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基本概念
廣義上的“動(dòng)態(tài)范圍”是指某一變化的事物可能改變的跨度，即其變化值的最低端極點(diǎn)到最高端極點(diǎn)之間的區(qū)域，此區(qū)域的描述一般為最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的差值。這是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的概念，在談及攝像機(jī)產(chǎn)品的拍攝圖像指標(biāo)時(shí)，一般的“動(dòng)態(tài)范圍”是指攝像機(jī)對拍攝場景中景物光照反射的適應(yīng)能力，具體指亮度（反差）及色溫（反差）的變化范圍。
寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)比傳統(tǒng)只具有3:1動(dòng)態(tài)范圍的攝像機(jī)超出了幾十倍。自然光線排列成從120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。當(dāng)攝像機(jī)從室內(nèi)看窗戶外面，室內(nèi)照度為100Lux，而外面風(fēng)景的照度可能是10,000Lux,對比就是10,000/100=100:1。這個(gè)對比使人眼能很容易地看到，因?yàn)槿搜勰芴幚?000:1的對比度。然而以傳統(tǒng)的閉路監(jiān)控攝像機(jī)處理它會有很大的問題，傳統(tǒng)攝像機(jī)只有3:1的對比性能，它只能選擇使用1/60秒的電子快門來取得室內(nèi)目標(biāo)的正確曝光，但是室外的影像會被清除掉（全白）；或者換種方法，攝像機(jī)選擇1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室內(nèi)的影像會被清除（全黑）。這是一個(gè)自從攝像機(jī)被發(fā)明以來就一直長期存在的缺陷。
現(xiàn)代化的交通需要現(xiàn)代化的交通管理，為解決城市主要路段和路口的交通擁擠和阻塞狀況，減少事故、違章現(xiàn)象，建立現(xiàn)代化的智能交通指揮控制系統(tǒng)是非常必要的。同時(shí)，對于提高城市形象，促進(jìn)城市的文明和發(fā)展也有著非常重要的意義。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是：利用道路監(jiān)控實(shí)施交通流量和交通運(yùn)行監(jiān)視，對關(guān)鍵路段實(shí)施交通實(shí)時(shí)控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種異常并采取應(yīng)急措施，保證道路高速、安全、有效地運(yùn)行，提高現(xiàn)代生活的交通水平。根據(jù)交通監(jiān)控的實(shí)際需要，一般都會在交通路口、車站、商業(yè)區(qū)、高速公路收費(fèi)口等重點(diǎn)部位安裝可控?cái)z像機(jī)或固定攝像機(jī).本文在分析了道路監(jiān)控的特殊需求后，主要針對道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)的選型設(shè)計(jì)提出了一些建議。
選購道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)的關(guān)注點(diǎn)
在視頻控制系統(tǒng)中，無論從系統(tǒng)前端圖象的攝取抑或到后端圖象信號的記錄與顯示與控制，系統(tǒng)設(shè)備性能的好壞是鑒定系統(tǒng)運(yùn)作成功與否的關(guān)鍵因素。毫無疑問，設(shè)備選型的好壞直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性、圖象質(zhì)量、系統(tǒng)使用壽命等有關(guān)建設(shè)方投資利益問題。因而系統(tǒng)設(shè)備選型是貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程的重要環(huán)節(jié)。
道路監(jiān)控系統(tǒng)攝像機(jī)需求分析.
