09.12 監控攝像機常識:寬動態 (WDR)介紹和理解


監控攝像機常識:寬動態 (WDR)介紹和理解


安裝和使用監控攝像機經常會遇到強光問題。 因為我們不可能靈活選擇攝像機的安裝位置, 解決或者處理強光是一個無法避免的問題。 不管是由反光材質或者燈源造成此反光, 解決問題的方案來自於攝像機支持的一個特殊功能, 並且這個功能不是所有的監控攝像機都支持。

寬動態 (WDR)


WDR是wide dynamic range 的縮寫,意思是寬動態範圍。 根據百度百科,當在強光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區域及陰影、逆光等相對亮度較低的區域在圖像中同時存在時,攝像機輸出的圖像會出現明亮區域因曝光過度成為白色,而黑暗區域因曝光不足成為黑色,嚴重影響圖像質量。攝像機在同一場景中對最亮區域及較暗區域的表現是存在侷限的,這種侷限就是通常所講的“動態範圍”。

監控攝像機常識:寬動態 (WDR)介紹和理解


寬動態範圍技術在攝像機系統中的運用,使黑暗區域可以變得明亮一些,使場景中明亮區域變得更加柔和,改變了視覺效果,能夠提供有用的可識別的圖像。寬動態攝像機一般採用專用的DSP電路,它首先對明亮區域的被攝物體用最合適的快門速度進行曝光,然後再對陰暗區域的被攝物體用最適合的快門速度進行曝光,最後將兩個圖像用DSP 數字信號處理芯片,將捕捉到的兩幅圖像重新組合在一張圖像上,使其擴大了可能處理的動態範圍, 使得明亮區域的被攝物體和陰暗區域的被攝物體都可以看得很清楚。 

WDR對比DWDR

用戶經常把寬動態和數字寬動態(DWDR)混淆在一起。數字寬動態是寬動態技術中最容易實現的一種技術。 而真實的寬動態能確保在大部分強光或逆光監控環境下,拍出清晰的圖像。 很可能數字寬動態只能解決部分畫面問題,無法解決全部。

真實寬動態採用的是軟硬結合的方案,首先一款真實寬動態的攝像機必須使用帶寬動態功能的CMOS圖像傳感器, 其次需要數字圖像處理器配合。 如多重曝光寬動態 (也叫多幀成像寬動態)就是使用圖像傳感器對圖像進行多次曝光 (3次或4次),然後傳送到圖像處理器進行寬動態計算並輸出明亮均衡的圖像。

對於特定的監控應用,寬動態技術已成為高清監控攝像機的標準功能, 市場巨大, 因此索尼公司於去年新推出DOL WDR技術,DOL WDR的英文全稱是Digital overlay wide dynamic range即數字疊加型寬動態技術,同樣是採用多重曝光技術, 但是DOL WDR可以在低照度環境下提供更好的寬動態性能。索尼公司已經推出IMX224 (120萬像素), IMX290 (210萬像素), IMX123 (320萬像素)等多款專用於視頻監控應用,並支持DOL WDR功能的高清CMOS圖像傳感器。

太陽光線

現在市場上有些人認為寬動態監控攝像機可以對準強光源(如太陽直射光)下工作。 讓我們再解釋一遍,無論你的攝像機是否支持寬動態,也不管你的攝像機質量有多好,價格有多貴,或支持強光抑制,攝像機都不能對準直射強光源。

監控攝像機不具備承受從鏡頭進入的直射強光下一直工作的能力, 直射光源照射在CMOS圖像傳感器上將使圖像傳感器變得過熱,從而影響成像,損壞攝像機,並最終使得攝像頭變得毫無用處。

反射光源

儘管寬動態不能讓攝像機直接對準強光源, 但是可以有效的解決由強光源反射光而造成的成像問題。 遇到太陽光反射,在視頻監控安裝和使用中是司空見慣的事情。 這些反射光可來自汽車,水灘, 甚至是窗戶或者玻璃門。肯定這些物體不會每天百分之百的反射光,但是一天中的某些時間,物體的角度,攝像機監控角度,遇到這些情況,或許你希望攝像機支持寬動態功能。

玻璃窗戶和門

從窗戶或者門照射進來的逆光是視頻監控遇到的棘手問題。 安裝在室內的監控攝像機經常會發現監控範圍包括了窗戶或玻璃門。 大廳,專賣店和辦公室都是例子。在白天,如果攝像機不支持寬動態,攝像機將很難拍攝清晰的圖像,窗戶或玻璃門的區域會出現大塊太亮的區域。大部分情況下,這種強光會導致攝像機看不到強光前面和後面的物體。寬動態功能可徹底消除這種逆光問題,並提供前景和背景都清晰地圖像。

監控攝像機常識:寬動態 (WDR)介紹和理解


室內燈光

室內燈光導致的強光問題比其它強光問題要少得多, 但是還是有可能發生。 有些日光燈(熒光燈)照明會給監控攝像頭帶來問題。 一般來說,如果遇到因為室內照明引起的強光問題, 一般採用調整攝像機的安裝角度來解決。 如果不能換安裝角度,或者換角度也沒有,那麼使用寬動態攝像機就是最好的解決方案。

車頭燈

對於普通監控攝像機來說,夜間車輛的頭燈是個煩惱的問題。 不僅會在監控畫面中產生耀眼的燈光高亮區域,而且會造成過量的圖像噪點。 使用寬動態,車燈的亮度將會降低,並拍攝清晰車輛圖像,同時過量的圖像噪點也會消失。但是,如果攝像頭安裝位置比較低,車燈會照射到攝像機的光敏電阻,攝像機會頻繁進行日夜監控模式轉換,這樣造成攝像機工作異常。

寬動態攝像機的主要應用領域

高速公路收費系統:目前低照度、寬動態攝像機用於道路監控的重點是高速公路收費監控系統主要是對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況,對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發事件和特殊事件進行觀察和記錄,實施有效的監督。尤其是在晚上,收費站工作人員需要看清車牌,而一般情況下,車燈打開後,路上的環境照度與車牌的照度形成了一定的動態範圍,傳統攝像機難以“看清”,而低照度、寬動態攝像機派上了大用場。

電子警察系統:由於需要24小時持續監控並且看清車牌,低照度的寬動態攝像機發揮了巨大作用。通過閉路電視監控和衝紅燈自動攝錄等手段,提高指揮中心的直觀性、實時調動能力和對交通事故、意外事件的響應能力,以及增強查處違章的客觀性,並對控制區域進行全面協調控制,提高車輛的通行能力。

城市商業街及周邊:對光線變化明顯的區域進行監控,包括城市商業街中也有一定的應用,用以掌握一些繁華路口的交通情況,路段周圍車輛的運行情況和,行人的流量情況和交通治安情況等問題。

銀行:銀行自動門門口,以及ATM玻璃門的門口處監控。


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