网络高清摄像机的重要指标之宽动态范围
【安防视点】什么是“宽动态技术”？
【安防视点】什么是“宽动态技术”？宽动态技术是在非常强烈的对比下让摄影机看到影像的特色而运用的一种技术。
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影像中同时存在时，摄影机输出的影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，严重影响影像质量。
摄影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DynamicRange”。
广义上的“动态范围”是指某一变化的事物可能改变的跨度，即其变化值的最低端极点到最高端极点之间的区域，此区域的描述一般为最高点与最低点之间的差值。
这是一个应用非常广泛的概念，在谈及摄影机产品的拍摄影像指针时，一般的“动态范围”是指摄影机对拍摄场景中景物光照反射的适应能力，具体指亮度(反差)及色温(反差)的变化范围。
宽动态范围dB值是影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。
宽动态的表现方式以“倍数”或“dB”来表示，在以100IRE为标准时，换算公式：NdB=20log(V2/V1)。
普通摄影机(称V1)的宽动态值为10dB,如宽动态为48dB，与普通摄影机之间的差为38dB，V2/V1=80，说明与普通摄影机宽动态差为80倍。
景阳新一代超级宽动态高清IP摄像机，采用Sony最新推出的“Xarina”网络摄像机方案使其支持在大于120dB的超宽动态范围，实现在逆光或背光环境下，依然清晰可见画面中的前景和背景，并且在没有红外灯的照射下，就可以支持在最低照度0.01lux环境下还原真实场景。
在成像能力上，采用自主2A软件算法（自动曝光、自动白平衡），图像通透清晰，色彩还原真实。
该机更具有超高清分辨率WUXGA,支持1920（H）×1080（V）/25fps，能看清更多关键细节。
科宁网络高清摄像机的宽动态和低照度
网络高清摄像机的宽动态和低照度市场上网络摄像机参差不齐，我们挑选的时候要注意到的一些问题：首先，在了解网络摄像机的宽动态性能时，挑选一个光线清晰的逆光场所，这里我们可以选择安装玻璃门的店铺来做参考。
在测试中，我们可以挑选一台普通摄像机与一台宽动态摄像机作对比，使他们同时逆光拍摄一个地点。
一般情况下，普通摄像机会因为光线反差过大而难以清晰的显示监控内的全部景象，即使启用背光补偿功能，也会因为光线的反差而造成远近情景清晰度的差别。
而宽动态摄像机则可以很好的避免这种情况，实现全监控范围的清晰，这方面显示的差别还是很明显的。
另一方面，在夜晚的环境下将网络高清摄像机接受车灯的直接照射，通过观察是否有竖线的出现，或者移动物体是否发虚，也都是观测宽动态摄像机工作性能不错的方式。
此外，在观测过程中，通过对开机画面稳定时间的长短，也可以分析出宽动态芯片的处理速度。
在我们选择宽动态摄像机时，除了监测宽动态的范围之外，网络高清摄像机的清晰度，色彩还原度和操作性方面，也是需要我们在多次的模拟和对比之后做出判断的主要方面。
作为一款非常实用的光线调整技术，宽动态功能在提升光照环境、扩展监控范围方面做出了非常大的贡献。
虽然在一些技术的应用上还有很多需要改进的地方，尤其在DPS的应用上更是存在灵敏度受影响的缺陷，但是作为光线调整技术中的一种，能一步实现如此大范围的成像平衡已经实属不易。
安防监控之路还很长远，需要我们不断努力充实市场。
低照度、宽动态网络高清摄像机用于道路监控的重点是高速公路收费监控系统,主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。
尤其是在晚上，收费站工作人员需要看清车牌，而一般情况下，车灯打开后，路上的环境照度与车牌的照度形成了一定的动态范围，传统摄像机难以“看清”，所以对低照度、宽动态摄像机有了需求。
什么是宽动态摄像机
