B15比特DSP

CCD-攝像機(jī)圖片質(zhì)量與可處理的灰度級別直接相關(guān)，這是由DSP的體系結(jié)構(gòu)所決定的。在極限情況下，一個1比特的處理器可能只能產(chǎn)生黑色或白色象素，得到類似于點(diǎn)陣式打印機(jī)產(chǎn)生的圖片，而一個4比特的處理器將可以提供16個灰度級別，得到比點(diǎn)陣式打印機(jī)稍好一些的圖片。

不過，多數(shù)安防攝像機(jī)都使用10比特處理器，并有潛力產(chǎn)生1024個灰度級別的圖片，提供從亮光到暗光的相對平滑的變化。與10比特的DSP相比，15比特處理器在灰度級別和彩色精確度上翻了32倍，提供一種讓人眼視覺認(rèn)為是實(shí)際連續(xù)變化的灰度級別。這樣攝像機(jī)就可以在很寬的范圍內(nèi)進(jìn)行精確的圖片再生，并能在很寬的頻譜內(nèi)提供生動的色彩。

不過，在監(jiān)視和安全領(lǐng)域，除了需要良好的圖片再生功能外還有其他的要求。攝像機(jī)必須也能在所有變化的照明環(huán)境下，同時處理所有的場景細(xì)節(jié)。一種新的技術(shù)（Bosch稱作XF-Dynamic）使用一個叫做矩形圖控制的過程，通過放大照明條件的分鐘變化（minute variations）來抓取圖像細(xì)節(jié)。

簡單而言，CCD所獲得的某個場景的每個像素的照明都記錄在亮度矩形圖中，其中，像素被排成32,767個灰度級別，從黑暗場景亮度一直變化到最大場景亮度。

攝像機(jī)轉(zhuǎn)換函數(shù)（輸出/輸入函數(shù)定義曲線），與普通攝像機(jī)簡單的線性遞增函數(shù)不同，它在高信息密度區(qū)域的增長更為急劇，而在低信息密度區(qū)域則更為平緩。這樣就導(dǎo)致攝像機(jī)在輸出過程中產(chǎn)生一個更為均衡分布的亮度矩形圖。

在對比度較低的場景中，其典型特征就是在少數(shù)幾個灰度級別上存在很高比重的像素?cái)?shù)。這種情況產(chǎn)生的影響就是減少了某些灰度級別的像素?cái)?shù)目，而增加了其他不太具有代表性的級別上的像素?cái)?shù)，以拉伸整個圖片的對比度，而帶來很好的圖片細(xì)節(jié)。\r\nXF-Dynamic比起其他大部分安防攝像機(jī)系統(tǒng)中使用的雙重曝光（dual-exposure）技術(shù)有許多優(yōu)勢。如它具有很長的曝光時間，對暗光區(qū)域，NTSC需要1/60秒的積聚時間（accumulation time），PAL則需要1/50秒，對亮光區(qū)域，只需要1/1000甚至更少的曝光時間。

這兩種曝光方式的巧妙結(jié)合，理論上說應(yīng)該在兩種情況下得到最好的結(jié)果，既突出了所有的場景細(xì)節(jié)又不過度曝光重點(diǎn)。但在實(shí)際使用中，卻很難達(dá)到最佳的結(jié)合，而折中的方式，尤其是亮光和暗光場景之間的轉(zhuǎn)變，通常導(dǎo)致了比最佳曝光更少的曝光量，而劣化了圖片質(zhì)量。

背光補(bǔ)償

安防攝像機(jī)，尤其是那些監(jiān)測大樓出入口的攝像機(jī)，通常必須對付強(qiáng)烈的逆光，比如當(dāng)有人經(jīng)過門口，進(jìn)入的瞬間會被陽光籠罩。安裝在門口的攝像機(jī)由于通常設(shè)定最適合整個場景的棱鏡孔徑，而導(dǎo)致路過強(qiáng)光照射門口的人曝光不足，從而丟失細(xì)節(jié)。

不過，這種情況可以通過背光補(bǔ)償(BLC)來避免，它允許工程商定義監(jiān)視場景中想要的窗口。選擇監(jiān)視窗口和BLC的級別都可以通過攝像機(jī)顯示屏幕進(jìn)行編程。之后，攝像機(jī)將永遠(yuǎn)最佳地曝光這些選擇的監(jiān)視窗口，而不管場景中其他部分的照明情況如何。

增強(qiáng)的靈敏度和SensUp

高靈敏度是安防攝像機(jī)的一個關(guān)鍵因素，它不僅讓暗光場景中的細(xì)節(jié)得以解析，而且能將所記錄的場景中的噪聲最小化，以減少數(shù)字記錄文件的大小。

