數(shù)十年來(lái)，CCTV監(jiān)控系統(tǒng)工程商一直面對(duì)一個(gè)似乎不可逾越的障礙——如何使攝像機(jī)對(duì)著具有明亮陽(yáng)光或明亮背景的視野拍攝到較暗區(qū)域內(nèi)的細(xì)節(jié)。
發(fā)生這種情況的場(chǎng)所包括：安裝了寬大玻璃窗的辦公樓大廳、駕設(shè)在ATM機(jī)上面的攝像機(jī)、帶有大型卡車(chē)進(jìn)出口的碼頭，以及幾乎每個(gè)零售商店。攝像機(jī)被安裝在這些場(chǎng)所時(shí)，由于光線(xiàn)的原因，就會(huì)出現(xiàn)只能看到圖像的輪廓、畫(huà)面被破壞、缺乏色彩層次等問(wèn)題。
一般的解決方案效果好壞參半：犧牲攝像機(jī)原有的優(yōu)勢(shì)，來(lái)得到有用的圖像或技術(shù)，如背光補(bǔ)償功能。
GE Security的Xposure技術(shù)代表了攝像機(jī)傳感器方面的一項(xiàng)突破性進(jìn)展。它是一種捕捉高質(zhì)量圖像的尖端技術(shù)，即使在最具動(dòng)感和最苛刻的光照條件下也不例外。
工作原理
Xposurer技術(shù)的核心是在圖像傳感器的每一像素內(nèi)包含有一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。ADC在捕捉到光信號(hào)時(shí)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而最大限度地降低信號(hào)在排列中的衰減和干擾。同時(shí)，它還支持更高級(jí)別的噪聲降低辦法。一旦以數(shù)字格式捕捉到數(shù)據(jù)后，各種數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)就被運(yùn)用來(lái)獲取最佳質(zhì)量的圖像。
該技術(shù)采用一種被稱(chēng)為多重采樣的技術(shù)來(lái)采集信息，以達(dá)到無(wú)可匹敵的圖像質(zhì)量和較高的寬動(dòng)態(tài)范圍。每個(gè)像素都在一個(gè)捕捉畫(huà)面中經(jīng)過(guò)多次無(wú)破壞性的單獨(dú)采樣（一般在視頻圖像中為50/60次/秒）。成像系統(tǒng)決定采樣的最佳時(shí)間, 并在像素達(dá)到飽和、無(wú)法保持更多電荷之前存儲(chǔ)像素信息。
接著，系統(tǒng)對(duì)捕捉到的每一個(gè)像素中的存儲(chǔ)信息值（亮度、時(shí)間、噪聲偏移）進(jìn)行并行處理，并轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量圖像。與此相對(duì)，其他技術(shù)一般是為畫(huà)面設(shè)置一個(gè)曝光時(shí)間，并在該時(shí)間對(duì)每一像素進(jìn)行采樣，而這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生一些曝光不足（太暗）和曝光過(guò)度（太亮）的像素圖像。
Xposure技術(shù)的首款產(chǎn)品是UltraView KTC-XP1，它包含一個(gè)數(shù)字圖像傳感器和一個(gè)數(shù)字圖像處理器，其功能類(lèi)似人的眼睛和大腦，具有雙向?qū)崟r(shí)互動(dòng)性，以捕捉可以達(dá)到的最高質(zhì)量的圖像。就像一個(gè)人走入一間黑暗的房間時(shí)，其大腦會(huì)指示眼睛的瞳孔放大，以接受更多的光線(xiàn)一樣，數(shù)字圖像處理器會(huì)將新的代碼加載在傳感器上，不僅可以改變曝光的時(shí)間，而且還可以改變實(shí)際的圖像捕捉算法。結(jié)果是：在特定的圖像特征和光照條件下，盡可能地獲得最佳的圖像。
因?yàn)槊恳粋€(gè)像素都有自己的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，且生成的信息都是獨(dú)立捕捉和處理，所以，每一個(gè)像素實(shí)際上就是一部攝像機(jī)。每一個(gè)像素的曝光時(shí)間都經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)圖像傳感器陣列中該像素所在位置獨(dú)特的光照條件。然后，這些圖像被組合起來(lái)，以生成高質(zhì)量的視頻畫(huà)面或圖片。
清晰度更高、色彩更佳豐富
