浅谈模拟摄像机的DSP和WDR(2)

主页（http://www.pttcn.net）：浅谈模拟摄像机的DSP和WDR(2)

宽动态的基本功能是在同一时间内，以不同的曝光速度捕捉到两幅清晰区域不同的图像，在这两幅图像中消除其中较差的像素，保留优质的像素，再将两者合成在一起。采用这种宽动态技术原理的摄像机种类有：双倍速CCD传感器加上DSP芯片，和普通的CCD加上双快门。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，摄像机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。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”。

技术展望
CCD宽动态技术是采用特殊DSP（数字信号处理）电路，对明亮部分进行最合适的快门速度曝光，然后再对暗的部分用最合适的快门速度曝光，然后将两个图像进行DSP处理重新组合，使明亮的部分和暗的部分可以看得清楚。由于CCD的感光特性所限制，摄像机宽动态范围最大仅能到60dB，在技术上很难再有重大突破。

而由美国Pixim公司推出的基于CMOS的DPS技术，已经能使宽动态范围达到120dB（松下第二代宽动态摄像机动态范围80倍即48dB，第三代160倍即54dB）。在动态范围上，DPS技术采用单一像素曝光和ARM7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技术的摄像机的动态范围可到达95dB，最高可至120dB。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，完全能够满足不同条件下不同客户的要求。使用这种技术的摄像机在数字图像传感器里每一个像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，最大程度上降低了信号在排列中的衰减和干扰。

需要提出的是，虽然宽动态摄像机的出现弥补了普通摄像机在光线落中的缺点，但也存在不足。动态范围和灵敏度是两个矛盾因素，通常动态范围大的摄像机其灵敏度较低，而高灵敏度的摄像机动态范围相对较低。也就是说目前宽动态摄像机在环境光线足够时完全能够满足环境的需求，呈现出高质量的图像，但在低照度情况下的使用状况并不是太好。这也是目前各生产宽动态摄像机厂家迫切要解决的技术问题。但随着技术的不断提升，这个困扰厂家的问题也将会迎刃而解。