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细说安防宽动态:背光补偿与二次曝光

在安防监控应用中,经常会出现明暗反差较大或逆光的场景,例如对准大门或窗户拍摄;由于整个图像中明亮的区域曝光过度,较暗的区域欠曝光,从而不能看清楚图像最亮与最暗部分,即高亮的部分成像为白色,暗部呈现为黑

监控使用中,常常会呈现明暗反差较大或逆光的场景,例如对准大门或窗户拍照;因为整个图画中亮堂的区域曝光过度,较暗的区域欠曝光,然后不能看清楚图画最亮与最暗部分,即高亮的部分红像为白色,暗部呈现为黑色。前期选用背光补偿技能,或爽性放置两台摄像机来习惯较大的光线反差,但作用不是十分抱负,因而诞生了宽动态技能,较好地处理了这一问题。

关于规范的CCD和CMOS图画传感器来说,一切感光单元的曝光(搜集光子)时刻都是相同的;在相同的时刻内,感光单元对画面亮堂部分搜集的光子较多,对暗淡部分搜集的光子则较少。可是,感光单元能够搜集的光子数量还遭到阱容量(wellcapacity)的约束,所以捕捉物体较亮颜色的感光单元有或许会溢出或饱满;为避免呈现这种状况,能够削减曝光时刻。但假如这样做,捕捉物体较暗颜色的感光单元或许又无法搜集到满足多的光,无法成像。

即关于典型的单次曝光的图画传感器来说,假如曝光时刻过长,则亮堂部分的像素将呈现溢出,呈现白色;而假如下降曝光时刻,则较暗部分的像素将因为没有满足的光,呈现黑色。

所以摄像机的宽动态(WDR,WideDynamicRange)才能关于视频监控来说是十分重要的方针之一。摄像机的动态规模越大,则视频监控画面所呈现的细节就更丰厚,颜色空间更广,逆光拍照的才能就越强。

宽动态才能一般用“动态规模”来表述,即亮度改变值的最低端极点到最高端极点之间的区域。在量化描绘上,一般选用视频帧中可辨认的最亮亮度信号值与最暗亮度信号值的比值(×倍);可按照换算公式:NdB=20log(亮度比值)将上述比值以分贝(dB)标明。

宽动态技能

背光/逆光补偿

背光补偿,也称为逆光补偿,是前期应对强光或强逆光视频监控环境的办法,它的原理是:

在强光或强逆光等环境下,因为视场中包括一个很亮的区域,导致AGC检测到的信号电平并不低,因而放大器的增益很低,此刻画面中期望拍照的方针成像暗淡,无层次。背光补偿技能是把画面分红几个不同的区域,摄像机依据各个区域的均匀信号电平来确认AGC电路增益;背光补偿技能进步AGC放大器的增益,使输出信号的幅值进步,然后使被拍照方针的亮度提高,监控画面的可视性得到改进。

因为逆光补偿仅仅简略提高了拍照方针的亮度,没有实践拓宽动态规模,所以改进作用有限;对亮区很简单过曝,全体图画质量和颜色复原等都会有必定的下降。

二次/屡次曝光技能

传统的CCD/CMOS图画传感器在收集一幅图画的过程中只对整个图画采样一次,这样图画中超出动态规模之外的亮堂、较暗区域就会呈现过度曝光,欠曝光的现象。

二次/屡次曝光技能中图画传感器对场景进行二次或屡次曝光,每次曝光的时刻长度不同;然后用图画组成算法对不同曝光的画面进行处理和重新组合,这样就能一起统筹画面中亮堂、较暗区域,使亮堂的部分和暗的部分能够看得清楚;该功能在图画传感器动态规模功能没有提高的状况下,将摄像机的有用动态规模进行了扩展。

因为CCD图画传感器读取速度的约束,即便选用二次曝光取样方法,摄像机的宽动态规模最大只能到72dB。而当时选用CMOS图画传感器的摄像机选用二次曝光技能现已能够到达90dB以上的动态规模。

但二次/屡次曝光技能也有其显着的局限性——动态物体拍照。以二次曝光为例,关于在画面中以较高速度运动的物体,短曝光和长曝光拍照到的物**于画面的不同方位,算法如何将不同方位的物体整合为一个成为难题。所以,选用屡次曝光技能的宽动态摄像机一般只能用于方针方针运动速度较慢的监控场景中;假如画面中有较快运动的方针,则会因呈现鬼影等问题导致场景严峻失真。

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