摄像机宽动态
啥是宽动态监控摄像机
啥是宽动态监控摄像机
啥是宽动态监控摄像机
宽动态是在十分剧烈的比照下让监控摄像机看到形象的特征。
宽动态监控摄像机比传统只具有3:1动态计划的摄像机超出了几十倍。
天然光线摆放成从120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。
当监控摄像机从室内看窗野外面，室内照度为十0Lux，而外面景色的照度或许是十,000Lux，比照即是十,000/十0=十0:1。
这个比照人眼能很简略地看到，因为人眼能处理十00:1的比照度，可是传统的闭路监控摄像机处理它会有很大的疑问，传统监控摄像机只需3:1的比照功用，它只能挑选运用1/60秒的电子快门来获得室内方针的精确曝光，可是室外的形象会被铲除去（全白）；或许换种办法摄像机挑选1/6000秒获得室外形象完美的曝光，可是室内的形象会被铲除（全黑）。
具有宽动态功用的监控摄像机在光线比照落差很大的状况下，咱们也可以了解的看清其监控画面，别的如今的网络监控摄像头通常都配有宽动态的功用。
1。
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
什么叫宽动态摄像机
什么叫宽动态摄像机？所谓宽动态,就是把问题集中在解决逆光环境下所产生的问题.先借sdyanfeng的图来看摄像机在逆光时，因为整体入光量太大(窗外光线太强了)，为避免过曝，快门速度会提高，这就导致背景(高亮度区)正常了,但主体(低亮度区)却曝光不足因此就黑掉了，如下图：现象一：测光为整体测光,现在是高速快门，主体曝光不足,背景曝光正确，但我们主要是要看到屋内的人,窗外的景色在监控上实在不重要,怎么解决这问题? 就是改变测光的区域! 在D.S.P 内有个功能,就是能够指定测光的范围,一般把他定在中间1/9 区块, 或是再加上下面1/3合起来成一个凸字型，如下图：D.S.P以这区块来测光,因为这区块内光线较暗,所以快门速度就降下来了,导致这区块内曝光是正常的,但窗外就会过曝,如下图:现象二：测光为区域测光，现在是低速快门，主体曝光正确，背景过曝。
说到这里，有人会说:“这不就是背光补偿嘛!”,对! 就是背光补偿。
那跟宽动态有什么关系? 所谓宽动态,就是能够兼具上面两图的优点，把主体跟背景都能曝光正常，就像下面这张图一样：那要怎样才能达到这种效果呢？如果你有一张高快门的，再一张低快门的，就能凑出来了,把高快门那张的背景剪下来，如下图：再把低快门那张的背景剪下来，如下图：两张合拼，就成为完整的一幅图像：这一过程是通过DSP自动完成，自动去判别明暗程度,自动取要的图,自动合拼。
介绍到这里,我们了解到:宽动态影像必需有专用DSP,而且影像是“做”出来的!有了D.S.P, 问题又来了,那里去找来低快门及高快门各一张的图让它处理？解决方法就是用一颗CCD,但是上面的每一点在单一时间内曝光两次,一次长曝光(低快门),一次短曝光(高快门),所以每一点都有两个数据输出,就叫“双输出CCD”,正因为每点有两个数据输出,总资料量就比一般CCD多了一倍,因此传输的速度得大上一倍才能把资料搬出来，所以又叫“双速CCD(Double Speed CCD)”。
监控摄像机动态范围的基本概念和一些简单的换算规律
监控摄像机动态范围的基本概念和一些简单的换算规律所谓宽动态实际是指摄像机同时可以看清楚图像最亮与最暗部分的照度比值。
而“动态范围”广义上说是指某一变化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。
摄像机的“动态范围”是指摄像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。
即表示摄像机对图像的最“暗”和最“亮”的调整范围，是静态图像或视频帧中最亮色调与最暗色调的比值。
而色调能呈现出图像或帧中的精准细节，作为两种色调的比值，动态范围的单位可以是分贝、比特、档，或者简单以比率或倍数来表示。
各种单位之间的换算方法如表1所示。
动态范围各单位之间的换算方法列出了20档动态范围，因为这几乎涵盖了人眼所能分辨的所有动态范围，超过这些档位的动态范围已没有太大的实际意义。
人眼之所以能分辨出跨度如此之广的动态范围，是因为人在观察实景时，瞳孔、虹膜、视网膜和相关肌肉会相互作用、动态调整，同时，大脑会将所有“曝光元素”整合为一幅连贯的图像，极其精准地反映出实景中十分明亮或十分暗淡的色调。
