技术解析：车载宽动态摄像头你知道多少?

发表时间：2021-03-03 15:19

概念

宽动态摄像头的最低照度是指当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像头输出的视频信号幅值下降为标准幅值700mV的50%--33%（视频标称值为1V，标准值为700mV）：另一种最低照度为CMOS上的光照度,也即是CMOS的感光度。CMOS的光照度值远低于摄像头的最低照度值，很多人就将CMOS的最低照度值标称为摄像头的最低照度值。

广义上的“动态范围”是指某一变化的事物可能改变的跨度，即其变化值的最低端极点到最高端极点之间的区域，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，在谈及摄像头产品的拍摄图像指标时，一般的“动态范围”是指摄像头对拍摄头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。

宽动态摄像头比传统只具有3:1动态范围的摄像头超出了几十倍。自然光线排列成从120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。当摄像头从室内看窗户外面，室内照度为100Lux，而外面风景的照度可能是10,000Lux,对比就是10,000/100=100:1。这个对比使人眼能很容易地看到，因为人眼能处理1000:1的对比度。然而以传统的摄像头处理它会有很大的问题，传统摄像头只有3:1的对比性能，它只能选择使用1/60秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光，但是室外的影像会被清除掉（全白）；或者换种方法，摄像头选择1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室内的影像会被清除（全黑）。这是一个自从摄像头被发明以来就一直长期存在的缺陷。

宽动态（WDR）可以通过数字信号处理来整合多张在不同时间的曝光图片，从而提高图像的黑暗部分和降低图像的高亮部分。摄像头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DynamicRange”。

（From OmniVision）

CMOS+DPS(ISP)技术

美国Pixim公司在斯坦福大学20世纪90年代技术发展基础上研发了一种基于CMOS技术的新型的影像撷取系统——DPS(ISP数字像素处理系统)，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。宽动态功能划时代地提升了一幅影像中亮和暗区域的影像拍摄效果，可以达到比CCD更真实、更清晰的影像。

在宽动态处理上，DPS(ISP)采用的是每一个画素单独曝光和ARMCPU的控制技术，相比于CCD的两次曝光成像有了更高的动态范围。从数值上来说，采用DPS(ISP)技术的CMOS摄影头就目前的处理技术，其动态范围即可到达95dB，甚至可至120dB。

在扩大动态范围的同时，DPS也解决了CCD传感器在处理动态范围和色彩真实性上的不足，其色彩还原性更加真实，能够满足应用的要求。使用这种技术的摄影头在数字影像传感器里每一个画素中都使用了一个模拟数字转换器(ADC)，在捕捉到光信号时直接转化为数字信号，最大程度地降低了信号在排列中的衰减和干扰(CMOS最大特点)。

（From SONY）

宽动态与摄像头其它光学技术的区别

宽动态技术与背光补偿:背光补偿是对画面整体加亮，是通过DSP芯片处理成的，一般的CCD可以完成这功能，而宽动态通常需要双扫描的CMOS，即在一个信号周期内可以进行两次拍照的CMOS，利用这个特点进行一次短时间的拍照输出一副图像，再根据现场情况进行拍照输出一幅暗的或者亮的图像，将2个图像通过DPS芯片组合生成一种"暗的地方加亮，亮的地方变暗”的合成图像，从而达到较好的视觉效果。从画面处理方面来说，背光补偿是把整画面加亮，宽动态是把亮的调暗，暗的调亮。

强光抑制和宽动态:强光抑制技术能有效抑制强光点直接照射造成的光晕偏大，视频图像模糊，能自动分辨强光点，并对强光点附近区域进行补偿以获得更清晰的图像。

强光抑制摄像头要求在夜间清楚拍摄车牌照，这就要求强光抑制指标要好。在专业广播电视摄像头，这个指标叫低垂直光斑。采用此项技术的摄像头，可以有效抑制迎面的强光，使车牌照较清晰的被捕捉到，画面真实完整。

很多道路监控摄像头采用“日蚀”技术，在夜间拍摄车牌很好，但在白天也经常出现“日蚀”，这就影响了整体图像的美观和完整性。强光抑制摄像头是专门用于监控夜间行驶车辆前车牌的设备，宽动态摄像头是用于监控光线强度差异较大的监控环境。强光屏蔽是强光抑制的一种，是强光抑制的一种极致，宽动态摄像头能够把迎面车辆的前灯强光屏蔽,从而避免强光而干扰司机观察路面情况,有效防止交通事故的发生。

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