對圖像的清晰度和實(shí)時(shí)性有很高的要求,要求能看清車牌，若車牌號碼不能被清晰地確認(rèn)出來，則監(jiān)控抓拍就毫無意義了。 由于道路監(jiān)控需要24小時(shí)工作，需要在極暗的條件下也可以得到優(yōu)質(zhì)的畫面。 室外道路的光線的動(dòng)態(tài)范圍變化較大，夏日陽光下環(huán)境照度達(dá)50000Lx－100000Lx；夜間路燈時(shí)僅為0.1Lux，變化幅度相當(dāng)大。在這種情況下攝像機(jī)無論是否具有自動(dòng)調(diào)整靈敏度功能即通過攝像機(jī)本身的電子快門已不可能適應(yīng)這么寬的照度范圍，也就無法達(dá)到控制圖像效果的作用。因此必須要求攝像機(jī)具有很寬的動(dòng)態(tài)范圍。 在照度不好的條件下拍攝時(shí)，拍攝的動(dòng)態(tài)圖像不可避免的會有噪點(diǎn)干擾，所有要求寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)有杰出的動(dòng)態(tài)圖像噪點(diǎn)消除功能，能夠消除圖像陰影和拖尾現(xiàn)象。
道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)選型依據(jù)
寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)性能中最核心的IC電路是CCD傳感器芯片，工作原理是由CCD光學(xué)鏡頭將目標(biāo)景象成像在CCD傳感器上，傳感器為高感度CCD，然后以每秒50場25幀（CCIR制式25Frame/s;NTSC制式30 Frame/s）圖像的速度將CCD輸出的信號經(jīng)CDS相關(guān)采樣保持電路、AGC及A/D轉(zhuǎn)換電路處理后，輸入到存儲器中，再利用高速運(yùn)算芯片和數(shù)據(jù)處理功能將存儲器中已存入的影像以逐行掃描方式逐行讀出，形成全視頻信號。因此攝像機(jī)輸出信號的質(zhì)量除了選擇性能上佳的CCD傳感器外，數(shù)據(jù)處理芯片/處理電路也是重要的環(huán)節(jié)。
在總結(jié)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)后，道路交通監(jiān)控的設(shè)備集成和工程商都選用下述要求的攝像機(jī)：
具備高線數(shù)（500－540電視線）的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)攝像機(jī)。 低照度(≤0.1lux)，最低照度達(dá)到0.01lux，在黑夜光照度較低的情況下，也能夠獲得清晰的圖像效果。 采用超感度，大尺寸CCD（一般是1/2英寸CCD）。由于1/2"攝像機(jī)標(biāo)靶尺寸比1/3"攝像機(jī)的標(biāo)靶尺寸大，因此成像效果更為優(yōu)良。（成像面積較大；光通量較大，光照度要求低。） 具有超寬動(dòng)態(tài)拍攝功能,能在高反差以及照明突變的情況下，快速、精確的進(jìn)行響應(yīng)，從而獲取高質(zhì)量的、充分曝光的影像畫面。 具有超級降噪技術(shù)，能夠消除動(dòng)態(tài)圖像噪點(diǎn)，圖像陰影和拖尾現(xiàn)象。特別是在解決由車頭燈造成的路面交通監(jiān)控或停車場監(jiān)控問題時(shí)，低拖尾度尤其重要。 高信噪比, 白平衡自動(dòng)調(diào)整等功能的快速(快門速度不能慢于1/1000秒)攝像機(jī)。 采用工業(yè)級器件，具有良好的全天候工作能力，長期運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 本文擬對以下幾個(gè)重點(diǎn)參數(shù)作說明。
1/2 EXVIEW HAD ?CCD
ccd產(chǎn)品問世已有30多年，從20萬像素發(fā)展到500—800萬像素，無論其市場規(guī)模還是其應(yīng)用面，都得到了巨大的發(fā)展，可以說是在平穩(wěn)中逐步提高，特別是近幾年來，在消費(fèi)領(lǐng)域中的應(yīng)用發(fā)展速度更快。
ccd組件，每一個(gè)像素的面積和開發(fā)初期比較起來，己縮小到1/10以下。今后在應(yīng)用產(chǎn)品趨向小型化，高像素的要求下，單位面積將會更加的縮小。在小型化的同時(shí)，利用各種新開發(fā)的技術(shù)，使其感光度不會因?yàn)閱挝幻娣e縮小而受到影響，也同時(shí)要求其性能維持或向上提升。
1、had感測器