JVC的动态范围测试方法与人眼相比，对于标准CCD和CMOS图像传感器来说，所有感光单元的曝光(收集光子)时间都是相同的。
感光单元对景物明亮部分收集的光子较多，对阴暗部分收集的光子则较少。
但是，感光单元能够收集的光子数量却受到阱容量(wellcapacity)的限制，所以捕捉物体较亮色调的感光单元有可能会溢出或饱和。
为防止出现这种情况，可以减少曝光时间。
但如果这样做，捕捉物体较暗色调的感光单元可能又无法收集到足够多的光子。
因此，对于典型的单次曝光的图像传感器，其动态范围的上限受制于感光单元的阱容量，下限则受制于感光单元的信噪比。
因此，CCD摄像器件的动态范围是指其输出的饱和电压与暗场下噪声峰-峰电压之比，即动态范围=Usat/UNp-p(1)(1)式中，Usat为输出饱和电压；UNP-P为噪声的峰-峰值。
DPS技术详解
宽动态摄像机技术发展与应用日本池上公司成立于1946年是全球最大的广播电视设备制造商之一，并于1961年开始生产CCTV摄像机。
凭借产品性能、色彩还原真实、图象质量和绝对的可靠性，池上摄像机充当着世界领导者的角色。
日本池上公司在2005年11月主要面向美国、欧洲等海外市场，推出基于Pixim DPS 技术动态范围高达120dB的监控摄像机“ISD-A10”。
尽管CMOS 传感器拍摄的图像在色彩浓度（色度电平）方面总归不如CCD摄像机，这也是使CMOS技术摄像机久久不能登大雅之堂的原因之一。
一、宽动态技术什么叫宽动态？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。
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：N dB=20log（V2/V1）。
普通摄像机（称V1）的宽动态值为10dB ,如宽动态为48 dB ，与普通摄像机之间的差为38 dB，V2/V1=80，说明与普通摄像机宽动态差为80倍，松下第三代宽动态摄像机是54 dB，V2/V1=160倍。
池上ISD-A10摄像机典型动态范围95 dB，V2/V1=17782倍，最大宽动态范围120dB，V2/V1=316227倍。
从“倍数”上看，采用Pixim DPS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。
摄像机主要技术参数
枪机主要技术参数：
1、采用高效红外灯
2、200万 1/1.8" CMOS图像传感器，支持低照度，变焦镜头
3、宽动态120dB
4、最大图像尺寸1920×1080
5、视频压缩标准：H.265/H.264 / MJPEG
6、分析功能：移动侦测、区域入侵、离开区域
7、前端存储功能：支持标准的128G Micro SD卡存储，支持断网续传
8、通讯接口：1 个RJ45 10M / 100M 自适应以太网口
9、音频接口：支持1对音频输入/输出(-S)
10、防护等级：IP66（普通型）；IP68（防爆型）
11、防爆型产品除满足以上要求外，还需满足Exd IICT6 Gb（天然气舱要求）
球机主要技术参数：
1、采用高效红外灯
2、200万 1/1.8" CMOS图像传感器，支持低照度，变焦镜头（20倍光学变焦）
3、宽动态120dB
4、最大图像尺寸1920×1080
5、视频压缩标准：H.265/H.264 / MJPEG
6、分析功能：移动侦测、区域入侵、离开区域
7、前端存储功能：支持标准的128G Micro SD卡存储，支持断网续传
8、通讯接口：1 个RJ45 10M / 100M 自适应以太网口
9、音频接口：支持1对音频输入/输出(-S)
10、支持360°水平旋转，垂直方向-20°-90°
11、防护等级：IP66（普通型）；IP68（防爆型）
12、防爆型产品除满足以上要求外，还需满足Exd IICT6 Gb（天然气舱要求）。
宽动态技术原理
什么是宽动态摄像机宽动态摄像机是什么意思潮宽动态是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色。
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。
自然光线排列成从120,000Lux到星光夜里的。
当摄像机从室内看窗户外面，室内照度为100Lux，而外面风景的照度可能是10,000Lux，对比就是10,000/100=100:1。
