视频监控的革命——宽动态摄像机

时间：2006-04-11　来源：松下电器　作者：豆豆　点击：次

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宽动态摄像机的问世
说到专业监控用途的摄像机，其历史可以追溯到1957年。从此前的历史来看，监控摄像机的技术提升主要取决于三项基本性能指标的提高，即图像清晰度、灵敏度以及[宽动态范围。关于图像清晰度及照度，它们是随着上世纪80年代前半期CCD摄像机的问世而飞速发展起来的。而为了更加接近人眼观测的目标，许多厂商持续不断地进行着研发工作，终于在1997年，松下电器成功开发出了能够大幅提升宽动态范围的技术，并将超级宽动态系列（第一代超级动态系列/WV-CP450系列和WV-CS650系列）推向了市场。
当人们在照度差非常明显的场所进行监控摄像机的使用时，例如在有室外光射入的室内进行拍摄等情况下，会存在无法看清暗处，或者明亮的地方呈现全白这样一些问题。而解决了这一问题的正是超级宽动态系列摄像机（图1）。这种类型的摄像机能够提供更加自然的画质，因此，推出不久即成为了业界的标准摄像机。

宽动态摄像机的发展
此后，根据顾客的需求，以松下电器为代表的一些厂商对超级宽动态摄像机实施了进一步的改善。1999年松下电器推出了第二代超级宽动态摄像机（SDII/WV-CP460系列/WV-CS850系列）。SDII的问世使得宽动态范围得到了提高，并且扩充了产品阵容，宽动态范围达到了以往摄像机的2倍，而在产品阵容上，除了枪机型摄像机以及室内一体化摄像机之外，还有户外专用的一体化摄像机、防破坏型摄像机、网络摄像机等都采用了SDII技术。随后，在2001年，松下电器又推出了具有彩色/黑白转换功能的摄像机（WV-CP470）。
以WV-CP470的开发为起点，松下电器的第二代超级宽动态摄像机系列的研发工作在力求进一步提高动态范围的同时，也向其他基本性能的提高以及智能化的方向迈出了一大步。2005年4月，第三代超级动态摄像机（SDIII/WV-CP480系列/WVPCS950系列）问世了，它不仅大幅提高了基本性能，而且还通过松下电器独有的图翊理技术，实现了摄像机的智能化功能?

技术发展历程
超级宽动态摄像机的动态范围之所以能够提高，主要归功于CCD和DSP的核心技术的发展。?貱CD的开发，使得通过单个CCD就能将1/50秒、以及高速1/4000的两个快门速度的信号同时传送到DSP当中。之后通过松下独有的超级动态DSP，将长信号和短信号进行合成，传输出更加自然的画质（图2、3）。提到高速的快门速度，在第一代时为1/2000秒，第二代就为1/4000秒，到了第三代则提高至1/8000秒。此外与不具备超级动态功能的摄像机相比，动态范围由第一代的40倍一跃提升到第三代时的160倍。

在我们提到宽动态时，除了采用80倍、160倍这种表述之外，还会使用48dB、54dB这样的说法。结论虽然是二者表述的为同一个意思，但若进行简单解释，则如下所述：
当以100IRE（IRE是表示电视信号振幅的单位，100IRE=700mV）作为标准时，普通的摄像机（称为V1）的宽动态范围是10dB。例如第二代超级宽动态摄像机（称为V2）的宽动态范围是48dB，则与普通摄像机之间的差异为38dB。
采用“N dB = 20log(V2/V1)”这一公式，则N = 38dB的时候，V2/V1 = 80。也就是说与普通摄像机的差为80倍。以此类推，第三代的超级动态范围是54dB，套用该公式则可得出结果为160倍。
　　
先进功能
正如前面所述的那样，去年开始销售的第三代超级动态摄像机，其在基本性能的提高以及具备智能化功能这两个方向上取得了巨大的技术发展。特别值得一提的有以下3点。

基于每个像素的160倍宽动态范围
以往是将区域一分为四进行灰度等级计算，而在第三代超级动态摄像机中，则开发了可对应任意领域的超级动态技术，即能够根据被拍摄物体的明亮程度对每一个像素进行灰度等级计算，并令图像合成达到最优化，从而对整个区域进行校正（图4）。