【安防知識網(wǎng)】目前市場上的寬動態(tài)攝像機主要有兩種技術(shù)實現(xiàn)方案，一種是以圖像傳感器配合數(shù)字信號處理器的方式實現(xiàn)寬動態(tài)效果，主要實現(xiàn)形式為雙倍速CCD+DSP、普通CCD+雙快門等，該技術(shù)方案采取雙曝光或者多次曝光的方式，并通過DSP將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，最后將兩次曝光或者多次曝光形成的畫面進(jìn)行合成，從而得到一幅光、暗處都能清晰表現(xiàn)的畫面(以下稱該類寬動態(tài)攝像機為CCD寬動態(tài)攝像機);另一種是采用DPS(數(shù)字圖像傳感與處理系統(tǒng))的技術(shù)方案，該方案中DPS可以對拍攝區(qū)域進(jìn)行多次單獨無損失采樣，并直接輸出數(shù)字信號，因此無需經(jīng)過DSP對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換(以下稱該類寬動態(tài)攝像機為DPS寬動態(tài)攝像機)。

　　而在2008年中國國際社會公共安全產(chǎn)品展覽會上，歸屬兩種技術(shù)方案派系的廠家均各自推出了新的寬動態(tài)攝像機，松下將他們的第五代寬動態(tài)技術(shù)SD5作為主推產(chǎn)品，吸引了眾多參觀者的眼球，而Sony公司也推出了新的CCD和Dynaview+寬動態(tài)技術(shù)。新寬動態(tài)技術(shù)體驗區(qū)已經(jīng)成為此次安防展上的一大亮點。

　　CCD寬動態(tài)攝像機：深耕DSP求突破

　　影響攝像機拍攝圖像寬動態(tài)效果的最直接因素是圖像傳感器和數(shù)字信號處理器的性能，而目前在視頻監(jiān)控方面應(yīng)用的主要為Sony及其它少數(shù)幾家的CCD，這些不同廠家的CCD在基本性能上差距十分小，因此，各廠家如何針對性地開發(fā)DSP，提升DSP的性能成為提升寬動態(tài)攝像機性能的關(guān)鍵。

　　而CCD寬動態(tài)攝像機到目前為止已經(jīng)有10多年的發(fā)展歷史，其技術(shù)方案已經(jīng)十分成熟，因此在新型產(chǎn)品開發(fā)特別是在DSP開發(fā)方面會具備針對性，主要是針對以往的DSP不足之處進(jìn)行完善與提升，通過提高DSP的處理能力與處理速度，可使單位時間內(nèi)每個像素的曝光更為充分，以形成更寬動態(tài)、色彩還原更接近現(xiàn)實的圖像。從目前的新產(chǎn)品來看，各主流廠家的寬動態(tài)攝像機基本上都具備120倍以上的動態(tài)范圍、540線以上的水平清晰度，在色彩還原及色階過渡方面更接近現(xiàn)實，光暗區(qū)域?qū)Ρ雀鼮槠胶狻?/P>

　　如Sony有限公司日前推出的寬動態(tài)機型SSC-DC670/DC690系列就針對清晰度、色彩還原、色階過渡等方面作出了改善。索尼(中國)專業(yè)系統(tǒng)集團(tuán)產(chǎn)品市場科產(chǎn)品經(jīng)理文軍介紹，該系列寬動態(tài)攝像機采用了Sony最新研發(fā)的Dynaview+技術(shù)，基于該技術(shù)的DSP在靈敏度方面有了比較大的提高(可達(dá)0.05Lux)，這促使DSP的處理速度得到提高，因而在每個像素上的曝光變得更為充分。于是該系列產(chǎn)品的性能得到了比較大的提升，寬動態(tài)范圍達(dá)到了128倍，具備540線的水平清晰度，光、暗區(qū)域圖像較之以往的機型更為平衡，在色彩還原與色階過渡方面更為自然且接近現(xiàn)實。[nextpage]

