宽动态摄像机的相关介绍

    一、什么是宽动态技术

    宽动态技术是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色而运用的一种技术。在强光源（日光、灯具或反光等）照射下的高亮度区域及阴影、逆光等相对亮度较低的区域在图像中同时存在时，摄像机输出的图像会出现明亮区域因曝光过度成为白色，而黑暗区域因曝光不足成为黑色，严重影响图像质量。摄像机在同一场景中对最亮区域及较暗区域的表现是存在局限的，这种局限就是通常所讲的“动态范围”。

    广义上的“动态范围”是指某一变化的事物其可能改变的跨度，即其变化值的最低端极点到最高端几点之间的区域。此区域的描述一般为最高点与最低点之间的差值。这是一个应用非常广泛的概念。在谈及摄像机产品的拍摄图像指标时，一般的“动态范围”是指摄像机对拍摄场景中景物光照反射的适应能力，具体指亮度（反差）及色温（反差）的变化范围。

    宽动态范围技术在摄像机系统中的运用，使黑暗区域可以变得明亮一些，使场景中明亮区域变得更加柔和，改变了视觉效果，提供出有用的可识别的图像。

    二、流行的宽动态摄像机

    时下较为畅销的宽动态摄像机有松下WV-CS950、三星SCC-B2005P/B2305P、三星SCC-B5381GP/C6405P/C4205P、派尔高 CCC5100、利凌PIH-4086、博世LTC0620系列、索尼SSC-DC578P/DC573P系列、景阳SN-586C、慧友沅骅EverFocus EQ600等。其中PELCO的CCC5100系列为特大动态范围摄像机，运用全新的多重采用方法进行图像处理，称之为SIMD。SIMD处理器逐个像素的分析曝光，本质上就像388000多个独立的摄像机进行操作，具有非常宽的动态范围和精确的色彩还原度。

    1．松下WV-CS950系列

    松下电器新推出的Super Dynamic III (第三代超级动态)WV-CS950系列一体化摄像机带有30倍光学变焦镜头，加上10倍数字电子变焦，总变焦能力可达300倍，因此该摄像机具有精确识别远距离物体的能力。凭借基于每个像素的160倍动态范围，即使对比度随着场景的变化而变化，WV-CS950系列也可以出色地完成任务。对于监控对象，不分区域的自然对比度图像校正技术都能够确保准确再现其色彩。彩色模式下540线、黑白模式下570线的水平分辨率标志着彩色再现技术的一大进步。此外，即使在照度低至0.5Lux(彩色模式)和0.04Lux (黑白模式)时也可以捕捉到清晰的图像。自适应数字除噪技术可有效消除汽车前大灯等目标图像的拖尾问题。可凭借超精细旋转控制技术和强大的变焦能力顺利完成聚焦。智能化功能包括：消除由于摄像机震动造成图像模糊现象的自动图像稳定技术、在摄像机受到干扰时进行报警的场景变化检测技术、目标自动跟踪技术以及256个预置位置技术。

    2.三星SCC-B2005P/B2305P

    超级宽动态彩色摄像机SCC-B2005P/B2305P，采用超宽动态的1/3英寸P/S Super HAD CCD(47万像素)芯片与数字信号处理技术(DSP)，运用双速快门拍摄的超级宽动态彩色摄像机，其动态范围是普通摄像机的80倍,可消除导致摄像画面偏暗的强烈背景光影响，如日光灯、阳光(即对门口或窗口拍摄)，且画面轮廓清晰，色彩还原真实，细节柔和，图像边缘无反白；实现正/负片，行/场清晰度等视频功能控制；具有从白天的彩色模式自动转换到晚上的黑白模式的功能；提供最多20个字符的摄像机标识设定功能；独有的8个隐私区遮挡功能，用于银行柜台保护储户密码输入；提供画面动态检测报警输出接口，可以简单快捷的与外部设备进行连接；更有超低照度功能，彩色模式下的最低照度达到0.002Lux，黑白模式下的最低照度达到0.0004Lux，可在夜间清晰拍摄图像。此产品特别适用于金融柜员监控系统，可克服室内外反差巨大的光线环境。

    3.SSC-DC573P/DC578P

    SSC-DC573P/DC578P采用1/3英寸CCD超宽动态彩色视频。由于采用了索尼Sony先进的DynaView使得这些摄像机提供了极宽的动态范围，具有高品质的图像和极高的灵敏度，即使在亮暗高反差的光线环境下，也可获得清晰的图像。可提供480电视线的高分辨率，最低照度为0.8Lux。最多可对图像中用户指定的三个区域内发生的变化进行检测。当检测到活动时，摄像机将在监视器上叠加显示一个闪烁的ALARM（警告）标识，同时向外部设备输出一个报警信号。屏幕上叠加显示的ALARM消息的持续时间为10秒，而报警触发信号输出则可在0.5和10秒的范围内加以选择。图像内不需要或禁止查看的区域可得到适当掩盖，在宽度和高度上最多可选择两个掩盖块，掩盖区域可从掩盖的内部或外部加以选择。可通过摄像机机身侧面的菜单按钮来做设置。能记忆2个预先设置，方便在特别的条件下更快的选择。还有移动探测和CCD光圈控制等功能，适用于银行、交通、政府等行业或窗口、出入口等场所。