什么是宽动态摄像机什么是宽动态摄像机(图解)摄像机这阵⼦来在技术上似乎很沉寂,红外⼀体机炒了那么久,卖的⼈卖的很⾼兴,吹的⼈也吹上天,⽤的⼈也骂翻天,反正也就这样不了了之,想写些东西,偏偏找不到题材, 还好最近各⼚家的炒做题材移到了两个项⽬: “宽动态” “低照度”,所以赶紧写些东西,让⼤家有个初步的了解.先谈谈”宽动态”。
动态范围的概念动态范围最早是信号系统的概念，⼀个信号系统的动态范围被定义成最⼤不失真电平和噪声电平的差。
⽽在实际⽤途中，多⽤对数和⽐值来表⽰⼀个信号系统的动态范围，⽐如在⾳频⼯程中，⼀个放⼤器的动态范围可以表⽰为：D= log（Power_max / Power_min）×10。
数字像机也可看作⼀个信号系统，所以动态范围可分为两个部分，即光学动态范围和输出动态范围。
光学动态范围当在强光源（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显现为⽩⾊，⽽晦暗区域因曝光不⾜成为⿊⾊。
可见，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着局限的，这种局限我们通常称为光线的“动态范围”。
其⼴义是指摄像机对拍摄场景中景物光照反应的适应能⼒，主要是亮度差和⾊温反差的适应范围。
光学动态范围（DR_Optical）=饱和曝光量/噪声曝光量（暗电流）。
数字相机的光学动态范围主要是由图像传感器决定的。
其中饱和曝光量指的是图像传感器达到最⼤的饱和容量时的曝光量，即⽆论再怎样增加曝光也⽆法接受更多的电⼦了。
噪声曝光量相当于在全⿊环境时图像传感器仅仅有本⾝暗电流时的曝光量。
图像传感器的动态范围定义公式如下：动态范围(db) =20*log(全电荷容量/暗电流容量)图像传感器的动态范围定义的是传感器件最⼤蓄积电荷和最⼩噪声电荷的倍数关系。
⽽摄像机的（光学）动态范围指的是其传感器达到这两种状态下对应的曝光量的倍数关系。
摄像机的技术指标
摄像机的技术指标
摄像机的性能可以从技术规格、使用性能和稳定性几个方面来衡量，CCD在保持很高灵敏度的情况下，其尺寸越来越小，正向着体积小、像素多、制式多的方向发展。
摄像机的技术指标有：分解力、灵敏度、最低照度、信噪比、动态范围、重合精度、垂直通道等。
1.分解力
分解力是指摄像机所能分辨图像细节的能力，通常用电视线来表示，即在精密黑白的监视器上人眼能分辨的水平和垂直方向的线数。
2.灵敏度
灵敏度是指摄像机在一定条件下达到额定输出电平时所需的光圈数，用F数表示。
3.最低照度
最低照度是指摄像机可拍摄的景物最低照度，主要指摄像机处于增益最大、光圈最大时，拍摄反射系数为89.9%的灰度卡，使视频信号输出电平达到峰峰值为0.7V时所需的最低照度。
4.信噪比
信噪比是指摄像机在标准工作状态下，输出视频信号中亮度信号的峰峰值与噪波有效值之比，用分贝表示。
动态范围
动态范围是指摄像机所能输出图像的最大亮度变化范围，即最高亮度和最低亮度之比。
6.重合精度
重合精度反映的是在重现图像上，R、C、B三个基色信号在几何位置上的最大偏离距离与图像高度之比，用百分数表示。
7.垂直拖道
垂直拖道是指拍摄的图像中出现高亮点时，重现画面会在高亮点下方出现一条垂直的亮带。
除了以上性能指标外还有固定图形噪声、波形响应和色度特性等。
宽动态技术简介
在视频监控的一些实际应用场合中，光线亮暗反差非常大，一般摄像机由于图像传感器的感光特性所限制，拍摄的图像往往背景过曝或者前景过暗。
针对这种情况，海康WDR 技术应运而生，通过模拟人眼视网膜的感光特性，提升前景亮度、抑制背景过曝的同时保持了图像的对比度，使处理后的图像具有较好的通透感，能够充分满足高反差场合的监控需要。
图1 WDR技术使图像动态范围得到提升海康WDR技术中主要采用了两大特色技术，即亮度自适应色阶映射技术（Luminance-adaptived Tone Mapping，LATM）以及空域可变增强技术（Space-variant Contrast Enhancement，SVCE）。
图2 LATM产生Tone曲线对图像重新映射LATM技术能够根据场景亮度自适应的对像素亮度进行重新映射，提升较暗区域的亮度，同时抑制过曝区域。