　　上海樂金廣電電子有限公司(LG)在寬動態(tài)攝像機開發(fā)方面同樣采取加強DSP的方式，并于近期開發(fā)出擁有自主專利的3D-DNR數(shù)字信號處理器，針對以往的機型可能造成的色彩還原不真實、光暗區(qū)域顯示不均衡、拍攝高速移動物體產(chǎn)生拖尾等情況進(jìn)行了改進(jìn)。據(jù)該公司安防開發(fā)室先任研究員文永介紹，該公司最新的寬動態(tài)攝像機為LS902P-B/LS092P-B1超寬動態(tài)日夜型攝像機，其技術(shù)方案是在圖像采樣時通過對畫面劃分為五個區(qū)域，再對五個區(qū)域的光值進(jìn)行測算，并對光值測算結(jié)果進(jìn)行平衡與綜合，以通過五個區(qū)域的光值計算其均值峰值，使圖像采集在光、暗部分更為接近。此外，該款DSP還可以根據(jù)不同時間內(nèi)進(jìn)入光圈的光線強弱進(jìn)行判斷，并實時自動調(diào)整曝光量，使拍攝出來的畫面具備更大的寬動態(tài)范圍，攝像機的靈敏度也顯得更高，拍攝高速移動物體時不會產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，并且在色彩還原方面更接近現(xiàn)實，特別是在外景方面可以看得更清楚，克服了以往專注于看清楚內(nèi)景而在外景方面的欠缺，使內(nèi)外景可以均衡地顯示，為安防監(jiān)控中更好地發(fā)現(xiàn)不法分子的行動軌跡提供了方便。

　　此外，通過多次曝光(如五次曝光)來增加暗區(qū)曝光量的技術(shù)在CCD寬動態(tài)攝像機的設(shè)計方面已經(jīng)越來越得到廠家的重視，相比于以往的雙倍速CCD和雙快門技術(shù)，進(jìn)行多次曝光采樣形成的圖像在光暗區(qū)域?qū)Ρ扰c過渡、色彩還原、色階過渡等方面均表現(xiàn)優(yōu)異，特別是暗區(qū)在增加曝光量之后形成的圖像可以更為清晰。

　　值得注意的是，目前攝像機業(yè)界在更高性能CCD的研發(fā)方面也出現(xiàn)了突破，Sony新推出了super HAD二代CCD，該CCD增強了攝像機針對單個像素進(jìn)行采集的感光能力。普通CCD在每個像素點上只有一個聚光鏡片，而super HAD二代CCD為了有效利用像素之間的間隙，提高像素點的感光能力，在每一個像素點上都有兩片用作聚光的透鏡，這兩片透鏡不但對像素進(jìn)行采集，同時在像素與像素之間的間隙也進(jìn)行放大，使單像素的感光面積增大30%，極大地增強了CCD整體的感光能力，暗景更具通透感，因此表現(xiàn)力也更強。相信該類CCD大量應(yīng)用到安防之后，CCD寬動態(tài)攝像機的性能再次得到較大幅度提高將指日可待。

　　DPS寬動態(tài)攝像機：更高動態(tài)范圍是永恒的追求

　　DPS是基于CMOS的寬動態(tài)技術(shù)方案，由美國Pixim公司研發(fā)并推出其在寬動態(tài)攝像機方面的應(yīng)用。與CCD不同，這是一種純數(shù)字化的圖像拾取系統(tǒng)，其本身就已經(jīng)將圖像傳感器及圖像信號處理器包含在同一芯片上。DPS的核心技術(shù)是在每一個拾取的像素上都包含一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC，在捕捉到光信號時，直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并將其放大，可最大限度地節(jié)省無效的傳輸操作，降低了噪音和衰減，保證了獲取圖像的高質(zhì)量性，在輸出后的圖像無拖尾、垂直光斑和開花現(xiàn)象。DPS系統(tǒng)在整個圖像的獲取、傳輸和處理中，不論前端的拾取還是后端的處理完全以數(shù)字化的形式進(jìn)行。

　　因為通過DPS技術(shù)方案研發(fā)制造寬動態(tài)攝像機是池上公司在2005年10月才實現(xiàn)的，因此該技術(shù)方案目前尚不及CCD技術(shù)方案成熟，但是經(jīng)過三年的發(fā)展，該項技術(shù)在寬動態(tài)攝像機的研發(fā)方面也實現(xiàn)了突破，特別是在寬動態(tài)范圍方面，目前基于DPS技術(shù)方案的寬動態(tài)攝像機大多可實現(xiàn)95dB以上的寬動態(tài)范圍，甚至部分機型的寬動態(tài)范圍可達(dá)120dB。這引發(fā)國內(nèi)外眾多監(jiān)控廠家如博世、Honeywell、GE、景陽等開始采用該技術(shù)方案來研發(fā)自身品牌的寬動態(tài)攝像機。

