细节之处现功夫宽动态摄像机整合大潮来临

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    面对强逆光的恶劣环境，宽动态摄像机解决了安防监控的一大难题，明、暗区域同时看清楚，可以为安防提供更为有力的视频图像。本次专题适逢2008年中国国际社会公共安全产品展览会，本文提供厂家宽动态摄像机新产品，以飨读者。同时管中窥豹，从众新款宽动态摄像机产品中，一窥其发展趋势。

    在安防视频监控中，当拍摄场景中出现不同区域光亮明暗对比强烈的情况时，摄像机总是难以协调强光源与暗光源区域的曝光量，以致拍摄出来的图像难以同时看清楚强光源区域与暗光源区域。宽动态摄像机的出现解决了这一难题。

    而自1997年松下电器有限公司推出第一款宽动态摄像机之后，国内外众多的摄像机厂家如博世、Honeywell、GE、Sony、LG、JVC、池上、慧友等也相继推出了各自的宽动态摄像机。同时，基于CCD与基于DPS芯片的两种技术方案在宽动态摄像机设计方面也呈现出齐步发展的趋势。

技术继续深化 细节体现性能
    目前市场上的宽动态摄像机主要有两种技术实现方案，一种是以图像传感器配合数字信号处理器的方式实现宽动态效果，主要实现形式为双倍速CCD+DSP、普通CCD+双快门等，该技术方案采取双曝光或者多次曝光的方式，并通过DSP将采集到的模拟信号转换成数字信号输出，最后将两次曝光或者多次曝光形成的画面进行合成，从而得到一幅光、暗处都能清晰表现的画面（以下称该类宽动态摄像机为CCD宽动态摄像机）；另一种是采用DPS（数字图像传感与处理系统）的技术方案，该方案中DPS可以对拍摄区域进行多次单独无损失采样，并直接输出数字信号，因此无需经过DSP对信号进行转换（以下称该类宽动态摄像机为DPS宽动态摄像机）。

    而在2008年中国国际社会公共安全产品展览会上，归属两种技术方案派系的厂家均各自推出了新的宽动态摄像机，松下将他们的第五代宽动态技术SD5作为主推产品，吸引了众多参观者的眼球，而Sony公司也推出了新的CCD和Dynaview+宽动态技术。新宽动态技术体验区已经成为此次安防展上的一大亮点。

1.CCD宽动态摄像机：深耕DSP求突破
    影响摄像机拍摄图像宽动态效果的最直接因素是图像传感器和数字信号处理器的性能，而目前在视频监控方面应用的主要为Sony及其它少数几家的CCD，这些不同厂家的CCD在基本性能上差距十分小，因此，各厂家如何针对性地开发DSP，提升DSP的性能成为提升宽动态摄像机性能的关键。

    而CCD宽动态摄像机到目前为止已经有10多年的发展历史，其技术方案已经十分成熟，因此在新型产品开发特别是在DSP开发方面会具备针对性，主要是针对以往的DSP不足之处进行完善与提升，通过提高DSP的处理能力与处理速度，可使单位时间内每个像素的曝光更为充分，以形成更宽动态、色彩还原更接近现实的图像。从目前的新产品来看，各主流厂家的宽动态摄像机基本上都具备120倍以上的动态范围、540线以上的水平清晰度，在色彩还原及色阶过渡方面更接近现实，光暗区域对比更为平衡。

    如Sony有限公司日前推出的宽动态机型SSC-DC670/DC690系列就针对清晰度、色彩还原、色阶过渡等方面作出了改善。索尼（中国）专业系统集团产品市场科产品经理文军介绍，该系列宽动态摄像机采用了Sony最新研发的Dynaview+技术，基于该技术的DSP在灵敏度方面有了比较大的提高（可达0.05Lux），这促使DSP的处理速度得到提高，因而在每个像素上的曝光变得更为充分。于是该系列产品的性能得到了比较大的提升，宽动态范围达到了128倍，具备540线的水平清晰度，光、暗区域图像较之以往的机型更为平衡，在色彩还原与色阶过渡方面更为自然且接近现实。

    上海乐金广电电子有限公司（LG）在宽动态摄像机开发方面同样采取加强DSP的方式，并于近期开发出拥有自主专利的3D-DNR数字信号处理器，针对以往的机型可能造成的色彩还原不真实、光暗区域显示不均衡、拍摄高速移动物体产生拖尾等情况进行了改进。据该公司安防开发室先任研究员文永介绍，该公司最新的宽动态摄像机为LS902P-B/LS092P-B1超宽动态日夜型摄像机，其技术方案是在图像采样时通过对画面划分为五个区域，再对五个区域的光值进行测算，并对光值测算结果进行平衡与综合，以通过五个区域的光值计算其均值峰值，使图像采集在光、暗部分更为接近。此外，该款DSP还可以根据不同时间内进入光圈的光线强弱进行判断，并实时自动调整曝光量，使拍摄出来的画面具备更大的宽动态范围，摄像机的灵敏度也显得更高，拍摄高速移动物体时不会产生拖尾现象，并且在色彩还原方面更接近现实，特别是在外景方面可以看得更清楚，克服了以往专注于看清楚内景而在外景方面的欠缺，使内外景可以均衡地显示，为安防监控中更好地发现不法分子的行动轨迹提供了方便。

    此外，通过多次曝光（如五次曝光）来增加暗区曝光量的技术在CCD宽动态摄像机的设计方面已经越来越得到厂家的重视，相比于以往的双倍速CCD和双快门技术，进行多次曝光采样形成的图像在光暗区域对比与过渡、色彩还原、色阶过渡等方面均表现优异，特别是暗区在增加曝光量之后形成的图像可以更为清晰。

    值得注意的是，目前摄像机业界在更高性能CCD的研发方面也出现了突破，Sony新推出了super HAD二代CCD，该CCD增强了摄像机针对单个像素进行采集的感光能力。普通CCD在每个像素点上只有一个聚光镜片，而super HAD二代CCD为了有效利用像素之间的间隙，提高像素点的感光能力，在每一个像素点上都有两片用作聚光的透镜，这两片透镜不但对像素进行采集，同时在像素与像素之间的间隙也进行放大，使单像素的感光面积增大30%，极大地增强了CCD整体的感光能力，暗景更具通透感，因此表现力也更强。相信该类CCD大量应用到安防之后，CCD宽动态摄像机的性能再次得到较大幅度提高将指日可待。

2.DPS宽动态摄像机：更高动态范围是永恒的追求
    DPS是基于CMOS的宽动态技术方案，由美国Pixim公司研发并推出其在宽动态摄像机方面的应用。与CCD不同，这是一种纯数字化的图像拾取系统，其本身就已经将图像传感器及图像信号处理器包含在同一芯片上。DPS的核心技术是在每一个拾取的像素上都包含一个数模转换器ADC，在捕捉到光信号时，直接转换为数字信号并将其放大，可最大限度地节省无效的传输操作，降低了噪音和衰减，保证了获取图像的高质量性，在输出后的图像无拖尾、垂直光斑和开花现象。DPS系统在整个图像的获取、传输和处理中，不论前端的拾取还是后端的处理完全以数字化的形式进行。
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)