视频监控摄像机宽动态性能检测技术分析

视频监控摄像机宽动态性能检测技术分析

杨建国

中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所河南洛阳471000

摘要：摄像机的宽动态范围会直接影响到其开展监控工作的质量，同时还会决定对监控目标数据信息的获取状态。在视频监控领域之中，使用人员必须要实时的关注摄像机的动态能力，并对监控摄像机宽动态的性能进行检测，评判摄像机的宽动态性能是否可以达到相应的需求。本文主要就现阶段我国较为常见的几类视频监控摄像机宽动态性的性能检测技术进行探究，找出其技术的应用要点，使得摄像机即使在光线对比十分强烈的状况下，仍旧可以看到较为清晰的物象，为视频监控工作的开展提供帮助。

关键词：视频监控；动态范围；宽动态；检测技术

引言：

近些年来，我国科学技术的发展水平已经有了极为显著的提升，电子摄像技术更是被广泛的应用到了我国的各个领域之中，并在其领域之中占据着极为重要的作用。如果摄像机处于高亮度或者逆光等区域内，那么摄像机所输出的图像就会受到影响，曝光过度的位置为白色，曝光不足的位置为黑色，这严重的拉低了总体的图像质量，且其实际安装现场也十分的复杂，光线环境质量低下，这就使得监控摄像机只能观测到监控目标的轮廓，其画面也会随之受到破坏，色彩层次问题比较严重，需要对视频监控摄像机宽动态性能进行检测，合理的使用检测技术，处理好各类图像问题。

1宽动态性能检测技术的产生

人眼可以识别1000：1的对比度，所以人眼会较为轻易的看到室内和室外的各类物体，但是传统的CCD摄像机的成像所存在的问题较为明显，这主要是因为传统摄像机的对比性能为3：1，将该摄像机置于强光源的照射下，让其处于一个逆光等相对亮度比较低或者相对亮度比较高同时存在的区域中，摄像机实际所输出的图像就会产生曝光过度以及曝光不足等的问题，当图像曝光过度，就会产生白色，当图像曝光不足，就会产生黑色。另外，摄像机所处于环境会影响到其监控目标的检测工作，其画面很容易受到破坏，摄像机在同一个场景中，其自身的最亮区域和最暗区域存在一定的局限性，这一局限性也被称之为动态范围。动态范围这一概念较为广泛，其主要针对的是摄像机在拍摄图像时，其对于该场景中各类景物光照反射的适应能力，也就是亮度以及色温的变化程度。这就促进了宽动态性能检测技术的产生和发展，利用该项技术，可以让摄像机更好的开展视频监控工作，即使在光线对比十分强烈的环境下，仍然可以保证其所看到物体的清晰程度。

2宽动态技术的实现

2.1DSP芯片

数字信号处理芯片属于一种微处理器，其主要是以数学模型以及算法共同构建的数字信息微处理器芯片，该芯片具有较强的数据信息处理性能，同时其芯片的运转速度也比较快。接受模拟的信号，并把该信号转换成为0、1的数字。之后在去修改整理数字信号，同时还会在其它的系统芯片中对数字信号进行实际环境格式的处理。大部分的无法进行的工作，都可以采用数字处理模式进行处理，其彩色矩阵较为精确，可以实时的进行数字背景光的补偿。

2.2CCD+DSP技术

现阶段，我国所使用的CCD摄像机拓展动态范围的方式主要可以分为四类，其分别是输出信号伽马修正方法、对数压缩放大方法、单帧图像两次取样方法、单帧图像多次。在实际的视频监控领域内，通常会使用单帧图像两次或五次的方式，两次曝光取样的应用频率比较高。这种方式的应用特征比较明显，首先，要使用CCD对光线较暗的景物进行曝光的处理，并把第一次得到的第一帧图像保存在数据缓冲的存储器内。其次，在使用高速数字信息处理器检测并分析DPS所传输出的图像数据。若该图像内比较暗的位置曝光属于正常现象，其它位置存在定的曝光过度问题，就需要重新对其图像的亮度进行评估。再次，需要依照亮度的评估结果，使用高速快门实时的开展曝光的工作，把第二次所拍摄的图像再次存储到数据缓冲器内，这样就能得到两张明暗区域的正确图像。最后，要使用高速DPS技术，合理的运用图像处理方式，把这两个图像在DPS中开展运算相加的处理，将其图像亮度较为适当的位置进行切割，之后在将其在新图像之中合成，采用标准制式的形式，输出动态范围比较宽的图像。举例来说，如果室内人物的照明强度为10Lux，室外景物的照明强度为1000Lux，使用CCD摄像机，要调控其摄像的速度，以平均1/60s的速度正确的曝光室内景物，之后在使用1/6000s的速度去对室外景物进行曝光的处理，之后把所得到的两张图像更为完整的结合在一起，构成较为完整且完美的图像。

2.3CMOS+DPS技术

CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor互补金属氧化物半导体）宽动态摄像机扩展动态范围的方法有：双斜率输出模式、对数输出模式、伽马校正输出模式、线性-对数输出模式与CMOS+DPS数字像素式等。CMOS+DPS技术是在图像传感器的每一个像素点上都包含了一个10位A/D转换器，即在每个CMOS摄像机图像传感器上的有源像素捕捉到光信号时，直接将其放大并转换为数字信号，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办法，一旦数据以数字格式捕获，就可以采用数字信号处理技术来真正重现图像。CMOS+DPS技术中的图像传感器和图像处理器是全数字式的，并采用32位ARMCPU精确控制每个像素，使每个像素独立完成采样和曝光，并直接转换成数字信号，是真正的全数字图像处理系统。此系统可以通过其超强的宽动态功能来获得高质量的图片。宽动态功能极大地提升了一幅图像中亮区域和暗区域的影像拍摄效果，可以达到比CCD更真实、更清晰的图像。在宽动态处理上，CMOS+DPS技术采用的是每一个像素单独曝光和ARM7控制技术，相比于CCD+DPS的两次曝光成像有了更高的动态范围。

结语：

依据文章上述的内容可以得知，分析视频监控摄像机宽动态性能检测技术十分的重要，在摄像机的监控过程中，其自身的宽动态性能会影响到很多的监控场景，同时其还会直接决定侦查实例，在其中发挥着极为重要的作用，在安装视频监控摄像机时，需要设定好其自身的宽动态性能，明确宽动态性能的标准要求，使得其选择较为适宜的监控场景，让其设计场景的应用更加的合理，无论是在产品选型以及产品的质量监控工作中，都应当以宽动态性能检测技术为基准，提升检测技术的水平。

参考文献：

[1]新时期的视频资源整合接入探析[J].陈友政.中国安全防范认证.2017（04）

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[3]新时期的视频资源整合接入探析[J].陈友政.中国安全防范认证.2017（04）

[4]当AI赋能摄像机世界又会怎样[J].罗超.中国公共安全.2018（06）

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