　　如深圳市景陽數(shù)碼技術(shù)有限公司就跟Pixim合作，并先后開發(fā)出數(shù)款DPS寬動態(tài)攝像機，其最新的SN-586C/B超寬動態(tài)日夜型高清晰度攝像機在動態(tài)范圍、清晰度等方面較之以往機型有著比較大的突破。據(jù)該公司技術(shù)部工程師石勝奇介紹，因為DPS可以對每個像素進(jìn)行多次單獨無損失采樣，并控制每個像素的最佳采樣時間，從而使每個像素達(dá)到最佳狀態(tài)時才存貯像素信息，因此獲取的監(jiān)控場景中光、暗區(qū)域的圖像信息會更為詳細(xì)，該款寬動態(tài)攝像機在寬動態(tài)范圍可達(dá)120dB，形成的圖像可以更容易分辨光、暗區(qū)域的物體。而在場景環(huán)境(如溫度、光線)隨時間延長而發(fā)生變化的時候，系統(tǒng)可重新對每個像素進(jìn)行多次采樣曝光，圖像畫面作相應(yīng)的調(diào)整，最終保持畫面的清晰。當(dāng)長時間監(jiān)視某一場景的時候，DSP技術(shù)攝像機會隨時間、光線和溫度的變化做出自動調(diào)整，使得圖像的畫面可以持續(xù)保持清晰。[nextpage]

　　而上?；塾雁潋戀Q(mào)易有限公司以往致力于CCD寬動態(tài)攝像機的研發(fā)，目前也轉(zhuǎn)向DPS寬動態(tài)攝像機的研發(fā)，并推出了EQ600系列寬動態(tài)攝像機。該公司北京分公司經(jīng)理胡海表示，相較于CCD，DPS寬動態(tài)攝像機更容易實現(xiàn)動態(tài)范圍的提升，部分DPS寬動態(tài)攝像機甚至可以達(dá)到160dB。安防業(yè)界希望在攝像機寬動態(tài)范圍獲得突破，DPS的技術(shù)方案是未來重要的發(fā)展方向。DPS可以在曝光周期內(nèi)對進(jìn)入每個像素的光線進(jìn)行多次取樣，并不僅僅記錄每個像素的光線總量，也計算光線的變化速率，對每個像素光線的處理可以達(dá)到比CCD和CMOS更寬的動態(tài)范圍，在光線變化很大的情況下具有更出色的圖像效果，在色彩還原上具備更強的真實性。圖像處理系統(tǒng)對每個像素持續(xù)地進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化并以并行方式發(fā)送，整個圖像處理過程全數(shù)字化，因此可提供很高的信噪比和精確再現(xiàn)原始的畫面質(zhì)量。

　　輔助性技術(shù)提升競爭力

　　除了在技術(shù)方案上提升寬動態(tài)攝像機的性能外，一些輔助性的技術(shù)設(shè)計對寬動態(tài)攝像機的彌補也很關(guān)鍵，特別是在寬動態(tài)技術(shù)發(fā)展十多年并進(jìn)入技術(shù)成熟期后，希望通過主要元器件的提升來達(dá)到整體寬動態(tài)效果的突破已經(jīng)十分困難，因此，在各種輔助性的技術(shù)設(shè)計方面如何下苦功進(jìn)行研究成為決定廠家寬動態(tài)攝像機產(chǎn)品先進(jìn)與否的關(guān)鍵。

　　慢速快門、幀積累、伽馬曲線對形成的圖像進(jìn)行修正等方面的設(shè)計十分重要。Sony產(chǎn)品技術(shù)部工程師秦杰介紹，如何研發(fā)更適合黑暗環(huán)境下通過足夠慢的快門以及幀積累來提高該區(qū)域的曝光量，需要廠家在技術(shù)方面十分精細(xì)的參數(shù)研究與設(shè)置。而Sony最新推出的Dynaview+寬動態(tài)技術(shù)，采取6種伽馬曲線調(diào)整的方式，對暗區(qū)采樣進(jìn)行修正與調(diào)整。同時在光、暗區(qū)采樣方面，可根據(jù)用戶的意見進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整，決定是加強光亮區(qū)還是暗區(qū)為主的圖像采集。

　　此外，在運用強光抑制、自動增益、自動白平衡等增強型技術(shù)方面，亦是考驗廠家細(xì)節(jié)的方面，目前大多廠家都在寬動態(tài)攝像機中加入了該類元素，使寬動態(tài)攝像機能夠通過量的積累而提升更高的性能。如Sony就采用了聚光筒功能，可以使單像素的采光提高4倍;而LG則在自動白平衡的設(shè)計方面下功夫，使攝像機的色彩校正更符合現(xiàn)實。相信以后各廠家在這些輔助技術(shù)上的研究會更多，從而通過各個方面的提升來達(dá)到寬動態(tài)攝像機整體性能的大幅度完善。