浅析实现宽动态的两种技术
网络高清摄像机的重要指标之宽动态范围
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。
宽动态
资料补充：宽动态摄像机其实“宽动态” “低照度”,并不是新的技术或观念，这是摄像机长久来一直在追求的目标,可惜所有的重点还是捏在日本人手里。
我们一样一样来分析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。
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，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,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?呵呵! 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，那要怎样才能达到这种效果呢?会电脑的人就知道了,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再把低快门那张的背景剪下来两张一加:这不就搞定了!当然,不能用鼠标一点一点来弄,来不及了,因此,得写个软件,自动去判别明暗程度,自动取要的图,自动加起来,最重要的,要每秒能处理25祯,再开颗D.S.P,把软硬件包在一起,就成了“宽动态D.S.P ”了到这里,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?用两颗CCD? 一个高快门,一个低快门? 那不成! 怎么摆角度都不可能一样,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).就这样了! 双输出CCD 扔出一个长曝光及短曝光的讯号给DSP, DSP去运算再加总, 所谓”宽动态摄像机”就出来了.这种搞法是松下在10年前搞出来的,但搞出来后取名字就有问题了,”宽动态”(Wide Dynamic)这名词以前已经有人用过了,再用就不稀奇了,因此就改个名称叫”超动态”(Super-Dynamic),简称SD。
摄像机宽动态
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。
Pixim DPS技术宽动态技术
数字像素系统(DPS)技Pixim公司的数字像素系统(Digital Pixel System, DPS)技术是一个突破性成像系统，该技术极大地增强了众多应用中的视频和静止图像的捕捉能力。
DPS技术扩展的动态范围、快速读出速度、系统级芯片集成能力以及低工作功率是现有图像捕捉和处理技术的一个极大的进步。
固态图像传感器技术可以追溯到上世纪六十年代晚期第一个电荷耦合器件(CCD)的发明。
1990年出现了CMOS活动像素传感器(APS)，随后DPS平台开始发展。
DPS技术的发明源于斯坦福大学(Stanford University)长达八年以上的研究工作。
数字像素系统将Pixim公司新兴像素架构的固有优势与嵌入式处理器设计的新进展结合起来，可向制造商提供能够轻松整合到各种下一代产品的先进成像系统。
图像系统类型图像传感器一般分为三大类：CCD、CMOS APS以及Pixim的数字像素系统技术。
CCD传感器是原始的图像传感器技术，它需要复杂的实现系统和高制造成本的工艺，从而限制了其在许多市场中的发展。
上世纪九十年代早期，随着新兴CMOS制造技术的出现，CMOS APS (活动像素传感器)产品得到发展，并成为低端市场中CCD传感器的主要替代产品。
DPS(数字像素系统)产品则源于上世纪九十年代中期斯坦福大学(Stanford University)的技术突破。
相比现有技术，DPS技术可以提供增强的功能，包括：．单次日光过程中图像的多级采样，可获得高帧速率和宽动态范围；．数字地采样，可获得高分辨率和图像品质；．集成图像处理功能，可减少功耗和占板面积；．温度和空间过滤，可获得清晰图像；．超低功耗；．高信噪比。
相比CCD和CMOS APS，DPS平台可以大幅改进图像品质，并给相机设计工程师和制造商带来更多灵活性。
数字像素系统技术在多变的光照环境和宽动态范围场景中往往同时有暗区和亮区，而数字像素系统的独特架构和紧密结合的成像软件在这种环境下仍然可以提供出色的图像品质。
宽动态摄像机技术发展与应用002
宽动态摄像机技术发展与应用(下)在全球市场上，有50多个国家超过90多种类型的D P S摄像机在应用，其中许多世界知名摄像机制造商都已经采用P i x i m D P S成像技术。
与上世纪60年代开始应用的C C D技术相比，D P S技术还比较年轻，但它的芯片组从D1000、D1500、D2000到D2500，在性能上有了飞速提高，图像清晰度从480线提升到540线，最低照度从1.0L u x/F1.2,到0.5L u x/F1.2，典型宽动态从95d B到102d B。
现在的D P S摄像机只能算第一代D P S产品，它已经在宽动态等多方面显示出优越性。
对于摄像机“宽动态”现在还是一种特殊功能，不用多长时间“宽动态”将是摄像机必备的功能。
在监控行业，生产C C D摄像机的厂家很多，但著名品牌的摄像机与其普通牌摄像机相比，在性能、品质却又很大差别。
同样对于最新的D P S技术，只有在研制和制造技术上领先并有实力的著名企业才能将最新技术表现得淋漓尽致。
池上公司在2005年11月面向美国、欧洲等海外市场，首次推出基于D P S技术监控摄像机。
池上公司采用D P S的“D2000”芯片组，结合其领先的摄像机制造技术，并将部分广播级摄像机技术应用到I S D-A10上，使这种全新的D P S摄像机以其480线清晰度、真实的色彩还原和120d B的宽动态范围及秉承一贯高可靠性等特点向人们展示出D P S新一代宽动态摄像机的优异品质。
