CCD寬動(dòng)態(tài)攝像機擴展范圍

　　所謂攝像機寬動(dòng)態(tài)，即WDR(Wide DynamicRange)，實(shí)際上是指攝像機同時(shí)可以看清楚圖像最亮與最暗部分的照度比值。因此，寬動(dòng)態(tài)攝像機的動(dòng)態(tài)范圍，就是表示攝像機對圖像的最“暗”和最“亮” 的調整范圍。

　　在安防監控領(lǐng)域，所謂攝像機寬動(dòng)態(tài)，即WDR(Wide DynamicRange)，實(shí)際上是指攝像機同時(shí)可以看清楚圖像最亮與最暗部分的照度比值。因此，寬動(dòng)態(tài)攝像機的動(dòng)態(tài)范圍，就是表示攝像機對圖像的最“暗”和最“亮” 的調整范圍。攝像機的動(dòng)態(tài)范圍越大，圖像所表現的圖層就越豐富、清晰，當然圖像的色彩空間就更廣，也就是寬動(dòng)態(tài)攝像機適應逆光環(huán)境的能力也更大。

　　CCD攝像機擴展動(dòng)態(tài)范圍的方法

　　目前，CCD攝像機擴展動(dòng)態(tài)范圍的方法有如下4種：

　　1、單幀圖像兩次取樣方法

　　首先，利用成像器件CCD對監控場(chǎng)景進(jìn)行第一次標準速度曝光(如用1/50s快門(mén)) ，將得到的第一幀圖像存儲到數據緩沖存儲器中;

　　其次，利用數字信號處理器DSP對送來(lái)的圖像數據進(jìn)行分析，如圖像中較暗的部分曝光正常，而有部分曝光過(guò)度的區域(即高亮度區域)，就要進(jìn)行亮度評估;

　　第三，根據亮度評估結果，再采用高速快門(mén)進(jìn)行曝光(如1/2000s快門(mén))，并將第二次拍攝的圖像也存儲到數據緩沖存儲器中;

　　最后，再利用DSP并通過(guò)其中嵌入的特有的圖像處理算法，將兩幅圖像中亮度適當的部分分別切割下來(lái)，在一幀新的圖像中合成起來(lái)即可。

　　此種方式就是所謂單幀圖像“兩次取樣方式”，或“兩次合成電子快門(mén)”。其典型特征則為基于中速感光器件及高速DSP的兩次取樣曝光及圖像分割合成技術(shù)。

　　2、單幀圖像多次取樣方法

　　首先，利用成像器件CCD對監控場(chǎng)景進(jìn)行第一次標準速度曝光(如用1/50s快門(mén))，將得到的第一幀圖像存儲到數據緩沖存儲器中;

　　其次，利用數字信號處理器DSP并通過(guò)特有的圖像處理算法，對送來(lái)的圖像數據進(jìn)行分析，當圖像中較暗的部分曝光正常，對曝光過(guò)度的區域(即高亮度區域)，進(jìn)行亮度評估;

　　第三，根據亮度評估結果，再采用高速快門(mén)進(jìn)行曝光(如1/2000s快門(mén))，并將第二次拍攝的圖像也存儲到數據緩沖存儲器中;

　　第四，根據對圖像的最暗區域至最亮區域的中間過(guò)渡范圍的整體評估，再對圖像進(jìn)行三次中間層次的曝光，這樣又得到了三幀針對過(guò)渡范圍內亮度不同的曝光圖像;

　　最后，通過(guò)特有的圖像識別算法，將上述5幅圖像當中亮度適當的部分分別切割下來(lái)，再在一幀新的圖像中合成起來(lái)，完成并最終輸出滿(mǎn)意的圖像即可。

　　此種方式就是單幀圖像的“多次取樣方式”，或“五次合成電子快門(mén)”。其典型特征則為基于高速感光器件及高速DSP的多次取樣曝光及圖像分割合成技術(shù)。

　　3、對數壓縮放大方法

　　首先，利用成像器件CCD及標準測光/曝光控制電路對監控場(chǎng)景進(jìn)行一次適當速度曝光，并將累計的電荷按照標準方式傳送到后端的前置放大器進(jìn)行放 大。接著(zhù)，前置放大器在對圖像中亮度適當及較暗的區域進(jìn)行放大時(shí)，采用接近線(xiàn)性的放大比(對數曲線(xiàn)的下端)，即隨著(zhù)圖像亮度的提高而放大輸出，這樣放大器的放大比基本上是恒定的，以達到保持亮度適當及較暗區域的層次目的;前置放大器在對圖像中亮度較高的區域進(jìn)行放大時(shí)，采用非線(xiàn)性(漸進(jìn)斜率壓縮)的放大方 式(對數曲線(xiàn)的上端)，即隨著(zhù)圖像亮度的提高而相應降低放大器的放大比例，這樣放大器的放大比及輸出電平會(huì )漸進(jìn)，但非常迅速地下降，以達到壓縮高亮度區域 的目的。因此，使較暗區域的亮度適當，高亮度區域亮度壓縮，以輸出適中的圖像。

　　此種方式即“對數壓縮放大方式”，或“自動(dòng)拐點(diǎn)取樣方式”。其典型特征則為基于普通感光器件單次曝光及非線(xiàn)性前置放大器的對數曲線(xiàn)放大方式。

　　4、輸出信號伽馬修正方法

　　首先，利用成像器件CCD及標準測光/曝光控制電路對監控場(chǎng)景進(jìn)行一次適當速度曝光，并將得到的圖像存儲到數據緩沖存儲器中;

　　其次，通過(guò)所設計的模擬電路或利用DSP中特有的圖像處理算法，對圖像中的不同亮度層次進(jìn)行取樣，并將接近的層次劃分成若干等級，其劃分的等級數在數字處理方式中取決于圖像的復雜程度及DSP的處理能力;

　　最后，按照用戶(hù)要求的方式，分組逐漸降低高亮度層次間的灰階關(guān)系，同時(shí)逐漸提高低亮度層次間的灰階關(guān)系，以達到擴展低亮度區域的層次關(guān)系，壓縮高亮度區域的層次關(guān)系的目的，從而間接地擴展了圖像亮度的動(dòng)態(tài)范圍。

　　此種方式即“伽馬修正方式”，或“灰階比率修正方式”。其典型特征則為基于模擬電路或修正算法加DSP而進(jìn)行單次曝光的輸出灰階比率修正方式。