had（hole-accumulation diode）傳感器是在n型基板，p型，n+2極體的表面上，加上正孔蓄積層，這是sony獨(dú)特的構(gòu)造。由于設(shè)計(jì)了這層正孔蓄積層，可以使感測器表面常有的暗電流問題獲得解決。另外，在n型基板上設(shè)計(jì)電子可通過的垂直型隧道，使得開口率提高，換句換說，也提高了感度。在80年代初期，索尼將其領(lǐng)先使用在可變速電子快門產(chǎn)品中，在拍攝移動(dòng)快速的物體也可獲得清晰的圖象。
2、on-chip micro lens
80年代后期，因?yàn)閏cd中每一像素的縮小，將使得受光面積減少，感度也將變低。為改善這個(gè)問題，索尼在每一感光二極管前裝上微小鏡片，使用微小鏡片后，感光面積不再因?yàn)楦袦y器的開口面積而決定，而是以微小鏡片的表面積來決定。所以在規(guī)格上提高了開口率，也使感亮度因此大幅提升。
3、super had ccd
進(jìn)入90年代后期以來，ccd的單位面積也越來越小，1989年開發(fā)的微小鏡片技術(shù)，已經(jīng)無法再提升感亮度，如果將ccd組件內(nèi)部放大器的放大倍率提升，將會使雜訊也被提高，畫質(zhì)會受到明顯的影響。索尼在ccd技術(shù)的研發(fā)上又更進(jìn)一步，將以前使用微小鏡片的技術(shù)改良，提升光利用率，開發(fā)將鏡片的形狀最優(yōu)化技術(shù)，即索尼 super had ccd技術(shù)?；旧鲜且蕴嵘饫眯蕘硖嵘辛炼鹊脑O(shè)計(jì)，這也為ccd基本技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
4、new structure ccd
在攝影機(jī)的光學(xué)鏡頭的光圈F值不斷的提升下，進(jìn)入到攝影機(jī)內(nèi)的斜光就越來越多，使得入射到ccd組件的光無法百分之百的被聚焦到感測器上，而ccd感測器的感度將會降低。1998年索尼公司為改善這個(gè)問題，將彩色濾光片和遮光膜之間再加上一層內(nèi)部的鏡片。加上這層鏡片后可以改善內(nèi)部的光路，使斜光也可以被聚焦到感光器。而且同時(shí)將硅基板和電極間的絕緣層薄膜化，讓會造成垂直ccd畫面雜訊的訊號不會進(jìn)入，使smear特性改善。
5、exview had ccd
比可視光波長更長的紅外線光，也可以在半導(dǎo)體硅芯片內(nèi)做光電變換?？墒侵廉?dāng)前為止，ccd無法將這些光電變換后的電荷，以有效的方法收集到感測器內(nèi)。為此，索尼在1998年新開發(fā)的“exview had ccd”技術(shù)就可以將以前未能有效利用的近紅外線光，有效轉(zhuǎn)換成為映像資料而用。使得可視光范圍擴(kuò)充到紅外線，讓感亮度能大幅提高。利用“exview had ccd”組件時(shí)，在黑暗的環(huán)境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深層中做的光電變換時(shí)，會漏出到垂直ccd部分的smear成分，也可被收集到傳感器內(nèi)，所以影響畫質(zhì)的雜訊也會大幅降低。
最低照度
照度是反映光照強(qiáng)度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通量，照度的單位是每平方米的流明（Lm）數(shù)，也叫做勒克斯（Lux）： 1Lux=1Lm/平方米,上式中，Lm是光通量的單位，其定義是純鉑在熔化溫度（約1770℃）時(shí)，其1/60平方米的表面面積于1球面度的立體角內(nèi)所輻射的光量。
1LUX大約等于1燭光在1米距離的照度。為了對照度的量有一個(gè)感性的認(rèn)識，下面舉一例進(jìn)行計(jì)算，一只100W的白熾燈，其發(fā)出的總光通量約為1200Lm，若假定該光通量均勻地分布在一半球面上，則距該光源1m和5m處的光照度值可分別按下列步驟求得： 半徑為1m的半球面積為2π×1×1=6.28平方米 距光源1m處的光照度值為： 1200Lm/6.28平方米=191Lux同理、半徑為5m的半球面積為:2π×5×5=157平方米 距光源5m處的光照度值為： 1200Lm/157平方米=7.64Lux
可見，從點(diǎn)光源發(fā)出的光照度是遵守平方反比律的。我們在攝像機(jī)參數(shù)規(guī)格中常見的最低照度，表示該攝像機(jī)能在多黑的環(huán)境下看到清晰影像，此數(shù)值越小越好，說明CCD的靈敏度越高。同樣條件下，黑白攝像機(jī)所需的照度遠(yuǎn)比尚須處理色彩濃度的彩色攝像機(jī)要低10倍。黑白攝像機(jī)的靈敏度大約是0.02-0.5lux(勒克斯)，彩色攝像機(jī)多在1lux以上。照度值不僅與鏡頭的光圈大?。‵值）有關(guān)，與測試時(shí)的周邊環(huán)境也有著較大的關(guān)系，以光圈大小（F值）而言，光圈愈大則其所代表的F值愈小，所需的照度愈低。 0.97lux/F0.75相當(dāng)于2.5lux/F1.2相當(dāng)于1.7lux/F1.0