这个对比人眼能很容易地看到，因为人眼能处理1000:1的对比度，然而传统的闭路监控摄像机处理它会有很大的问题，传统摄像机只有3:1的对比性能，它只能选择使用1/60秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光，但是室外的影像会被清除掉（全白）；或者换种方法摄像机选择1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室内的影像会被清除（全黑）。
这是一个自从摄像机被发明以来就一直长期存在的缺陷。
自从40多年前摄像机的出现至今，从最早的真空管摄像机到现在的以CMOS、CCD、DPS为感光器件的设想，而宽动态摄像机也在此基础上逐渐流行起来，关于不同技术的各种争论与探讨此起彼伏。
2005年开始，摄像机逐渐出现群雄逐鹿的竞争局面。
这种局面将会随着摄像机技术的不断更新以及更多品牌的进入而逐渐白热化。
随着摄像机更大范围的普及应用，其自身的优点与缺陷会同时存在，而对于摄像机监看效果要求的不断提高，特别在一些明暗反差过大的场景中，传统普通摄像机对单一图像中最亮和最暗部分的平衡调整能力非常有限，一般以摄取进来的所有光线的平均值为基准，并决定曝光等级。
如何提高成像系统中的动态范围，以便同时看清视场内前景与背景物体一直是研究者的目标。
于是，具有良好宽动态功能：（Wide-dynamic）的摄像机逐渐成为各大摄像机生产厂商的目标和关注的焦点。
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。
宽动态摄像机的优缺点分析
宽动态摄像机的优缺点分析宽动态范围摄像机正迅速成为视频监控的主流。
然而，对于宽动态范围(WDR)的确切概念仍然存在许多讹传和误解。
本文将从动态范围的含义及其如何影响图像质量的角度，讨论了宽动态摄像机的优点和局限性。
什么是动态范围根据标准定义，动态范围是指变量(如光或声音)的最大值和最小值的比值。
在理解和应用动态范围这一概念方面存在的核心困难在于如何进行测量。
设想这样一个任务：用一个桶测量降雨量。
下大雨时，桶中的水很快就会溢出，这样便无法确定降雨量的最大值：测量结果会根据桶的容量进行修剪。
下小雨时，在一个测量间隔内，桶内可能只滴入一滴雨，在另一个测量间隔内，可能只滴入两滴雨，最小值无法确定或受噪波干扰。
要增加小值读数的精度，就需要增加集时间，但这种做法对于大值并不适用，会导致溢出。
这个简单的例子说明测量结果实际上就是信息通道：它可以传递、丢失或误报关于变量的信息——到达上限、到达下限或同时到达两端。
设想将视频摄像机用作测量仪器。
它可测量照射在其数百万个光敏元件(即像素阵列)中每个元件上以二维阵列排列的光量。
每个像素阵列对一段时间内接收的光子流进行积分运算，然后将其转化为可读取的电子信号。
如果来自某场景的光子流很强，或者如果积分时间很长，信号可能会达到限制而饱和(修剪)。
结果导致与场景明亮区域的细部相对应所有的亮度变化会丢失。
同样，如果场景的光子流很弱，或者如果积分时间很短，信号会产生不确定、带噪波的读数，场景的所有细部都会丢失。
与任何信息渠道一样，视频摄像机的质量可通过其传达信息(即展示场景的亮度变化)的优越程度来判断。
尤其是，摄像机是否能够不作修剪即可捕捉场景明亮处的细微变化？是否能够捕捉背光处的细微变化而不任其淹没在噪波中？同时在动态范围的两端捕捉场景细部的功能如何？这些问题的答案，既取决于场景自身的动态范围，也取决于如何对作为测量仪器的摄像机的动态范围功能进行比较。
通常，如果场景的动态范围与摄像机相同或比摄像机窄，产生的图像会忠实地传达场景背光处和明亮处的细部，不会有噪波，也不修剪。
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视界之龙浅谈摄像机宽动态
宽动态（WDR）可以通过数字信号处理来整合多张在不同时间的曝光图片，从而提高图像的黑暗部分和降低图像的高亮部分。
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DynamicRange”。
摄像机宽动态开启效果对比
实现宽动态的技术有两种，CCD+DSP技术和CMOS+DPS(ISP)技术
D+DSP技术
DSP芯片是一种特殊的微处理器，根据数字信号处理理论的数学模型和算法，设计出专门的数字信号微处理器芯片。
计算程序全部“硬化”，数字滤波器所需要的其他设备也全部集成、硬化，比如加法器、存储器、控制器、输入/输出接口，甚至其他类型的外部设备等。
