隨著人工智能在視頻監(jiān)控的落地應(yīng)用，除了在清晰度方面的基本要求以外，寬動態(tài)能力也成為了智能攝像機(jī)基礎(chǔ)配置之一。在特定場景下，寬動態(tài)的效果決定了智能分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
何為寬動態(tài)?
寬動態(tài)技術(shù)是在非常強(qiáng)烈的對比下讓攝像機(jī)看到影像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)。
當(dāng)在強(qiáng)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(jī)輸出的圖像會出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度成為白色，而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。
攝像機(jī)在同一場景中對最亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動態(tài)范圍”。寬動態(tài)攝像機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)是運(yùn)用寬動態(tài)主要解決攝像機(jī)的逆光補(bǔ)償問題。
在實際生活中存在很多這樣的光線反差很大的監(jiān)控區(qū)域，比如銀行的玻璃門、隧道路口、大廈以及地鐵的出入口、道路監(jiān)控等場景。在明暗對比強(qiáng)烈的情況下，普通攝像機(jī)是無法滿足監(jiān)控需求的。所以，寬動態(tài)攝像機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。
具有哪些技術(shù)特點(diǎn)?
從廣義上來說，動態(tài)范圍是指某一變化的事物可能改變的跨度，即其變化值的最低端極點(diǎn)到最高端極點(diǎn)之間的區(qū)域，此區(qū)域的描述一般為最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的差值。在談及攝像機(jī)產(chǎn)品的拍攝圖像指標(biāo)時，一般的“動態(tài)范圍”是指攝像機(jī)對拍攝場景中景物光照反射的適應(yīng)能力，具體指亮度(反差)及色溫(反差)的變化范圍。
自然光線的排列從白天強(qiáng)光照射的120，000Lux到星光夜里的0.00035Lux。當(dāng)攝像機(jī)從室內(nèi)看窗戶外面，室內(nèi)照度為100Lux，而外面風(fēng)景的照度可能是10，000Lux，對比就是10，000Lux/100Lux =100:1。這種對比環(huán)境下，人眼很容易處理，因為人眼能處理1000:1的對比度。但是攝像機(jī)的處理能力就要根據(jù)其各種硬件的性能來判斷了。
超寬動態(tài)攝像機(jī)是能夠令攝像機(jī)逆光環(huán)境下也能清晰的拍攝出大量優(yōu)秀的監(jiān)控視頻。使得光線強(qiáng)的空間不會曝光，光線暗的空間也不會看不清楚。通俗點(diǎn)說，超寬動態(tài)攝像機(jī)就是能很好的適應(yīng)統(tǒng)一場景中不同部分光線強(qiáng)弱差別較大的情況，并能夠在最終的視頻中淡化這種光線亮度差異，使整個畫面每一個部分都能清晰可辨。
寬動態(tài)技術(shù)的現(xiàn)狀
隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的不斷成熟，寬動態(tài)攝像機(jī)的銷量有了突飛猛進(jìn)的增長。目前，寬動態(tài)已經(jīng)基本成為IPC標(biāo)配功能。
多幀合一的寬動態(tài)處理技術(shù)成為攝像機(jī)廠商的主流選擇，這種技術(shù)在攝像機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)用，使黑暗區(qū)域可以變得明亮一些，使場景中明亮區(qū)域變的更加柔和，改變了視覺效果，提供出有用的可識別的圖像。
目前通用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)大多采用CMOS+DPS寬動態(tài)技術(shù)。DPS采用的是每一個像素單獨(dú)曝光和控制技術(shù)，加之利用CMOS傳感器采集的多幀畫面合成一幅完整圖像的線性疊加，相比于CCD的兩次曝光成像有了更高的動態(tài)范圍。從數(shù)值上來說，采用DPS技術(shù)的CMOS攝像機(jī)就目前的處理技術(shù)，其動態(tài)范圍即可到達(dá)120dB。在擴(kuò)大動態(tài)范圍的同時，DPS也解決了CCD傳感器在處理動態(tài)范圍和色彩真實性上的不足，其色彩還原性更加真實，能夠滿足應(yīng)用的要求。使用這種技術(shù)的攝像機(jī)在數(shù)字圖像傳感器里每一個像素中都使用了一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，在捕捉到光信號時直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最大程度地降低了信號在排列中的衰減和干擾。
目前主流品牌的攝像機(jī)，其動態(tài)范圍的標(biāo)稱基本是120dB，而專門的寬動態(tài)攝像機(jī)其動態(tài)范圍可以達(dá)到140dB，這其中還有一些廠家標(biāo)示為真實寬動態(tài)和數(shù)字寬動態(tài)。在針對攝像機(jī)寬動態(tài)實際的測試中，同樣標(biāo)稱為120dB動態(tài)值的攝像機(jī)，可能寬動態(tài)效果并不相同。僅憑廠家的吹噓蠱惑，我們很難判定一款監(jiān)控攝像機(jī)成像效果到底是好是壞。為了區(qū)分各廠家產(chǎn)品之間的差異性，將不同品牌的監(jiān)控攝像機(jī)置于同一環(huán)境中，通過不同的光線及動態(tài)顯示效果考驗監(jiān)控畫質(zhì)及連貫性，是用戶在選型過程中必不可少的步驟。
小結(jié)
通過寬動態(tài)技術(shù)在非正常環(huán)境中，可以看清監(jiān)控的事物，克服了普通攝像機(jī)處于亮場的包圍之中時，畫面昏暗、無層次的弱點(diǎn)。寬動態(tài)攝像機(jī)的應(yīng)用場景非常廣泛，包括金融、教育、交通等多個領(lǐng)域。目前，寬動態(tài)已經(jīng)成為高清攝像機(jī)必不可少的一項功能，市場需求旺盛。
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