時(shí)下流行的專(zhuān)門(mén)術(shù)語(yǔ)是像素?cái)?shù)目。人們認(rèn)為，像素?cái)?shù)目越多，清晰度越佳。這當(dāng)然沒(méi)錯(cuò)，但對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)來(lái)說(shuō)，卻完全不對(duì)，因?yàn)楦叩南袼財(cái)?shù)目意味著需要更多的傳輸帶寬和存儲(chǔ)空間。例如，如果一幅400,000像素的圖像（對(duì)高分辨率的安全用攝像機(jī)來(lái)說(shuō)屬于標(biāo)準(zhǔn)水平），需要20G的存儲(chǔ)空間以60幀/秒的幀率拍攝12小時(shí)的視頻畫(huà)面，則一幅4M大小的圖像將需要200G的存儲(chǔ)空間用于同樣12小時(shí)的拍攝。對(duì)于一臺(tái)攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，雖然圖像質(zhì)量更高，但卻犧牲了存儲(chǔ)空間，這正是大多數(shù)攝像機(jī)的像素?cái)?shù)目最高達(dá)到約40萬(wàn)的原因所在。
Xposure技術(shù)通過(guò)徹底改造傳感器上的像素形狀和圖像處理方式，克服了需要更多像素以達(dá)到高清晰度的缺點(diǎn)。與傳統(tǒng)的CCD傳感器不同，Xposure技術(shù)的像素形狀可確保盡可能少地校正傳感器的對(duì)角線(xiàn)分辨率，提供了更高的可視清晰度。
Xposure基于CMOS技術(shù)，并融合了一項(xiàng)創(chuàng)新專(zhuān)利的處理方法。與傳統(tǒng)CCD攝像機(jī)相比，這些CMOS傳感器在每一平方英寸的面積中都有更高的像素?cái)?shù)目，從而可獲得更高的分辨率。更為重要的是，Xposure的CMOS傳感器采用了一個(gè)14-bit處理器，且最亮像素與最暗像素的差別范圍為65,556。這比大多數(shù)CCD攝像機(jī)要大得多，因?yàn)楹笳卟捎?-bit處理器，最亮僅比最暗像素亮256倍。因此，在采用Xposure技術(shù)后，用戶(hù)可獲得超過(guò)95 dB的寬動(dòng)態(tài)范圍，而CCD傳感器的寬動(dòng)態(tài)范圍僅為40 dB。
使用傳統(tǒng)傳感器得到的圖像與使用Xposure技術(shù)得到的圖像相比，其差別是非常明顯的，如果在圖像上進(jìn)行數(shù)碼變焦，則差別會(huì)更大。實(shí)際上，一些客戶(hù)稱(chēng)Xposure的數(shù)碼變焦可以與某些攝像機(jī)上的光學(xué)變焦相媲美。
對(duì)每一個(gè)像素都同樣采用精確、最佳的曝光時(shí)間，可以保證色彩盡可能的真實(shí)。這僅僅是Xposure技術(shù)實(shí)用性的一個(gè)方面。當(dāng)與WDR技術(shù)甚至是其它CCD攝像機(jī)相比，UltraViewr提供的色彩與現(xiàn)實(shí)色彩要接近得多，其對(duì)比度與亮度調(diào)節(jié)也精確得多。即使是在不很苛刻的條件下，這一點(diǎn)也是適用的，這使Xposure技術(shù)在許多戶(hù)外寬動(dòng)態(tài)需求的應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。
系統(tǒng)軟件
與硬件聯(lián)接的處理傳感器技術(shù)不同，Xposure技術(shù)采用的是基于軟件的處理。這意味著無(wú)需更換硬件就可以進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，并且一次性購(gòu)買(mǎi)攝像機(jī)后，可以在攝像機(jī)處理圖像的方式上進(jìn)行數(shù)次的改進(jìn)。這延長(zhǎng)了Xposure技術(shù)攝像機(jī)的使用壽命，且作為最終用戶(hù)服務(wù)合同的一部分，甚至可為安裝商創(chuàng)造了一種潛在的重復(fù)營(yíng)收的模式。
隨著成像技術(shù)向全數(shù)字式系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，Xposure技術(shù)為最高質(zhì)量的視頻監(jiān)控解決方案奠定了圖像捕捉和處理的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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