多元使用应运而生 宽动态摄像监控前景可期

    随着使用环境的迅速扩大和使用者日益多元化，摄像机的技术和分类也发生了巨大变化。各生产厂商始终致力于提高摄像机的新技术，使其能够最大程度的满足应用要求。其中宽动态摄像机是非常重要的一个分支，在一定程度上也体现了一个摄像机生产厂商的技术发展实力和发展方向。

    宽动态摄像机应用领域

    宽动态范围技术在摄像机系统中的运用，使黑暗区域可以变得明亮一些，使场景中明亮区域变的更加柔和，改变了视觉效果，提供出有用的可识别的图像。宽动态摄像机一般采用专用的DSP电路，它首先对明亮区域的被摄物体用最合适的快门速度进行曝光，然后再对阴暗区域的被摄物体用最适合的快门速度进行曝光，最后将两个图像用DSP数字信号处理芯片，将捕捉到的两幅图像重新组合在一张图像上，使其扩大了可能处理的动态范围，使得明亮区域的被摄物体和阴暗区域的被摄物体都可以看得很清楚。

    1、高速公路收费系统：

    目前低照度、宽动态摄像机用于道路监控的重点是高速公路收费监控系统，主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。。尤其是在晚上，收费站工作人员需要看清车牌，而一般情况下，车灯打开后，路上的环境照度与车牌的照度形成了一定的动态范围，传统摄像机难以“看清”，所以对低照度、宽动态摄像机有了需求。

    2、电子警察系统：

    过闭路电视监控和冲红灯自动摄录等手段，提高指挥中心的直观性、实时调动能力和对交通事故、意外事件的响应能力，以及增强查处违章的客观性，并对控制区域进行全面协调控制，提高车辆的通行能力。由于需要看清车牌，24小时监控，所以对低照度，宽动态摄像机有需求。

    3、城市商业街及周边光线变化明显的区域监控：

    城市商业街中也有一定的应用，用以掌握一些繁华路口的交通情况，路段周围车辆的运行情况和，行人的流量情况和交通治安情况等问题。

    4、银行：

    银行自动门门口，以及ATM玻璃门的门口处监控。

    宽动态视频监控摄像机技术展望

    1、扩展动态范围的技术应运而生

    由于自然光线的排列是从120000Lux到星光夜里的0.00035Lux，室内照度为100Lux，而外面风景的照度可能是10000Lux，因此当摄像机从室内看窗户外面，两者对比就是10000/100=100∶1。这个对比人眼能很容易地看到，因为人眼能处理1000∶1的对比度，但传统的安防监控摄像机则不行，因为它只有3∶1的对比性能。

    因此，在出现明暗反差较大或逆光的场景应用安防监控摄像机时，会使整个图像中明亮的区域曝光过度、较暗的区域曝光不足，而看不清图像最亮与最暗部分。如在银行储蓄所、重要场所出入口等。因为从窗外射入的强光和从天花板上的荧光灯照射的柔和光线都可能对当时室内外景象的捕获造成困难，不能同时将反差很大的室内外场景清晰地拍摄下来。

    其所拍摄图像会出现背景过亮前景过暗，或背景清晰前景过暗及前景适合背景过亮的情况。最早的解决方法，一般会采用背光补偿技术或在室内外架设两台摄像机来适应较大的光线反差，但效果不理想。扩展动态范围的技术随之应运而生，即现今所说的宽动态WDR（WideDynamicRange）技术。

    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，其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，使明亮的部分和黑暗的部分皆可看清。这种160倍动态范围技术虽具有大的宽动态，实现图像灰度的优化等优点，但其对DSP性能（特别是处理速度）要求很高。目前，由于CCD的特性限制，即便采用多次曝光取样方式，摄像机的宽动态范围也只能到66dB。