许多在模拟信号处理器中无法进行的工作，都可以在数字处理中进行，如二维数字滤波、数字动态影像检测、数字背景光补偿、肤色轮廓校正、细节补偿频率调节、准确的彩色矩阵、
精确的校正、自动聚焦等。
超级宽动态技术常使用双速CCD配合DSP的处理方式。
这种双曝光(或双快门)技术的核心是针对明暗反差较大的场景，摄影机先对明亮区域进行一次快速曝光，得到一幅亮部区域清晰正常的影像并存储到数据缓冲存储器中;然后再对场景中暗部区域进行一次慢速曝光，得到一幅暗部区域画面清晰的影像也存储到数据缓冲存储器中。
以上曝光完毕后，利用DSP特有的图像处理合并运算法，将两幅影像当中亮度适当的部分分别切割下来，最后进行叠加合成并输出一幅明暗区域都清晰可见的影像。
这样就能避免亮部曝光过度和暗部曝光不足的问题，从而使整个画面明区与暗区都清晰可见，以实现宽动态的处理效果。
但如果采用不同品牌型式的DSP芯片，在具体细节上就会有明显差别，比如对灵敏度、色还原度、白平衡等的处理。
2.CMOS+DPS(ISP)技术
美国Pixim公司在斯坦福大学20世纪90年代技术发展基础上研发了一种基于CMOS 技术的新型的影像撷取系统——DPS(ISP数字像素处理系统)，此系统可以通过其超强的宽动态功能来获得高质量的图片。
宽动态功能划时代地提升了一幅影像中亮和暗区域的影像拍摄效果，可以达到比CCD更真实、更清晰的影像。
在宽动态处理上，DPS(ISP)采用的是每一个画素单独曝光和ARMCPU的控制技术，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(ISP)技术的CMOS摄影机就目前的处理技术，其动态范围即可到达95dB，甚至可至120dB(好笑的是,这些数值大a&s大陆的技术顾问都不认同厂商的说法)。
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。
使用这种技术的摄影机在数字影像传感器里每一个画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(CMOS最大特点)。
宽动态与摄像机其它光学技术的区别
宽动态技术与背光补偿背光补偿是对画面整体加亮，是通过DSP芯片处理成的，一般的CCD可以完成这功能，而宽动态通常需要双扫描的CCD，即在一个信号周期内可以进行两次拍照的CCD，利用这个特点进行一次短时间的拍照输出一副图像，再根据现场情况进行拍照输出一幅暗的或者亮的图像，将2个图像通过DPS芯片组合生成一种‘暗的地方加亮，亮的地方变暗”的合成图像，从而达到较好的视觉效果。
从画面处理方面来说，背光补偿是把整画面加亮，宽动态是把亮的调暗，暗的调亮。
强光抑制和宽动态强光抑制技术能有效抑制强光点直接照射造成的光晕偏大，视频图像模糊，能自动分辨强光点，并对强光点附近区域进行补偿以获得更清晰的图像。
加入强光抑制滤光处理芯片的网络摄像机可以有效抑制迎面的强光，在夜间监控道路车辆时，能较清晰的捕捉车辆车牌，并通过局域网、广域网把真实完整的画面快速传输至远程监控中心，用户可以在任何时间、任何地点查看。
适用于收费站、停车场出路口等区域。
强光抑制道路监控摄像机要求在夜间清楚拍摄车牌照，这就要求强光抑制指标要好。
在专业广播电视摄像机，这个指标叫低垂直光斑。
采用此项技术的摄像机，可以有效抑制迎面的强光，使车牌照较清晰的被捕捉到，画面真实完整。
很多道路监控摄像机采用“日蚀”技术，在夜间拍摄车牌很好，但在白天也经常出现“日蚀”，这就影响了整体图像的美观和完整性。
强光抑制摄像机是专门用于监控夜间行驶车辆前车牌的设备，宽动态摄像机是用于监控光线强度差异较大的监控环境。
强光屏蔽是强光抑制的一种，是强光抑制的一种极致，宽动态摄像机能够把迎面车辆的前灯强光屏蔽,从而避免强光而干扰司机观察路面情况,有效防止交通事故的发生。
宽动态摄像机的主要应用场所
目前宽动态摄像机主要应用于金融行业，其次是停车场、广场、大厦出入口、港口、道路收费站等强逆光场所。
银行营业网点一般都位于临街路边，大厅光线充足，用户接待台面向窗户，顾客则背向窗户。
监控摄像机需要监看和记录的目标是营业员的工作过程、用户的面部细节、大厅里人员活动的细节、营业厅窗外的人、物细节及顾客从营业厅外进入营业厅及从营业厅里离开到外面等全程。
监控ATM的摄像机不仅需要更好的宽动态指标还要有足够的低照度指标。
利用监控摄像机监控道路上的情况对实施交通流量和交通运行监视，对关键路段实施交通实时控制，及时发现各种异常情况保证交通安全，提高人们的生活质量。