隨著技術的不斷完善和進步，寬動態(tài)攝像機在安防領域的應用越來越廣。本文針對重要的金融、交通等應用領域進行了分析和探討，重點從寬動態(tài)攝像機兩種不同技術角度出發(fā)，介紹了它在這些領域中應用的情況以及出現(xiàn)的問題，僅供讀者參考。
隨著安防技術逐步完善和發(fā)展，攝像機得到了更大范圍的普及和應用。而對攝像機監(jiān)看要求在不斷提高，特別在一些明暗反差過大的場景，如銀行、停車場、地鐵、港口碼頭等。
普通攝像機對單一圖像中最亮和最暗部分的平衡調(diào)整能力非常有限，一般以攝取進來的所有（部分）光線的亮度的平均值為基準，并決定曝光等級。如何提高成像系統(tǒng)的動態(tài)范圍，以便同時能看清視場中前景與背景物體一直是研究者的目標。于是，具有良好寬動態(tài)功能的攝像機逐漸成為各大攝像機生產(chǎn)廠商的追求目標和關注焦點。
實現(xiàn)寬動態(tài)的兩種獨特技術
從松下公司推出第一代寬動態(tài)攝像機到今天的第三代，基于DSP（Digital Signal Processor）技術的寬動態(tài)攝像機已得到了廣泛的應用。
但自2005年末，美國PIXIM公司推出了基于DPS（Digital Pixel System）的新一代圖像處理技術，它與傳統(tǒng)的CCD和CMOS傳感器相比有著極大的區(qū)別。
DPS采用的是“每個像素獨立完成采樣、優(yōu)化曝光并直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號”,它可以對單獨的像素進行多次曝光及采樣,以達到最佳的圖像效果。所以可以說DPS中的”每個像素都是一部攝像機”。而在圖像處理器方面采用32位CPU對每個像素進行精確的曝光等級控制，以及圖像的處理，從而形成了高清晰、超寬動態(tài)的攝像機。
1.DSP（Digital Signal Processor）技術
從寬動態(tài)范圍40倍的第一代寬動態(tài)攝像機到現(xiàn)在的第三代160倍超寬動態(tài)攝像機問世，它是基于每個像素的動態(tài)范圍技術采用了新的帶有自然對比度校正功能的DSP（數(shù)字信號處理功能）系統(tǒng)，其能夠使高對比度圖像達到最佳效果，確保了不受目標物體地域、位置、形狀和大小等因素的影響，完全能夠真實地再現(xiàn)畫面。
現(xiàn)在，全球各大主要攝像機生產(chǎn)商也都相應推出了帶有超寬動態(tài)技術的攝像機。雖然在實現(xiàn)寬動態(tài)上各家的做法方式多種多樣，但CCD實現(xiàn)寬動態(tài)的道理基本一致。這一類型的攝像機采用了專用的DSP電路，首先對明亮的被攝物體用最適合的快門速度進行曝光，然后，再對暗的被攝物體用最適合的快門速度進行曝光，最后將這兩個圖像用DSP數(shù)字信號處理技術，將捕捉到的兩幅圖像重新組合在一張可視圖像上。擴大了處理的動態(tài)范圍，使得明亮的被攝物體和暗的被攝物體都可以看得很清楚。但經(jīng)過這樣處理后的圖像會失去其原有的色彩效果，這也是當前寬動態(tài)攝像機面臨的最大問題。
2.DPS（Digital Pixel System）技術
美國Pixim公司2005年研發(fā)了一種新型的圖像拾取系統(tǒng)——DPS，標志著圖像技術的一次突破性進展，它使寬動態(tài)范圍達到260倍（約等于120dB）。DPS技術的核心發(fā)明是在圖像傳感器的每一個像素點上包含了一個10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，這些ADC在捕獲的瞬間立即將每個像素點上的光信號轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字值，從而可將陣列上的信號退化和串擾降到最小，并允許可以采用更好的降噪方法。一旦數(shù)據(jù)以數(shù)字格式捕獲，就可以采用各種數(shù)字信號處理技術來真實重現(xiàn)圖像。DPS實現(xiàn)了每個像素的獨立采樣和曝光，而且每個像素完成采樣后直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由于數(shù)字處理可減少信號傳輸噪聲和損耗，此系統(tǒng)可以通過其超強的寬動態(tài)功能來獲得高質(zhì)量的圖片，劃時代地提升了一副圖像中亮區(qū)域和暗區(qū)域的影像拍攝效果，可以達到比CCD更真實、更清晰的圖像。
[nextpage]
在金融交通中的應用
