宽动态技术原理

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1、什么是宽动态摄像机？宽动态摄像机是什么意思?潮宽动态是在非常強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儿十倍。自然光线排列成从120,OOOLux到星光夜里的0.00035Luxo当摄像机从室内看窗户外面，室内照度为lOOLux,而外面风景的照度可能是10,OOOLux,对比就是10,000/100100:1。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冇很大的问题，传统摄像机只冇3:1的对比性能，它只能选择使用1/60秒的电子快门來取得室内

2、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淸除（全黑）。这是一个自从摄像机被发明以来就-直长期存在的缺陷。自从40多年前摄像机的出现至今，从放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而。这种局而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口热化。随着摄像机更大范用的曹及应丿U,其口身的优点与缺陷会

3、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屮，传统普通摄像机对单一图像屮故亮和域暗部分的平衡调整能力非常有限，一般以摄取进來的所有光线的平均值为基准，并决定曝光等级。如何提高成像系统屮的动态范围，以便同时看清视场内询景与背景物体一直是研究者的目标。于是，具冇良好宽动态功能：（Wide-dyruunic）的摄像机逐渐成为各人摄像机生产厂商的H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人不失真电平和噪声电平的差。而在实际用途中，多用对数和比值來表示一个信号系统的

4、动态范围，比如在音频工程中，一个放人器的动态范围可以表示为:D=log（Powermax/Powermin）X10o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（口光、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，摄像机输岀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农现是存在着局限的，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

5、应的适应能力，主要是亮度差和色温反差的适应范臥光学动态范围（DR_Optical）二饱和曝光量/噪声曝光量（暗电流）。数字相机的光学动态范围主要是山图像传感器决定的。其中饱和曝光量指的是图像传感器达到故大的饱和容量时的曝光暈，即无论再怎样増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冇本身暗电流时的曝光暈。图像传感器的动态范围定义公式如下：动态范围（db）二20*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）动态范用指的是其传感器达到

6、这两种状态下对应的曝光量的倍数关系。输出动态围H前市场上使用的摄像机内都含有DSP(数字信号处理系统)。摄像机的图像是以数字的形式再通过D/A转换成模拟后输出，所以输出动态范围主要由A/D位数决定。位数是决定数字图像系统的一个重耍指标，对于一个数字图像系统，信息的存储最终是以数字的方式來进行。所以该系统屮必定有一个模拟/数字转换器(A/DConverter)。而A/D转换器的一个重要指标就是A/D的位数。对于3位2进制來说，可以表达的最大值是2的3次方即8。8位2进制可以表达的数值范围是0-255,16位的范围是0-65535等。那么什么

7、是A/D转换誥的动态范用呢？对于一个8位的A/D,它可以记录的最小信号是1,最大信号是255,那么它的动态范围就是log(255/1)=2.4。这个值显然是不人的。但是注意不要把8位的A/D和8位的色深搞混了。在彩色系统里一共有3个通道，这里的8位指的是每个通道的位数。对于彩色來讲就是24位，也就是我们常说的真彩色。实际上对于8位的JPG文件来说，能表达的亮度信息也就是这么多。这就是数字和模拟系统的不同Z处。但实际上为了保留更大的余量和采川更好的输出方法，基木上各个厂商都采川Mbit甚至16bit的A/D转换器。对于数字系统，位数和动态范

8、围的对应关系，可以说A/D转换器的动态范鬧对于图像成像的色彩至关匝要，A/D转换器的动态范围越大，对于图像來说更加能够反映所摄物体的自然色。多种宽动态技术齐放光彩1997年松下推出基丁-其SD