    2、高清IPC市场方向发展

    目前市场上售的高清网络摄像机几乎都添加了宽动态功能，难道这只是个巧合吗？怎么来看待这个现象呢？如果高清摄像机的CCD只能对明亮柔和的环境高清，而对高对比度的环境“看不清楚”，就只能算是伪高清了。

    宽动态技术是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色而运用的一种技术，很好的解决了影像传感器的动态范围相对人眼要窄的问题。值得注意的是，大家记忆犹新的宽动态大幅出现阶段虽然处于模拟摄像机时代，但是却见证了摄像机由模拟时代变迁到数字时代的整个过程，尤其是当年来自美国风靡一时的PiximD2025P方案将宽动态范围一举推到了至今都尚未落伍的256dB水平。去年名声大噪的Exmor背照式CMOS集成了多次曝光宽动态技术和可视性增强（VE）技术，一般来说宽动态打开后灵敏度是会降低的，但通过开启这个功能，不仅宽动态范围超过120dB，达到超宽动态的惊人效果，而且相比传统宽动态灵敏度提升了2倍，同时对比度也增加4倍，使图像效果在低光和明暗对比强烈的环境中得到极大增强和改善。

    IPC要广泛应用，必须做到品种丰富，有低照度、红外、高速球、背光补偿、宽动态等等，系列齐全才能更好地应用到实际工程中。如果高清摄像机厂家品种少，会极大的阻碍高清监控的应用，因此宽动态高清IPC的必须性很大。

    宽动态视频监控摄像机市场前景

    我们知道，摄像机的核心是CCD，目前国内没有CCD的生产能力，主要集中在日本和韩国。由于CCD在生产过程中分不同等级以及生产商获得的途径不同，造成CCD的采集效果也不同。一个简单的检测方法，就是将摄像机通电，不接镜头，用手遮住镜头接口，看图像有没有亮点，雪花大不大，然后接上镜头，将摄像机对准一个色彩鲜明的物体，查看监视器的颜色是否有偏色，图像有无扭曲现象，色彩和灰度是否平滑。

    1997年松下开发出超动态技术，并将其应用在摄像机上推向市场。随后，全球各大主要摄像机生产厂商也相应推出了带有自己宽动态技术的摄像机。一时之间，宽动态技术在这几年飞速发展，摄像机的动态范围也在不断扩大，也出现了以双速CCDDSP、普通CCD双速快门等技术。现在的宽动态摄像机一般都采用专用的DSP电路。它首先对明亮区域的被摄物体用最合适的快门速度进行曝光，然后再对阴暗区域的被摄物体用最适合的快门速度进行曝光，最后将两个图像用DSP数字信号处理，将捕捉到的两幅图像重新组合在一张图像上，使其扩大了可能处理的动态范围，使得明亮区域的被摄物体和阴暗区域的被摄物体都可以看得很清楚。

    随着DPS纯数字传感技术的诞生和传播，更高的动态范围和更真实的色彩将逐渐出现在新一代的宽动态摄像机中。目前，富尼泰达推出的第一代运用DPS技术的宽动态摄像机，市场反响不俗，相信在以后的市场检验中会逐渐彰显出它的魅力。

    可预计在不久的将来，宽动态摄像机市场会面临DSP和DPS两种传感技术的竞争，动态范围也势必不断扩大，前景广阔。

    关于宽动态摄像机

    宽动态实际是指摄像机同时可以看清楚图像最亮与最暗部分的照度比值。而“动态范围”广义上说是指某一变化事物可能改变的跨度，即其变化值的最低端极点到最高端极点之间的区域，此区域的描述一般为最高点与最低点之间的差值。摄像机的“动态范围”是指摄像机对拍摄场景中景物光照反射的适应能力，具体指亮度（反差）及色温（反差）的变化范围。即表示摄像机对图像的最“暗”和最“亮”的调整范围，是静态图像或视频帧中最亮色调与最暗色调的比值。而色调能呈现出图像或帧中的精准细节，作为两种色调的比值，动态范围的单位可以是分贝、比特、档，或者简单以比率或倍数来表示。