宽动态范围什么叫宽动态范围？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“d B”来表示，在以100I R E为标准时，换算公式：N d B=20l o g（V2/V1）。
普通摄像机（称V1）的宽动态值为10d B,如宽动态为48d B，与普通摄像机之间的差为38d B，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54d B，V2/V1=160倍。
浅析实现宽动态的两种技术
浅析实现宽动态的两种技术就技术言，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，下面具体来讲解CCD+DSP技术与CMOS+DPS技术。
CCD+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、数字动态图像检测、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的处理方法已经相当成熟了。
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，摄像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图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图像也存储到数据缓冲存储器中。
以上曝光完毕后，利用DSP特有的图像处理算法，将两幅图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图像。
这样就能避免亮部曝光过度和暗部曝光不足的问题，从而使整个画面都清晰可见，以实现宽动态的处理效果。
从市场上看，上述技术的宽动态摄像机产品一直是市场的主流，且使用这种方案的厂家众多，虽然有研发实力的厂家宽动态技术绝大多数相似，但是由于采用不同的DSP芯片，在具体细节上还是有明显差别，比如对灵敏度、色还原度、白平衡等的处理。
CMOS+DPS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 技术的新型的图像拾取系统——DPS(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0.00035Lux。
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。
如何在网络速率控制技术中实现带宽的动态调整(十)
如何在网络速率控制技术中实现带宽的动态调整引言：网络速率控制技术在现代互联网中起着至关重要的作用，能够确保数据传输的高效性和稳定性。
其中，带宽的动态调整是提升网络性能的关键环节。
本文将探讨如何在网络速率控制技术中实现带宽的动态调整，以满足日益增长的网络传输需求。
一、了解带宽的动态调整带宽指的是网络传输中的数据传送能力，通常以每秒传输的比特个数（bps）来衡量。
在网络速率控制技术中，带宽的动态调整是指根据网络负载状况和用户需求的变化，实时调整数据传输的能力。
通过动态调整带宽，可以合理利用网络资源，提高数据传输的效率。
二、网络流量监测与分析要实现带宽的动态调整，首先需要对网络流量进行监测和分析。
网络流量监测可以通过网络监控工具来完成，该工具能够实时记录网络传输数据的大小、速率等信息。
通过分析这些数据，我们可以得到网络负载状况的变化趋势，为带宽的动态调整提供数据支持。
三、自适应带宽分配策略在实现带宽的动态调整中，自适应带宽分配策略起着重要的作用。
该策略可以根据网络负载状况和用户需求，智能地分配带宽资源。
其中，是保障用户体验的重要手段。
通过设定不同的优先级，将网络资源分配给不同的应用程序或用户，以保证网络传输的质量。
四、流量压缩与优化网络带宽是有限的资源，为了更好地利用带宽，可以通过流量压缩与优化来减小网络传输的数据量。
流量压缩技术通过对数据进行压缩处理，减少数据的传输量，从而达到节约带宽的目的。
同时，对网络传输过程中的冗余数据进行去重和优化，也能有效地提高带宽的利用率。
五、基于负载均衡的带宽调整负载均衡是一种常用的网络技术，可以均衡地分配带宽资源，避免单一节点的负载过高。
在实现带宽的动态调整中，基于负载均衡的带宽调整策略可以根据网络节点的负载情况，自动调整带宽的分配比例。
通过动态分配带宽，可以避免网络拥塞和资源浪费的问题，提高网络性能和用户体验。
六、培养网络安全意识在进行带宽的动态调整时，要加强网络安全意识，保护网络资源的安全性。
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浅析实现宽动态的两种技术
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、CCD+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、数字动态超级宽动态技术
常使用双速CCD 配合DSP 的处理方法已经相当成熟了。
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，摄像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从市场上看，上述技术的宽动态摄像机产品
一直是市场的主流，且使用这种方案的厂家众多，虽然有研发实力的厂家宽动
态技术绝大多数相似，但是由于采用不同的DSP 芯片，在具体细节上还是有明显差别，比如对灵敏度、色还原度、白平衡等的处理。
CMOS+DPS 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DPS 技术体现的宽动态功能划时代地提升了一幅但也需要指出，由于DPS 是基于每个像素单独处理的技术，因其每个像素都包含一套完整的处理电路，从而也大大减小了每个像素的感光面积，即感光量减少，其结果是基于CMOS 和DPS 技术的摄像机，其灵敏度是有显著影响的，或说不甚满意。