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寬動(dòng)態(tài)技術(shù)

隨著人工智能在視頻監(jiān)控的落地應(yīng)用，除了在清晰度方面的基本要求以外，寬動(dòng)態(tài)能力也成為了智能攝像機(jī)基礎(chǔ)配置之一。在特定場(chǎng)景下，寬動(dòng)態(tài)的效果決定了智能分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

何為寬動(dòng)態(tài)?

寬動(dòng)態(tài)技術(shù)是在非常強(qiáng)烈的對(duì)比下讓攝像機(jī)看到影像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)。

當(dāng)在強(qiáng)光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對(duì)亮度較低的區(qū)域在圖像中同時(shí)存在時(shí)，攝像機(jī)輸出的圖像會(huì)出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過(guò)度成為白色，而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。

攝像機(jī)在同一場(chǎng)景中對(duì)最亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動(dòng)態(tài)范圍”。寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)是運(yùn)用寬動(dòng)態(tài)主要解決攝像機(jī)的逆光補(bǔ)償問(wèn)題。

在實(shí)際生活中存在很多這樣的光線反差很大的監(jiān)控區(qū)域，比如銀行的玻璃門、隧道路口、大廈以及地鐵的出入口、道路監(jiān)控等場(chǎng)景。在明暗對(duì)比強(qiáng)烈的情況下，普通攝像機(jī)是無(wú)法滿足監(jiān)控需求的。所以，寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。

具有哪些技術(shù)特點(diǎn)?

從廣義上來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)范圍是指某一變化的事物可能改變的跨度，及其變化值的最低端極點(diǎn)到最高端極點(diǎn)之間的區(qū)域，此區(qū)域的描述一般為最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的差值。在談及攝像機(jī)產(chǎn)品的拍攝圖像指標(biāo)時(shí)，一般的“動(dòng)態(tài)范圍”是指攝像機(jī)對(duì)拍攝場(chǎng)景中景物光照反射的適應(yīng)能力，具體指亮度(反差)及色溫(反差)的變化范圍。

自然光線的排列從白天強(qiáng)光照射的120，000Lux到星光夜里的0.00035Lux。當(dāng)攝像機(jī)從室內(nèi)看窗戶外面，室內(nèi)照度為100Lux，而外面風(fēng)景的照度可能是10，000Lux，對(duì)比就是10，000Lux/100Lux =100:1。這種對(duì)比環(huán)境下，人眼很容易處理，因?yàn)槿搜勰芴幚?000:1的對(duì)比度。但是攝像機(jī)的處理能力就要根據(jù)其各種硬件的性能來(lái)判斷了。

超寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)是能夠令攝像機(jī)逆光環(huán)境下也能清晰地拍攝出大量?jī)?yōu)秀的監(jiān)控視頻。使得光線強(qiáng)的空間不會(huì)曝光，光線暗的空間也不會(huì)看不清楚。通俗點(diǎn)說(shuō)，超寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)就是能很好的適應(yīng)統(tǒng)一場(chǎng)景中不同部分光線強(qiáng)弱差別較大的情況，并能夠在最終的視頻中淡化這種光線亮度差異，使整個(gè)畫(huà)面每一個(gè)部分都能清晰可辨。

寬動(dòng)態(tài)技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的不斷成熟，寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的銷量有了突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)。目前，寬動(dòng)態(tài)已經(jīng)基本成為IPC標(biāo)配功能。

多幀合一的寬動(dòng)態(tài)處理技術(shù)成為攝像機(jī)廠商的主流選擇，這種技術(shù)在攝像機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)用，使黑暗區(qū)域可以變得明亮一些，使場(chǎng)景中明亮區(qū)域變得更加柔和，改變了視覺(jué)效果，提供出有用的可識(shí)別的圖像。

目前通用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)大多采用CMOS+DPS寬動(dòng)態(tài)技術(shù)。DPS采用的是每一個(gè)像素單獨(dú)曝光和控制技術(shù)，加之利用CMOS傳感器采集的多幀畫(huà)面合成一幅完整圖像的線性疊加，相比于CCD的兩次曝光成像有了更高的動(dòng)態(tài)范圍。從數(shù)值上來(lái)說(shuō)，采用DPS技術(shù)的CMOS攝像機(jī)就目前的處理技術(shù)，其動(dòng)態(tài)范圍即可到達(dá)120dB。在擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)，DPS也解決了CCD傳感器在處理動(dòng)態(tài)范圍和色彩真實(shí)性上的不足，其色彩還原性更加真實(shí)，能夠滿足應(yīng)用的要求。使用這種技術(shù)的攝像機(jī)在數(shù)字圖像傳感器里每一個(gè)像素中都使用了一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，在捕捉到光信號(hào)時(shí)直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最大程度地降低了信號(hào)在排列中的衰減和干擾。

目前主流品牌的攝像機(jī)，其動(dòng)態(tài)范圍的標(biāo)稱基本是120dB，而專門的寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)其動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到140dB，這其中還有一些廠家標(biāo)示為真實(shí)寬動(dòng)態(tài)和數(shù)字寬動(dòng)態(tài)。在針對(duì)攝像機(jī)寬動(dòng)態(tài)實(shí)際的測(cè)試中，同樣標(biāo)稱為120dB動(dòng)態(tài)值的攝像機(jī)，可能寬動(dòng)態(tài)效果并不相同。僅憑廠家的吹噓蠱惑，我們很難判定一款監(jiān)控?cái)z像機(jī)成像效果到底是好是壞。為了區(qū)分各廠家產(chǎn)品之間的差異性，將不同品牌的監(jiān)控?cái)z像機(jī)置于同一環(huán)境中，通過(guò)不同的光線及動(dòng)態(tài)顯示效果考驗(yàn)監(jiān)控畫(huà)質(zhì)及連貫性，是用戶在選型過(guò)程中必不可少的步驟。

通過(guò)寬動(dòng)態(tài)技術(shù)在非正常環(huán)境中，可以看清監(jiān)控的事物，克服了普通攝像機(jī)處于亮場(chǎng)的包圍之中時(shí)，畫(huà)面昏暗、無(wú)層次的弱點(diǎn)。寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，包括金融、教育、交通等多個(gè)領(lǐng)域。目前，寬動(dòng)態(tài)已經(jīng)成為高清攝像機(jī)必不可少的一項(xiàng)功能，市場(chǎng)需求旺盛。

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