摘要：在安防监控使用中， 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;由于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(well capacity)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由于没有满足的光，呈现黑色。
所以摄像机的宽动态(WDR，Wide Dynamic Range)才干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，逆光拍照的才干就越强。
宽动态才干一般用“动态规模”来表述，即亮度改动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：N dB=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，由于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，因而扩大器的增益很低，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扩大器的增益，使输出信号的幅值进步，然后使被拍照方针的亮度进步，监控画面的可视性得到改进。
由于逆光补偿仅仅简略进步了拍照方针的亮度，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进步的状况下，将摄像机的有用动态规模进行了扩展。
由于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。
Pixim公司的DPS (数字像素传感器) 技能
美国Pixim公司在本世纪初研发了一种依据CMOS技能的新式的图画收集体系——DPS(数字像素传感器);DPS技能一起进步了一幅图画中高亮和较暗区域的印象拍照作用;能够在图画传感器上直接取得远高于一般CCD/CMOS的动态规模;DPS技能的呈现是一项划年代的成果。
传统的CCD 和CMOS摄像机传感器都是为每一列或每一行像素点装备一个模数转换器(A/D)，每个像素点的输出都是模仿光信号，要排队进入A/D转换器后才干转换为数字信号;存在着噪声大和输出时刻长等缺陷。DPS图画传感器是在图画传感器的每一个像素点上包括了一个10位A/D转换器，即在有源像素捕捉到光信号时，直接将其扩大并转换为数字信号， 然后最大程度地下降了图画信号的衰减和搅扰，能够大幅度进步信噪比。
此外，DPS图画传感器选用了ARM CPU准确操控每个像素，可完成每个像素独自采样和曝光，即可依据明暗程度，操控每个像素点的曝光时刻;从数值上来说，选用DPS技能的CMOS摄像机动态规模可至120dB或更高;并且在取得超高动态规模的一起，DPS技能不只处理了背光补偿在图画质量和颜色复原上的缺乏，更处理了二次/屡次曝光所带来的虚影问题。
由于DPS是依据每个像素独自处理的技能，每个像素都包括一套完好的处理电路，该处理电路将抢占像素的感光面积;尤其是10多年前芯片加工工艺还处于微米级，处理电路的面积严峻影响了像素的感光量;其结果是依据DPS技能的图画传感器，灵敏度有明显下降;且难以完成更高的分辨率;这些都约束了DPS技能的进一步开展。
并行双增益列扩大器技能
在2012年就有企业推出了选用并行双增益列扩大器技能的200万像素星光级图画传感器;该图画传感器选用6.5um像素，读取噪声低至1.2个电子;更集成了4096个高倍/低倍扩大器，每个像素的有用数据到达16位，单次曝光即可完成90dB以上的动态规模。
并行双增益列扩大器技能能够看作是在当时芯片制作工艺下对DPS技能的改进——相关于CCD/CMOS整个图画传感器只要一个或数个高倍扩大器的方法，该星光级图画传感器具有4096个高倍/低倍扩大器，大大扩展了动态规模。但相关于DPS为每个像素都装备一个A/D转换器的方法，此星光级图画传感器所具有的4096个高倍/低倍扩大器电路对像素有用感光面积的影响十分小，然后不会影响传感器的灵敏度。
从屡次实测的作用看，选用该技能的星光高清网络摄像机具有杰出的宽动态体现;尤其是在背光、夜间车灯等宽动态环境下能超卓地还要运动物体的图画，没有拖影等现象，给车辆、人员等方针的细节辨认带来便当。
未来的开展
据悉，已有公司正在研发依据并行三增益列扩大器技能的星光二代传感器;该传感器的单次曝光动态规模从90dB进步为120dB，可见未来宽动态范畴的使用将会越来越强。
一起，随同图画传感器芯片制作工艺精度的不断进步，DPS图画传感器每个像素中由于包括很多个晶体管而带来的有用感光面积过小的坏处将被逐渐战胜;该技能在超宽动态和超低噪声方面的优势将被带入到高清年代，其与“人眼一大脑”体系相同的作业形式将引领视频监控图画传感器进入到智能图画处理年代——人眼和大脑在对图画进行处理和运算的一起， 不断向人眼(图画传感器)下达指令，不只调整曝光时刻， 并且实时改动图画捕捉算法，取得更翔实完好和实在的图画细节，然后取得最佳的图画作用。