通过LATM技术产生的Tone曲线，可以对原始宽动态数据进行重映射，以达到动态范围压缩（Dynamic range compression，DRC）的作用，同时通过调节图像灰阶分布，使暗区得到充分提亮。
图3 人眼视网膜结构SVCE 技术模拟了人类视觉的局部特性，在提升暗区的同时能够对图像进行局部对比度增强，还原动态范围压缩（DRC ）时的图像细节。
由于模拟了人眼视网膜的视觉特性，图像的局部层次得到了较好的保护，SVCE 技术使图像细节更加逼真通透，具有较好的对比度。
图4 海康WDR 技术兼容多种位宽输入海康WDR 技术能够充分发挥图像传感器本身的动态范围，兼容多种位宽，当图像传感器输出高位宽数据时，海康WDR 技术具有较好的动态范围压缩效果，将高位宽数据重映射为正常位宽，输出鲜艳逼真的宽动态图像；当图像传感器输出正常位宽的数据时，海康WDR 技术模拟了人眼对于暗区更加敏感的特性，能够充分发挥数据本身的动态范围，输出的图像仍然具有一定的宽动态效果。
14~20bit12bits 12bits 12bits。
DPS_监控摄像机宽动态技术的极限定义
授Ａｂｂａｓｅｌ Ｇａｍａｌ与其带领的博士研究生Ｄａｖｉｄ Ｙａｎｇ（杨 晓东）于１９９３年开发而成，后来被授权给杨晓东博士 于１９９９年创立的Ｐｉｘｉｍ公司。此后，Ｐｉｘｉｍ公司对ＤＰＳ概 念和技术申请了５６项专利，其中４２项已经生效。
ＤＰＳ成像技术在视频摄像捕捉和处理图像过程中 有着变革性的意义。采用该技术拍摄出高质量的移动 和静止图像远超过任何现有的其它技术。所谓ＤＰＳ平台， 通过在一个优化系统内，将图像捕捉和处理结合起来， 从 而 造 就 了 Ｐｉｘｉｍ的 成 像 系 统 无 可 比 性 的 优 越 性 能 。 Ｐｉｘｉｍ还提供了完整的数字成像系统，其中包括一个图 像传感器、图像处理器、摄像机参考设计方法，软件和 关键算法，使生产商易于开发设计高质量、高性能的宽 动态摄像机。
的独立摄象单元，每个摄象单元机都尽可能的创作最
好的图像。这些图像然后被结合起来创造一帧高质量
的视频画面或图片。
三、ＤＰＳ技术优势
１、传统ＣＣＤ的技术瓶颈 当自然光线在１００，０００ｌｕｘ至０．０００３５ｌｕｘ的范围内，
ＣＣＤ摄 像 机 由 室 内 拍 向 窗 外 ， 如 果 室 内 照 度 为
每天都提的宽动态，都知道是什么吗？
每天都提的宽动态，都知道是什么吗？光学人生，精彩人生宽动态是我们常提的一个概念，拿到一款摄像机，会问这款更摄像机的宽动态效果怎样。
但是究竟什么是宽动态，宽动态是怎样实现的？哪些场景会应用到宽动态摄像机呢？今天就带大家全面了解一下宽动态摄像机宽动态技术是指图像在同一时间曝光两次，一次快，一次慢，再进行合成使得能够同时看清画面上亮与暗的物体。
宽动态技术和背光补偿技术都是为了克服在强背光环境条件下，看清目标而采取的措施，但背光补偿是以牺牲画面的对比度为代价的!所以，从某种意义上说，宽动态技术是背光补偿的升级版。
宽动态的实现方式CMOS+DPS技术：DPS采用的是每一个像素单独曝光和控制技术，加之利用CMOS 传感器采集的多帧画面合成一幅完整图像的线性叠加，相比于CCD的两次曝光成像有了更高的动态范围。
从数值上来说，采用DPS技术的CMOS摄像机就目前的处理技术，其动态范围即可到达120dB。
在扩大动态范围的同时，DPS也解决了CCD传感器在处理动态范围和色彩真实性上的不足，其色彩还原性更加真实，能够满足应用的要求。
使用这种技术的摄像机在数字图像传感器里每一个像素中都使用了一个模拟数字转换器(ADC)，在捕捉到光信号时直接转化为数字信号，最大程度地降低了信号在排列中的衰减和干扰。
目前通用监控网络摄像机大多采用CMOS+DPS宽动态技术，应用场景比较广泛，包括金融、教育、交通等多个领域。
宽动态已经成为高清摄像机必不可少的一项功能，市场需求非常旺盛。
强光环境宽动态关强光环境宽动态开宽动态摄像机的主要应用领域高速公路收费系统：目前低照度、宽动态摄像机用于道路监控的重点是高速公路收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。
尤其是在晚上，收费站工作人员需要看清车牌，而一般情况下，车灯打开后，路上的环境照度与车牌的照度形成了一定的动态范围，传统摄像机难以“看清”，而低照度、宽动态摄像机派上了大用场。