參考環(huán)境與照度：
攝像機(jī)按照度可分為
普通型：正常工作所需照度1~3lux
月光型：正常工作所需照度0.1lux左右
星光型：正常工作所需照度0.01lux以下
紅外型：采用紅外燈照明，在沒有光線的情況下也可以成像
寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)攝像機(jī)的最低照度是指當(dāng)被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機(jī)輸出的視頻信號幅值下降為標(biāo)準(zhǔn)幅值700mV的50%--33%（視頻標(biāo)稱值為1V，標(biāo)準(zhǔn)值為700mV）：另一種最低照度為CCD上的光照度,也即是CCD的感光度。CCD的光照度值遠(yuǎn)低于攝像機(jī)的最低照度值，很多不法商人就將CCD的最低照度值標(biāo)稱為攝像機(jī)的最低照度值，以蒙騙不知情者，這一點(diǎn)尤其體現(xiàn)在國內(nèi)的一些OEM產(chǎn)品以及一些雜牌、低端攝像機(jī)產(chǎn)品上。
低照度攝像機(jī)在市場的演進(jìn)簡單分為以下三步：白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）；低速快門（SLOW/SHUTTER）及超感度攝像機(jī)（EXVIEW HAD）。
1.白天彩色/晚上黑白（晝夜型攝像機(jī)COLOR/MONO）
此類攝像機(jī)在市場上仍有其特定的需求群，晝夜型（COLOR/MONO）攝像機(jī)是利用黑白圖像對紅外線感度較高的特點(diǎn)，在一定的光源條件，利用線路切換的方式將圖像由彩色轉(zhuǎn)為黑白，以便于搭配紅外線。在彩色/黑白線路轉(zhuǎn)換的技術(shù)演進(jìn)過程中，早期曾采用2顆SENSOR（1顆彩色、1顆黑白）共用一組電路再行切換，此類攝像機(jī)已采用單一CCD（彩色）設(shè)計(jì)，在白天或光源充足時(shí)為彩色攝像機(jī)，當(dāng)夜晚降臨或光源不足時(shí)（一般在1LUX～3LUX）即利用數(shù)字電路將彩色信號消除掉，成為黑白圖像，且為了搭配紅外線，亦拿掉了彩色攝像機(jī)不可缺的紅外線濾除器，此種作法雖可在夜晚達(dá)到“低照度”的目的，白天卻有圖像模糊，色彩不自然的缺點(diǎn)，并且攝像機(jī)的攝像距離會受到紅外燈照射距離的限制。然而，COLOR/MONO攝像機(jī)是否屬于“低照度”攝像機(jī)，仍相當(dāng)具爭議性，專家指出真正的“低照度攝像機(jī)”應(yīng)指攝像機(jī)本身（所采用的元件、技術(shù)）可達(dá)到的功能，而白天彩色/晚上黑白的攝像機(jī)因受限于CCD靈敏度，本身并無法改變，只是利用線路切換及搭配紅外光的方式將功能提升，不能算是低照度攝像機(jī)。
2.低速快門（SLOW/SHUTTER）
此類攝像機(jī)又稱為（畫面）累積型攝像機(jī)，是利用電腦記憶體的技術(shù)，連續(xù)將幾個(gè)因光線不足而較顯模糊的畫面累積起來，成為一個(gè)圖像清晰的畫面，運(yùn)用SLOW SHUTTER技術(shù)降低攝像機(jī)照度至0.008LUX/F1.2（×128），并且畫面能夠累積的幀數(shù) （128幀）是屬于甚至包括進(jìn)口品牌再內(nèi)的領(lǐng)先水平。此類型低照度攝像機(jī)適用于禁止紅、紫外線破壞的博物館，夜間生物活動(dòng)觀察，夜間軍事海岸線監(jiān)視等，屬性較靜態(tài)場所的監(jiān)視。此類型的低照度攝像機(jī)，大多數(shù)為進(jìn)口品牌價(jià)格昂貴，且累積幀數(shù)少（32幀）。
3.超感度攝像機(jī)（EXVIEW/HAD）
