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動(dòng)態(tài)定義: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。這是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的概念,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。 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”。
自然光線排列成從120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。當(dāng)攝像機(jī)從室內(nèi)看窗戶外面,室內(nèi)照度為100Lux,而外面風(fēng)景的照度可能是10,000Lux,對(duì)比就是10,000/100=100:1。這個(gè)對(duì)比使人眼能很容易地看到,因?yàn)槿搜勰芴幚?000:1的對(duì)比度。然而以傳統(tǒng)的閉路監(jiān)控?cái)z像機(jī)處理它會(huì)有很大的問題,傳統(tǒng)攝像機(jī)只有3:1的對(duì)比性能,它只能選擇使用1/60秒的電子快門來取得室內(nèi)目標(biāo)的正確曝光,但是室外的影像會(huì)被清除掉(全白);或者換種方法,攝像機(jī)選擇1/6000秒取得室外影像完美的曝光,但是室內(nèi)的影像會(huì)被清除(全黑)。這是一個(gè)自從攝像機(jī)被發(fā)明以來就一直長期存在的缺陷。 在一些明暗反差過大的場合,一般的攝像機(jī)由于CCD的感光特性所限制,攝取的圖像往往出現(xiàn)背景過亮或前景太暗的情況。針對(duì)這種情況,寬動(dòng)態(tài)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,較好地解決了這一問題。而在此之前,傳統(tǒng)的攝像機(jī)一般會(huì)采取背光補(bǔ)償功能來適應(yīng)光線反差大的場合。 常規(guī)攝像機(jī)視場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中央部分的亮度、降低視場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)用場合,視場中可能包含一個(gè)很亮的區(qū)域,而被包含的主體則處于亮場的包圍之中,畫面一片昏暗,無層次。此時(shí)由于AGC檢測到的信號(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)視場的一個(gè)子區(qū)域進(jìn)行檢測,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)。 道路監(jiān)控系統(tǒng)攝像機(jī)需求分析. 對(duì)圖像的清晰度和實(shí)時(shí)性有很高的要求,要求能看清車牌,若車牌號(hào)碼不能被清晰地確認(rèn)出來,則監(jiān)控抓拍就毫無意義了。 由于道路監(jiān)控需要24小時(shí)工作,需要在極暗的條件下也可以得到優(yōu)質(zhì)的畫面。 室外道路的光線的動(dòng)態(tài)范圍變化較大,夏日陽光下環(huán)境照度達(dá)50000Lx-100000Lx;夜間路燈時(shí)僅為0.1Lux,變化幅度相當(dāng)大。在這種情況下攝像機(jī)無論是否具有自動(dòng)調(diào)整靈敏度功能即通過攝像機(jī)本身的電子快門已不可能適應(yīng)這么寬的照度范圍,也就無法達(dá)到控制圖像效果的作用。因此必須要求攝像機(jī)具有很寬的動(dòng)態(tài)范圍。 在照度不好的條件下拍攝時(shí),拍攝的動(dòng)態(tài)圖像不可避免的會(huì)有噪點(diǎn)干擾,所有要求寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)有杰出的動(dòng)態(tài)圖像噪點(diǎn)消除功能,能夠消除圖像陰影和拖尾現(xiàn)象。 例如晚上微弱的路燈或沒有光線的情況下,對(duì)著開遠(yuǎn)光燈的車輛很難看清其車牌,這就是是由于車燈與車牌亮度之比超過人眼能辨別的動(dòng)態(tài)范疇,人眼能分別的動(dòng)態(tài)范疇一般是1000:1,而普通攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)規(guī)模是3:1,因此普通的攝像機(jī)在晚上基本無法到達(dá)拍清正面行駛車輛的車牌。通常情況下汽車大燈強(qiáng)光面照度大約為 1000LX,滿月夜光約為4LX,斟酌大燈本身對(duì)周圍照度的晉升,當(dāng)車牌表面的照度達(dá)到8LX以上時(shí)其動(dòng)態(tài)規(guī)模降到了1000:8=125倍,目前深安攝像機(jī)靈活態(tài)范圍已經(jīng)達(dá)到了128倍,就可以完整滿足要求了。 |
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