在一些特定場合的特殊環(huán)境中，尤其在強光源（日光、燈具或反光等）照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對亮度較低的區(qū)域在圖像中同時存在時，攝像機輸出的圖像會出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度顯現(xiàn)為白色，而晦暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，比如銀行出入口的安全玻璃自動門等強逆光場所。
在白天室內(nèi)和室外光線反差大的情況下，普通攝像機拾取的圖像明亮部分和暗的部分不能像人類眼睛那樣同時看清，會產(chǎn)生圖像大部分信息遺漏、畫質(zhì)劣化等現(xiàn)象，寬動態(tài)功能就是針對金融道路交通監(jiān)控等行業(yè)的應用而專門設計的。高品質(zhì)寬動態(tài)攝像機不僅可以幫助警方破獲犯罪案件，同時可以為發(fā)生的糾紛提供佐證。
銀行營業(yè)網(wǎng)點一般都位于臨街路邊，大廳光線充足，用戶接待柜臺面向窗戶，顧客則背向窗戶。監(jiān)控攝像機需要監(jiān)看和記錄的目標是營業(yè)員的工作過程、用戶的面部細節(jié)、大廳里人員活動的細節(jié)、以及顧客從營業(yè)廳外進入營業(yè)廳及從營業(yè)廳里離開到營業(yè)外等全程。在這樣的環(huán)境中，光線明暗變化明顯，室內(nèi)外光線反差巨大，監(jiān)控攝像機處于逆光拍攝，如采用普通攝像機是不能拍攝出明暗反差大的局部細節(jié)，監(jiān)控不到滿意的圖像。這種監(jiān)控環(huán)境下，需要的不是攝像機具有多低的照度指標，而是需要攝像機具有很好的寬動態(tài)性能、色彩還原性能和高清晰度。對于ATM機，很多安放在室外，它是24小時運行的，用于ATM的攝像機不僅需要更好的寬動態(tài)指標還要有足夠的低照度指標。所以，應用于金融行業(yè)的監(jiān)控攝像機，應該選用寬動態(tài)攝像機。
目前寬動態(tài)攝像機用于道路交通監(jiān)控的重點是高速公路收費監(jiān)控系統(tǒng),主要是對收費站車道、收費廣場、收費亭的收費情況，對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發(fā)事件進行觀察和記錄。尤其在夜間，寬動態(tài)功能就可以避免如汽車的尾燈和頭燈引起的光線拖尾現(xiàn)象，收費站工作人員能看到車牌照，這是普通攝像機難以實現(xiàn)的。
在電子警察系統(tǒng)中，通過監(jiān)控系統(tǒng)和闖紅燈自動攝錄等手段，提高指揮中心的直觀性、實時調(diào)動能力和對交通事故、意外事件的響應能力，以及增強查處違章的客觀性，并對控制區(qū)域進行全面協(xié)調(diào)控制，提高車輛的通行能力。由于需要看清車牌，24小時監(jiān)控，所以有對低照度，寬動態(tài)攝像機的需求。
存在的問題
Pixim DPS 技術的應用無疑將給寬動態(tài)攝像機市場帶來活力，但真正能將該技術發(fā)揮得淋漓盡致，還要看制造商的技術實力。目前全球領先的高質(zhì)量CCTV設備解決方案供應商，如Pelco、Stanley、JVC、GE和Honeywell已經(jīng)成為Pixim的客戶，也就是采用基于Pixim的DPS技術開發(fā)出了國際一流的超級寬動態(tài)攝像機。
需要提出的是，雖然寬動態(tài)攝像機的出現(xiàn)彌補了普通攝像機在背光補償中的缺點，但也存在不足。動態(tài)范圍和靈敏度是兩個矛盾因素，通常動態(tài)范圍大的攝像機其靈敏度較低，而高靈敏度的攝像機動態(tài)范圍相對較低。也就是說目前寬動態(tài)攝像機在環(huán)境光線足夠時完全能夠滿足環(huán)境的需求，呈現(xiàn)出高質(zhì)量的圖像，但在低照度情況下，使用狀況并不是太好。這也是目前各生產(chǎn)寬動態(tài)攝像機廠家迫切要解決的技術問題。同時，物體截面光的折射也會使寬動態(tài)攝像機的動態(tài)效果不是十分滿意。
隨著寬動態(tài)技術的發(fā)展和應用環(huán)境的特別需求，攝像機制造商將為市場帶來更多更好的寬動態(tài)攝像機。
a&s傳媒是全球知名展覽公司法蘭克福展覽集團旗下的專業(yè)媒體平臺，自1994年品牌成立以來，一直專注于安全&自動化產(chǎn)業(yè)前沿產(chǎn)品、技術及市場趨勢的專業(yè)媒體傳播和品牌服務。從安全管理到產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，a&s傳媒擁有首屈一指的國際行業(yè)展覽會資源以及豐富的媒體經(jīng)驗，提供媒體、活動、展會等整合營銷服務。
粵公網(wǎng)安備 44030402000264號