超感度攝像機(jī)（EXVIEW/HAD），又稱24小時(shí)攝像機(jī)，為98年全世界最熱門的機(jī)種，其彩色照度可達(dá)0.05LUX，黑白則可達(dá)0.003-0.001LUX（亦可搭配紅外線以達(dá) 0LUX）不僅能清晰的辯識圖像，更是實(shí)時(shí)連續(xù)的畫面。 此類型攝像機(jī)主要是采用SONY元件廠于97年所推出的EXVIEW/HAD/CCD（超感 CCD），其運(yùn)用專利技術(shù)將CCD每一像素的開口率提高，進(jìn)而達(dá)到更低照度的要求. 這一技術(shù)的出現(xiàn)受到了監(jiān)控市場的歡迎，對各種光照環(huán)境下均可表現(xiàn)出最佳的效果.特別是配合專用的紅外照明設(shè)備，可以得到高清晰度的黑白圖像，實(shí)現(xiàn)0照度的監(jiān)控（完全無光的情況下）。在近紅外760mm-1100mm的近紅外區(qū)域，如果配合合適波長的紅外照明，就可以實(shí)現(xiàn)清晰的黑白圖像。
三星TECHWIN公司(原三星航空，國內(nèi)稱為三星光電子)依靠在行業(yè)30年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)的不斷創(chuàng)新和為顧客提供高質(zhì)量的安防產(chǎn)品上，總是走在前端。其產(chǎn)品系列SHC-740，SHC-740，SHC-721，SDZ-330，SPD-3300等全部采用128倍幀累積技術(shù)，清晰度高達(dá)520TVL以上，信噪比達(dá)50db以上，具有日夜轉(zhuǎn)換功能。特別是SHC-740(圖1)，采用了EX-VIEW HAD CCD，使用Samsung SVⅢ DSP芯片，在低照度技術(shù)，高清晰度有了新的突破(高達(dá)540TVL)，使攝像機(jī)在幾乎全黑的條件下也可以得到優(yōu)質(zhì)的畫面，其最低照度彩色模式為0.01LUX@F1.2,黑白模式為0.003lux@F1.2? sens-up模式為0.0003 LUX@F1.2，廣泛應(yīng)用于國防邊境，軍隊(duì)，高速公路
寬動(dòng)態(tài)
在一些明暗反差過大的場合，一般的攝像機(jī)由于CCD的感光特性所限制，攝取的圖像往往出現(xiàn)背景過亮或前景太暗的情況。針對這種情況，寬動(dòng)態(tài)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，較好地解決了這一問題。而在此之前，傳統(tǒng)的攝像機(jī)一般會采取背光補(bǔ)償功能來適應(yīng)光線反差大的場合。
常規(guī)攝像機(jī)視場中的物體在亮度較高的背景光時(shí)，需要看門口或窗外的物體，通常采用中央背光補(bǔ)償(BLC)模式，它主要是靠提升視場中央部分的亮度、降低視場四周部分的亮度來達(dá)到看清位于中央位置內(nèi)物體的目的。
背光補(bǔ)償，也稱為逆光補(bǔ)償，是把畫面分成幾個(gè)不同的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域分別曝光。在某些應(yīng)用場合，視場中可能包含一個(gè)很亮的區(qū)域，而被包含的主體則處于亮場的包圍之中，畫面一片昏暗，無層次。此時(shí)由于AGC檢測到的信號電平并不低，因此放大器的增益很低，不能改進(jìn)畫面主體的明暗度，當(dāng)引入逆光補(bǔ)償時(shí)，攝像機(jī)僅對整個(gè)視場的一個(gè)子區(qū)域進(jìn)行檢測，通過求此區(qū)域的平均信號電平來確定AGC電路的工作點(diǎn)。由于子區(qū)域的平均電平很低，AGC放大器會有較高的增益，使輸出信號的幅值提高，從而使監(jiān)視器上的主體畫明朗，大大降低背景畫面與主體畫面的主觀亮度差，整個(gè)視場的可視性得到改善.逆光補(bǔ)償雖然改善了拍攝主體的亮度，但是圖像質(zhì)量或多或少會劣化下降。
而寬動(dòng)態(tài)這一技術(shù)是同一時(shí)間曝光兩次，一次快，一次慢，再進(jìn)行合成使得能夠同時(shí)看清畫面上亮與暗的物體。雖然二者都是為了克服在強(qiáng)背光環(huán)境條件下，看清目標(biāo)而采取的措施，但背光補(bǔ)償是以犧牲畫面的對比度為代價(jià)的，所以從某種意義上說，寬動(dòng)態(tài)技術(shù)是背光補(bǔ)償?shù)纳墶?/p>
三星TECHWIN(三星光電子)由于企業(yè)背景的原因，在國家軍工方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品更偏重于工業(yè)用品，耐用性和穩(wěn)定性。并且具有多年來積累的光學(xué)和半導(dǎo)體技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。在內(nèi)置專業(yè)半導(dǎo)體芯片的安防監(jiān)控?cái)z像機(jī)和嵌入式硬盤錄像機(jī)等產(chǎn)品上有著良好的表現(xiàn)。其獨(dú)立研發(fā)的第三代超級圖像技術(shù)SVⅢ(圖5),配置了雙速掃描CCD，能夠拍攝出具有寬動(dòng)態(tài)效果的圖像。并且使用了兩個(gè)12位數(shù)字輸入端，使SVⅢ擁有超過80db的寬動(dòng)態(tài)范圍，大量的數(shù)字信息經(jīng)過23位的數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)紻SP后，DSP進(jìn)行內(nèi)部處理，確保了沒有數(shù)據(jù)丟失。然后寬動(dòng)態(tài)范圍通過非線性的適應(yīng)性WDR壓縮算法壓縮成10位輸出。