噪聲場景可以急劇地增加數(shù)字文件的大小，這些文件通常在遠(yuǎn)端硬盤上長期保存。在極限情況下，這由于噪聲場景的記錄，甚至可以將存檔周期從每視頻一個月減少到不到一個星期。高靈敏度能提供更高的快門速度，因而減少了“運(yùn)動模糊”（motion blur），它允許以更小的透鏡孔徑收集圖像，帶來更好的景深和更銳利的圖像。\r\n由于靈敏度隨著圖像集結(jié)(image-accumulation)時間而提高，所以更進(jìn)一步提高靈敏度的明顯方法是通過減少快門速度提高集結(jié)時間。然而，在傳統(tǒng)安防攝像機(jī)中，集結(jié)時間受到監(jiān)視監(jiān)測器的幀速率限制，NTSC最大為1/60秒，而PAL為1/50秒。

這個問題可以通過將圖像集結(jié)從視頻輸出中分離出來而克服，它使用了Bosch的一種新技術(shù)，稱為SensUp，通過將圖像在CCD上的集結(jié)時間增加到10倍，比如，圖像集結(jié)時間達(dá)到1/5秒，這樣將有效地改善靈敏度。

集結(jié)圖像存儲在內(nèi)存中，每1/60秒（或1/50秒）采樣一次，產(chǎn)生與視頻兼容的輸出信號，同時內(nèi)存每1/5秒被新的圖像刷新一次。雖然這種技術(shù)在行業(yè)內(nèi)并非新的或獨(dú)一無二的，但SensUp并不按照大部分?jǐn)z像機(jī)那樣的步驟工作，而是通過連續(xù)的快門速度調(diào)節(jié)達(dá)到最可能平滑的視頻級別控制。在無人工照明和需要依靠月亮、星星，以及散射光照明的情況下，這種方式最為有效。

先進(jìn)的圖像增強(qiáng)算法

Bosch同時開發(fā)了一個動態(tài)噪聲削減（DNR）功能，以進(jìn)一步改善圖片質(zhì)量。妨礙監(jiān)視系統(tǒng)中圖片清晰度的一個主要障礙（尤其是在暗光環(huán)境下），是電子噪聲某種程度上存在于所有視頻信號中。

噪聲可以看作是監(jiān)視監(jiān)測器中一副完整圖片上的小雪花或額外的東西，它來自于多個方面，包括電纜衰減、熱效應(yīng)、放大過度和自動增益控制。監(jiān)控?cái)z像機(jī)也是噪聲的來源，減少噪聲的辦法，就是在整個CCTV鏈上都給予投資。

DNR系統(tǒng)通過比較攝像機(jī)不同時間產(chǎn)生的圖像而消除噪聲、為新的15比特DSP開發(fā)的算法逐個像素（pixel-by-pixel）地的檢查圖片，任何微小的隨機(jī)變化，即噪聲的征兆，都被自動從場景中刪除。

“運(yùn)動模糊”的削減

事實(shí)上，每個從事件記錄中取出的靜態(tài)圖片都包含著運(yùn)動，由于在標(biāo)準(zhǔn)安全攝像機(jī)中使用1/50到1/60秒的相對低的快門速度，所以其細(xì)節(jié)失去了清晰度。舉例來說，這使得個人身份和數(shù)字模版的識別變得困難重重甚至根本無法辨認(rèn)。

解決這個問題的辦法是提高快門速度以凍結(jié)圖片，但是這只有在光照足夠時才有用。提高快門速度意味著提高照明級別或透鏡孔徑，以補(bǔ)償更短的曝光。一旦光照級別下降，透鏡完全打開，攝像機(jī)自動增益控制（AGC）就可以提供進(jìn)一步的增益，但是自動增益控制到達(dá)它的極限時，視頻質(zhì)量就會簡單地退化，直到不再可用。

獲取盡量長時間的沒有“運(yùn)動模糊（motion blur）”圖像的問題得以解決了，其方法就是結(jié)合幾個特征一起作用，以維持?jǐn)z像機(jī)的最佳性能。攝像機(jī)可以切換到默認(rèn)快門模式，其中用戶可以將快門速度設(shè)定為默認(rèn)值，比如1/250秒。

只要在場景中有足夠的光照可以讓自動光圈鏡頭控制和AGC產(chǎn)生完整的視頻信號，快門速度就保持在固定的默認(rèn)值。只有當(dāng)光照失效時，快門才加以控制接管，降低快門速度直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值。

當(dāng)然，在更低的快門速度下，“運(yùn)動模糊”將再次出現(xiàn)，但是這比視頻信號完全丟失要好得多。因此，默認(rèn)的快門系統(tǒng)可以盡量提供無“運(yùn)動模糊”的視頻，而且可以適用于全部范圍的光照環(huán)境。\r\n