文/余威锦 广州美电贝尔电业科技有限公司产品主管
何谓宽动态摄像机?
动态范围(Dynamic Range)是指摄像机支持的最大输出信号和最小输出信号的比值，或者说图像最亮部分与最暗部分的灰度比值。普通摄像机的动态范围一般在1:1000(60dB)左右，而宽动态(Wide Dynamic Range，WDR)摄像机的动态范围能达到1:1800-1:5600(65-75dB)，最大可达到120dB。
宽动态技术主要用来解决摄像机在宽动态场景中采集的图像出现亮区域过曝而暗区域曝光不够的现象。简而言之，宽动态技术可以使场景中特别亮的区域和特别暗的区域在最终成像中同时看清楚。
宽动态摄像机的发展趋势
宽动态技术的实现方式主要有两种：一是使用非线性传感器的单次曝光方案，这类传感器对不同照度的灵敏度表现不同，仅一次曝光即可使采集的图像具备较宽的动态范围;二是基于多帧图像合成的多次曝光方案，不同帧之间的曝光时间有差异，对明亮部分进行短曝光，使高亮度区域的灰阶范围更大，对暗的部分进行长曝光，使低亮度区域的灰阶范围更大，最终多个不同曝光时间的帧合成拥有更宽动态范围的图像。
目前市场上主流的宽动态技术以多次曝光多帧合成方案为主。以多帧合成宽动态技术实现的硬件载体而言又可将其分为两类：第一是在摄像机的图像传感器上实现多次曝光及合成，这种传统方式需要摄像机对接的图像传感器本身具有宽动态的功能，现在市场上绝大部分宽动态摄像机均属于这种类型的;第二是在摄像机的芯片ISP图像处理上实现多次曝光及合成，这种实现方式可以对接不具有宽动态功能的普通图像传感器，但要求图像传感器具有比较高的帧率。
宽动态摄像机涉及到的最新技术发展现状及存在的问题
目前市面还存在另一种形式的“假”宽动态，即数字宽动态。数字宽动态并没有达到真正意义上的扩大成像动态范围的目的，而是通过软件的图像后处理算法提高了局部区域的对比度，一般由摄像机ISP模组实现。我们肉眼可辨别的灰阶范围十分有限，而实际上计算机却可以区分非常微弱的灰度差异，数字宽动态正是通过图像处理算法将这些微弱的差异增强到肉眼足以区分。背光补偿也是采用类似的图像处理算法实现的。
市场上主流的多次曝光多帧合成的宽动态技术受限于其实现方式，本身也存在着很多固有的缺陷。一是源自它在高亮区域短曝特征，会导致在日光灯场景下亮区域出现横条纹闪烁，这是常见的日光灯工频引起的闪烁现象，因为在亮区域的曝光时间非常短，没有达到抗闪所需的最低曝光时间;二是源自它在暗区域长曝特征，当物体进行高速运动时会因过长的曝光时间而产生拖影现象，这种“真”宽动态为硬件宽动态。
分析宽动态摄像机的应用领域
宽动态摄像机的 应用范围主要会在金融行业项目，其监视区域在工作人员日常办理业务的营业厅，通常营业厅的室内设计模式均以玻璃门为主，室外的自然光线会通过玻璃门透射到室内，摄像机在监视门口区域时会因室外光线过曝看不清楚进出的人员，采用宽动态摄像机有效地将室内外曝光过亮及暗区进行比例调整;其它区域为柜员机前置摄像机监视，传统在柜员机使用的摄像机主要会选择开启摄像机具有的背光补偿功能，开启后图像会牺牲背景图像，在监视人脸部时提高亮度，从而可看清楚人脸进行识别;随着行业对图像质量要求越来越高，用户更要求需要平衡图像在背景与人脸部识别的效果，宽动态技术的出现解决了这个问题，在背景的图像处理中有效抑制曝光，在监视中部区域时提高亮度，从而将两方面的图像比例进行调整，获得优质的图像效果。第二种常见的应用区域在走廊，消防通道场所，一般走廊旁边会有窗户，监看过往人员时会因室外光线原因看不清楚人脸等身体部位，采用宽动态摄像机将室内外之间过曝区域及暗区进行调整。
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