浅谈宽动态摄像机的测试方法

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宽动态摄像机是摄像机家族中一个重要的分支，它补充了普通摄像机在明暗反差过大的监控场所的不足，在一定程度上也体现出一个摄像机生产厂商的技术实力。本文主要介绍主观模拟测试和客观的仪器测试两种测试方法，供读者分享与交流。

对于摄像机而言，若被摄图像同时包含明亮区域和较暗区域，此时传统的背光补偿技术只能使镜头的光圈对被摄物体阴暗的部分进行调整，而被摄区明亮的部分由于光圈增大导致曝光过度，图像发白，失去细节，因此导致拍摄效果不甚理想（如图1）。为了解决强烈背景光对整个监视画面的负面影响，宽动态技术应运而生。它能使摄像机即使在恶劣的光照条件下，仍能进行高精度的全面监控，前景和背景图像质量同时都有大幅度的提高。因此，具备良好宽动态功能的摄像机成为广大生产厂商和工程商关注的焦点。

那么，如何来评测宽动态的效果呢？这是工程商朋友最关心的。下面我们来介绍主观模拟测试和客观仪器测试两种方法，和读者朋友们一起分享交流。

主观模拟测试
主观模拟测试方法主要是在模拟逆光监控环境下，通过对比普通摄像机和宽动态摄像机在同一监控环境下的实际效果。这种测试方法在产品竞标时最为直接，也是最为简单的一种测试方法，多数厂家在销售产品时，给客户介绍的也是这种方法。

1、选择具备逆光条件的场所。比如一间商店，有玻璃门，门外光线充足，通过玻璃门可看到室外的景物。

2、把普通高线数的摄像机和多款具备宽动态功能的摄像机对准商店的玻璃门，使监控场景和角度一致，并固定起来。

3、宽动态效果与光线有很大的关系，因此在室外光线非常强烈的情况下，将摄像机开启，观察监视器的实时画面。

4、普通摄像机的画面一般是前景暗，背景亮。如果开启了背光补偿，前景亮，背景则因为曝光过度而看不清物体，失去细节。而宽动态摄像机则可以看清楚前景，背景也可以看清楚（如图2）。在观看实际效果中，还要看前景和背景过渡边缘是否有羽化现象。当摄像机开启时，画面稳定下来的时间需要多久，这可以反映出宽动态处理芯片的处理速度。

5、在白天和晚上，在不同光线的对比度下，进行多次检测。特别在夜晚，看道路上的汽车大灯的拍照时，是否出现竖亮线，移动的物体图像是否发虚。

 
6、在整个测试过程中，除了检测宽动态范围之外，我们还要对宽动态摄像机的清晰度、色彩还原和操作性方面，在不同的环境下进行多次模拟检测，最后对摄像机做一个综合的评定。

客观仪器测试
客观的仪器测试主要是指采用专业的仪器设备对宽动态摄像机的动态范围进行测试，这个一般在产品出厂的时候会进行检测。各个厂家对宽动态摄像机的测试方法不尽相同，但其测试原理大同小异。下面我们来介绍一种采用仪器来进行测试的方法。

测试设备
暗室、透射灰度卡、反射灰度卡、背光灯箱（亮度可调）、照射光源（亮度可调）、标准内镜头、视频监视器、波形监视器、测光表等。

测试方法
1、在暗室内中同一垂直平面上安放两套双阶灰度测试卡，其中一套采用背光光源，作为恒定参照。调整背光源亮度，确保自正面中心确认白块表面的发散照度为2500LUX，另外一套采用反射光源，位于其正面的光源亮度可调整，用于测定动态范围的临界值。具体测试实景见图3。

2、架设摄像机与测试卡中心同水平面高度，同时保持与测试卡垂直90度夹角，摄像机镜头涵盖2个测试卡，具体测试设备摆位请参考图4。

3、摄像机加电稳定后，开启扩展动态范围功能，D光源的亮度调整到2500Lux。

4、由于摄像机的出厂标准测试照度为2000Lux（标准光圈镜头），所以在2500Lux时曝光过度，此时测试卡C的白色端条纹可能会有层次混合，即两条或者更多灰条表现出相同的白色，分辨不出亮度的差别。

5、然后缓慢降低亮度，并不断记录C波形的顶电平。当顶电平因为光源照度降低而开始相应降低的时候，记录此时测光表的照度值，此照度值即为该摄像机动态范围的上限。此时摄像机应当正好可以表现出亮度较大的白色条纹之间的亮度层次区别，后续计算中标记为L1。

 
6、然后继续不断缓慢降低亮度，并不断记录测试卡C波形的顶电平。当顶电平不在因为光源照度降低而继续相应降低的时候，记录此时测光表的照度值，此照度值即为该摄像机动态范围的下限制。此时，摄像机所拍摄的图像中，在亮度暗的两个灰黑色条纹之间的亮度层次区别应正好消失，混合成一块黑色。后续计算中标记为L2。

结果计算及对比评测
1、如果以分贝计，则动态范围（单位：dB）=20Lg（L1/L2）dB；
2、如果以百分比计，则动态范围（单位：n100%）=（L1/L2）×100%。
这只是宽动态指标的检测，同时还需要采用专业的仪器设备对宽动态摄像机的清晰度、色彩还原、视频基本特性等技术指标进行检测，综合评定该宽动态摄像机。