    三、宽动态摄像机的应用

    目前宽动态摄像机主要应用于金融行业，其次是停车场、广场、大厦出入口、港口、道路收费站等强逆光场所。

    1.银行

    金融行业的营业网点遍布各地，室内外ATM机数量众多，由金融行业自身特点决定其监控系统要高于其他行业，那就是一年四季每天不同的时间段经常出现强烈逆光、光线明暗变化大，图像明亮部分和暗的部分不能像人类眼睛那样同时看清，在强逆光时图像大部分信息遗漏。对于这些问题，全球知名摄像机制造商开始推出宽动态摄像机来解决问题。高品质宽动态摄像机不仅可以帮警方破获犯罪案件，同时可以为发生的纠纷事件提供佐证。

    在电视里经常看到公安机关通缉的犯罪嫌疑人在银行营业厅作案的画面，但很多细节很模糊，需要广大群众根据画面犯罪嫌疑人的简单特征提供有用的线索。为什么不能拍摄清晰的画面？银行营业网点一般都位于临街路边，大厅光线充足，用户接待台面向窗户，顾客则背向窗户。监控摄像机需要监看和记录的目标是营业员的工作过程、用户的面部细节、大厅里人员活动的细节、营业厅窗外的人、物细节及顾客从营业厅外进入营业厅及从营业厅里离开到外面等全程。金融系统营业厅一般营业时间是早9∶00到晚6∶00，在春、夏、秋季的营业时段内室外光线很充足，只在冬季有短暂的时间完全依赖灯光照明。在这么长的时间段，光线明暗变化明显，室内外光线反差巨大，又有照明灯光，监控摄像机又处于逆光拍摄，用普通的摄像机是不能拍摄出明暗反差大的局部细节，监控不到满意的图像。这种监控环境下，需要的不是摄像机具有多低的照度指标，而是需要摄像机具有很好的宽动态性能，很好的色彩还原和高清晰度的宽动态摄像机。对于ATM机，很多安放在室外，它是24小时对顾客营业的，用于ATM的摄像机不仅需要更好的宽动态指标还要有足够的低照度指标。用于金融安防系统场所的监控摄像机，也应该选用宽动态摄像机。

    2．交通

    现代化的交通需要现代化的交通管理，为解决城市主要路段和路口的交通拥挤和阻塞状况，减少事故、违章现象，建立现代化的智能交通指挥控制系统是非常必要的。同时，对于提高城市形象，促进城市的文明和发展也有着非常重要的意义。系统设计的总体目标是：利用道路监控实施交通流量和交通运行监视，对关键路段实施交通实时控制，及时发现各种异常并采取应急措施，保证道路高速、安全、有效地运行，提高现代生活的交通水平。

    目前宽动态摄像机用于道路监控的重点是高速公路收费监控系统,主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。尤其是在晚上，收费站工作人员需要看清车牌，而一般情况下，车灯打开后，路上的环境照度与车牌的照度形成了一定的动态范围，传统摄像机难以“看清”，所以对低照度、宽动态摄像机有了需求。

    在电子警察系统中，通过闭路电视监控和冲红灯自动摄录等手段，提高指挥中心的直观性、实时调动能力和对交通事故、意外事件的响应能力，以及增强查处违章的客观性，并对控制区域进行全面协调控制，提高车辆的通行能力。由于需要看清车牌，24小时监控，所以对低照度，宽动态摄像机有需求。在城市商业街中也有一定的应用，用以掌握一些繁华路口的交通情况，路段周围车辆的运行情况、行人的流量情况和交通治安情况等问题。

    四、宽动态摄像机的独特技术

    1．DSP（数字信号处理功能）

    1977年松下公司推出第一代宽动态摄像机，它的宽动态范围是40倍。到了1999年松下公司推出第二代超级宽动态摄像机，它的宽动态范围达到80倍（48dB）。2005年4月松下的第三代超级宽动态摄像机问世了，它的宽动态范围达到160倍（54dB），翻了一倍。松下第三代超级动态系列监控摄像机独有的基于每个像素的160倍动态范围技术采用了新的带有自然对比度校正功能的DSP（数字信号处理功能）系统，能够使高对比度图像达到最佳效果，确保不受目标物体地域、位置、形状和大小等因素的影响，完全能够真实地再现画面。

    2.DPS（图像拾取技术）

    美国Pixim公司的专利DPS技术标志着图像技术的一次突破性进展。DPS技术的核心发明是在图像传感器的每一个像素点上包含了一个10位模数转换器(ADC)，这些ADC在捕获的瞬间立即将每个像素点上的光信号转换成一个数字值，从而可将阵列上的信号退化和串扰降到最小，并允许采用更好的降噪方法。一旦数据以数字格式捕获，就可以采用各种数字信号处理技术来真实