采用了適應(yīng)性抗馬賽克色彩再生算法，彩色達(dá)到540線，黑白570線。
強(qiáng)大的靈敏度增強(qiáng)技術(shù)，提供動(dòng)態(tài)的3D過濾后的圖像，優(yōu)化了信噪比。并且在保持全實(shí)時(shí)效果的低照度條件下，增強(qiáng)可見度。
采用了高級的局部區(qū)域強(qiáng)化對比技術(shù)，即使在較差的照度條件下也能得到理想的對比度。
采用獨(dú)特的色彩控制算法可以擴(kuò)大白平衡使用范圍，即可以在很寬的色溫范圍內(nèi)，將顏色準(zhǔn)確真實(shí)的再現(xiàn)。這也意味著在很低照度條件下也能支持使用彩色模式并且很好的進(jìn)行白平衡。
典型應(yīng)用
低照度、 寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)用于道路監(jiān)控的重點(diǎn)是高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng),主要是對收費(fèi)站的車道、收費(fèi)廣場、收費(fèi)亭的收費(fèi)情況，對收費(fèi)車道通過的車輛類型、收費(fèi)員的操作過程以及收費(fèi)過程中的突發(fā)事件和特殊事件進(jìn)行觀察和記錄，實(shí)施有效的監(jiān)督。。尤其是在晚上，收費(fèi)站工作人員需要看清車牌，而一般情況下，車燈打開后，路上的環(huán)境照度與車牌的照度形成了一定的動(dòng)態(tài)范圍，傳統(tǒng)攝像機(jī)難以“看清”，所以對低照度、寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)有了需求。
其次是電子警察系統(tǒng)，過閉路電視監(jiān)控和沖紅燈自動(dòng)攝錄等手段，提高指揮中心的直觀性、實(shí)時(shí)調(diào)動(dòng)能力和對交通事故、意外事件的響應(yīng)能力，以及增強(qiáng)查處違章的客觀性，并對控制區(qū)域進(jìn)行全面協(xié)調(diào)控制，提高車輛的通行能力。由于需要看清車牌，24小時(shí)監(jiān)控，所以對低照度，寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)有需求。
另外城市商業(yè)街中也有一定的應(yīng)用，用以掌握一些繁華路口的交通情況，路段周圍車輛的運(yùn)行情況和，行人的流量情況和交通治安情況等問題。
實(shí)現(xiàn)方式
CCD+DSP技術(shù)：
DSP芯片是一種特殊的微處理器，根據(jù)數(shù)字信號處理理論的數(shù)學(xué)模型和算法，設(shè)計(jì)出專門的數(shù)字信號微處理器芯片。計(jì)算程序全部“硬化”，數(shù)字濾波器所需要的其他設(shè)備也全部集成、硬化，比如加法器、存儲器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其他類型的外部設(shè)備等。許多在模擬信號處理器中無法進(jìn)行的工作，都可以在數(shù)字處理中進(jìn)行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動(dòng)態(tài)圖像檢測、數(shù)字背景光補(bǔ)償、膚色輪廓校正、細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率調(diào)節(jié)、準(zhǔn)確的彩色矩陣、精確的校正、自動(dòng)聚焦等。