动态范围、宽容度及其他
动态范围、宽容度及其他本文一共涉及了这些名词：宽容度、密度、动态范围、色深、位数(bit数)。
解释中还要用到其他一些名词。
暴光量：摄影冲洗条件确定后，得到的底片影象密度大小和被摄景物明暗有关系。
即乳剂层所受到的照度大小决定于暴光时间长短。
两者的乘积就是暴光量，公式如下：H=E*tE为乳剂层所受的照度，单位为勒克司（Lx)，每平方米面积上光通量为1流明时，照度值即为1勒克司；t为暴光时间单位为秒，H为暴光量，单位为勒克司*秒（Lx*S)密度：感光材料暴光后，可以得到金属银的影象，根据各个部分所受照度不同，导致各个部位变黑的程度不同，如何定量的表示变黑程度，需要引入密度的概念。
当光线照射一个透光体时，透过光量（F）和投射光的总量（Fo)的比值叫做透光率(T)，公式如下：T=F/Fo,透光率的倒数就是阻光率（O），即O=1/T=Fo/F物体的透光率总是小于1的，因为没有完全透明的物体。
而阻光率会很大，如透光率为1%那么阻光率为100。
为了方便作图，一般用阻光率的对数作为一个参量，即密度值（D），公式为：D=lgO可以看出密度每增加0.3，阻光率和透光率以1倍的数量增加和减少。
用一句话来描述密度的概念就是“感光材料变黑的程度”。
密度数值近似地与产生银或染料的数量成正比，也更符合人眼睛的响应近似为对数的习惯。
以密度值为纵坐标，以暴光量为横坐标，可以获得下图所示的胶片感光曲线。
但更常用的是以密度值为纵坐标，以10为底的暴光量的对数为横坐标的关系曲线。
这种曲线成为H&D曲线。
(Phtobug图）HD曲线显示了在任意给定时间和特定显影剂的情况下各种暴光度对乳剂的影响。
H&D曲线是研究感光材料特性的最重要的手段之一。
详细的关于H&D曲线的资料，可以参考本论坛Fotobug曾经写过一篇文章：解读胶片特性曲线宽容度：宽容度指的是H&D曲线上直线部分在横坐标上的投影范围，即宽容度定义为感光材料在摄影过程中按正比关系记录景物亮度反差的暴光量范围。
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网络高清摄像机的重要指标之宽动态范围
整理编辑：深圳中瀛鑫开发部时间：2012-8-08
网络高清摄像头的提升动态范围的方法一般如下两种，一个是选用动态范围较高的宽动态专用图像传感器，一般此类传感器的价格相比同样规格的普通高清传感器，价格要高很多;另一个是采用软件算法实现，在不增加设备成本的基础上，大幅提升网络高清摄像头的动态范围至100dB以上，这种方法需要使用视频增强技术和多次曝光技术。
视频增强技术是以图像中单个像素点为单位对整体图像加以优化，提升画面中暗区亮度的同时，降低亮区的亮度，从而实现亮区和暗区的有效整合。
多次曝光技术是图像传感器通过一次较长时间的曝光数据和几次较短的曝光数据进行融合，提取出符合人眼视觉特性曲线的数据，使得图像中的亮部和暗部都同时清晰可见。
这种算法根据场景的不同会自动调整数据融合的曲线，从而达到适用各种场景的目的。
目前，有很多监控场景都存在室外光照较强，室内光线不足的情况，如从室内通过窗户监控室外场景，营业大厅的门口，车库出入口，此时图像中明亮的区域会过曝，而较暗的区域则会曝光不足，使得画面难以识别，无法起到监控效果。
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”，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，摄像头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。
高清网络摄像机可通过宽动态技术来解决该问题。
宽动态技术是应用于明暗对比强烈的环境中，使得监控画面同时兼顾到亮区和暗区的一种图像处理技术，在非常强烈的对比下，使得摄像头看到正常的影像，该技术能够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。
因此，宽动态范围是网络高清摄像头的重要指标之一。
整理编辑：深圳中瀛鑫开发部文章来源：互联网。