚楚,已经作为高清摄像机的性能指标之一了。
        IPC要广泛应用,必须做到品种丰富,有低照度、红外、高速球、背光补偿、宽动态等等,系列齐全才能更好地应用到实际工程中。如果高清摄像机厂家品种少,会极大的阻碍高清监控的应用,因此宽动态高清IPC的必须性很大。杭州海康威视数字技术股份有限公司产品总监应向群高清解决了图像细节的问题,在图像感官上大大提升了客户的体验,也解决了客户原来“看得见、看不清”的实际问题。但对于实际的、自然光线下的环境,肯定会有亮、暗同时存在的情况,这个时候就必然需要宽动态的功能。因此海康威视加大了宽动态功能的研发投入,例如推出了120万、200万的高清宽动态摄像机,以解决客户的实际使用需要。
        在IPC中植入宽动态功能是一个必然的趋势,简单地说宽动态就是场景中特别亮的部位和特别暗的部位同时都能看得特别清楚。宽动态范围是图像能分辨最亮的亮度信号值与能分辨的最暗的亮光信号值的比值。由于真实的监控环境中往往光照不理想或非常复杂,采用传统CCD取得的图像效果往往不理想,由于CCD的感光特性所限制,在技术上很难在有重大突破,而CMOS技术已经达到160dB,采用CMOS技术的摄像机,宽动态范围要比CCD宽动态范围有极大的提高。对于DPS技术,每个像素对应的光线都可以优化曝光,每一帧数据读取时间只需0.8毫秒(传统CCD技术则需数十毫秒),这样系统可以对每个像素进行多次单独采样;而成像系统控制着每个像素的最佳采样时间,在每个像素达到最佳状态时存储像素信息。在所有像素被采集后,系统再对其进行处理,最终形成高质量的图像。即使在最苛刻的光照条件下,也可捕捉到清晰、逼真的图像,再也不会因为阴影、眩光、反射和太阳光而使图像发暗或被破坏。因此,可以说未来的监控摄像机属于宽动态摄像机,宽动态技术属于CMOS。