超級寬動(dòng)態(tài)技術(shù)常使用雙速CCD配合DSP的處理方式。這種雙曝光(或雙快門)技術(shù)的核心是針對明暗反差較大的場景，攝像機(jī)先對明亮區(qū)域進(jìn)行一次快速曝光，得到一幅亮部區(qū)域清晰正常的圖像并存儲到數(shù)據(jù)緩沖存儲器中;然后再對場景中暗部區(qū)域進(jìn)行一次慢速曝光，得到一幅暗部區(qū)域畫面清晰的圖像也存儲到數(shù)據(jù)緩沖存儲器中。以上曝光完畢后，利用DSP特有的圖像處理算法，將兩幅圖像當(dāng)中亮度適當(dāng)?shù)牟糠址謩e切割下來，最后進(jìn)行疊加合成并輸出一幅明暗區(qū)域都清晰可見的圖像。這樣就能避免亮部曝光過度和暗部曝光不足的問題，從而使整個(gè)畫面都清晰可見，以實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)的處理效果。但如果采用不同DSP 芯片，在具體細(xì)節(jié)上還是有明顯差別，比如對靈敏度、色還原度、白平衡等的處理。
CMOS+DPS技術(shù)
美國Pixim公司在斯坦福大學(xué)20世紀(jì)90年代技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上研發(fā)了一種基于CMOS技術(shù)的新型的圖像拾取系統(tǒng)——DPS(數(shù)字像素處理系統(tǒng))，此系統(tǒng)可以通過其超強(qiáng)的寬動(dòng)態(tài)功能來獲得高質(zhì)量的圖片。寬動(dòng)態(tài)功能劃時(shí)代地提升了一幅圖像中亮和暗區(qū)域的影像拍攝效果，可以達(dá)到比CCD更真實(shí)、更清晰的圖像。在寬動(dòng)態(tài)處理上，DPS采用的是每一個(gè)像素單獨(dú)曝光和ARM7控制技術(shù)，相比于CCD的兩次曝光成像有了更高的動(dòng)態(tài)范圍。從數(shù)值上來說，采用DPS技術(shù)的CMOS攝像機(jī)就目前的處理技術(shù)，其動(dòng)態(tài)范圍即可到達(dá)95dB，甚至可至120dB。在擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)，DPS也解決了CCD傳感器在處理動(dòng)態(tài)范圍和色彩真實(shí)性上的不足，其色彩還原性更加真實(shí)，能夠滿足應(yīng)用的要求。使用這種技術(shù)的攝像機(jī)在數(shù)字圖像傳感器里每一個(gè)像素中都使用了一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，在捕捉到光信號時(shí)直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最大程度地降低了信號在排列中的衰減和干擾。
結(jié)束語
隨著社會對交通安全防范意識的日益加重，道路基礎(chǔ)建設(shè)必須配合道路監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，這無疑預(yù)示著交通監(jiān)控行業(yè)潛藏著巨大大商機(jī)。而具有低照度，寬動(dòng)態(tài)的攝像機(jī)必然有廣闊的空間。Technology,Winner in Digital World ，三星TECHWIN愿憑著優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和一流服務(wù)為中國的智能交通事業(yè)貢獻(xiàn)出自己的一片力量。
技術(shù)知識
寬動(dòng)態(tài)范圍是圖像能分辨最亮的亮度信號值與能分辨的最暗的亮光信號值的比值。
寬動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)方式以“倍數(shù)”或“dB”來表示，在以100IRE為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，換算公式：N dB=20log（V2/V1）。普通攝像機(jī)（稱V1）的寬動(dòng)態(tài)值為10dB ,如寬動(dòng)態(tài)為48 dB ，與普通攝像機(jī)之間的差為38 dB，V2/V1=80，說明與普通攝像機(jī)寬動(dòng)態(tài)差為80倍，松下第三代寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)是54 dB，V2/V1=160倍。池上ISD-A10攝像機(jī)典型動(dòng)態(tài)范圍95 dB，V2/V1=17782倍，最大寬動(dòng)態(tài)范圍120dB，V2/V1=316227倍。從“倍數(shù)”上看，采用Pixim DPS技術(shù)的攝像機(jī)，寬動(dòng)態(tài)范圍要比CCD寬動(dòng)態(tài)范圍有極大的提高。
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