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5种扩展CMOS摄像机动态范围的比较及其测量方法(3)

时间:2010-09-02 来源:中国集群通信网 作者:顾小军 点击:

  动态范围扩展比率(dB)=20 log (L3 / L4) (3)

  这种方法虽算出动态范围扩展值,但完全忽略了成像器捕捉中间色调的能力。JEITA方法并没有克服两次曝光CCD传感器的主要缺陷,因该方法只关注于对较高和较低色调范围以内的不同灰阶值的区分。

  JEITA方法的缺陷是:所有的测试装置都无明确指定;没有指明怎样放置照明设备,使用何种类型的光线,甚至没有说明如何准确衡量照明强度。这意味着,实验装置和测量条件的变化都会影响最终的测量结果。值得注意的是,JEITA方法测量的是动态范围扩展值,而不是总体的测量范围,因为该方法并未指明如何确定基准动态范围或总体动态范围。

  Pixim 的动态范围测量方法

  为消除上面的缺陷,让测量实验具有可重复性,使得在测量过程中可对所有色调级别同时进行观察和比较,Pixim使用一套定制的仪器装置来测量动态范围。该套装置包含一个灯箱,它使用 700 瓦的白炽灯光对透光步进卡进行背光投射。测量使用的步进式光楔均由 Sine Patterns LLC 公司生产,两个光楔重叠在一起最高可测量ND 值为 0.1到 6.1或大约 120 分贝的密度范围。

  要在监视器或打印文档中准确显示很宽的动态场景并不易,但图5显示Pixim Digital Pixel System技术良好地捕捉到超宽动态图像。

图5  使用 Pixim's Digital Pixel System 技术拍摄的超宽动态范围场景

  图6显示了使用两次曝光方法的 CCD摄像机机拍摄的同一图片。请注意,尽管该相机自称具有很高的动态范围,我们还是可以从图片中场景高亮部分的晕光现象和中间色调的串色现象看出其明显的局限性。另外,就对中间色调的响应来说,该相机的响应过于平乏,与 Pixim 相机单调分明的响应相比,谁优谁劣一看便知。

图6  用两次曝光 CCD 传感器拍摄的同一图片

  影响图像传感器对灰阶响应的相同因素也会影响传感器在实际场景中拍摄色彩细节的精准度。这一点可从图7的对比中得到印证。图7表示使用两次曝光技术扩展动态范围的Panasonic的CCD宽动态摄像机与CMOS-DPS摄像机拍摄图像的对比。显然,CCD宽动态摄像机所摄画面苍白,其色彩精准度和图像质量大打折扣。

图7  采用两次曝光技术的 CCD 摄像机与CMOS-DPS摄像机拍摄图像对比

  结语

  由上看出,宽动态技术并不是CCD摄像机独有的。由于CCD的感光特性限制,在技术上很难再有重大突破,而CMOS宽动态摄像机将会有突出的表现,可以说未来的监控摄像机都会有宽动态功能,而宽动态技术将属于CMOS摄像机。


(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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