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[導讀]     DPS寬動態(tài)技術   在逆光情況下,一般都采用超寬動態(tài)攝像機,超寬動態(tài)攝像機的動態(tài)范圍表示攝像機對圖像的最“暗”和最“亮&r

 

  DPS寬動態(tài)技術

  在逆光情況下,一般都采用超寬動態(tài)攝像機,超寬動態(tài)攝像機的動態(tài)范圍表示攝像機對圖像的最“暗”和最“亮”的調整范圍,動態(tài)范圍越大圖像所表現的圖層就越豐富、清晰,當然圖像的色彩空間就更廣,也就是超寬動態(tài)攝像機適應逆光環(huán)境的能力也更大。

  傳統(tǒng)CCD攝像機在采集一幅圖像的過程中只對整個圖像采樣一次,因此必然會出現對整個圖像中明亮的區(qū)域曝光過度、或較暗的區(qū)域欠曝光的現象。

  盡管寬動態(tài)CCD攝像機與傳統(tǒng)CCD攝像機相比,在技術上有了一次次突破,現在已發(fā)展到第三代CCD寬動態(tài)攝像機,寬動態(tài)范圍也達到了160倍,或說54dB。但有資料揭示,CCD寬動態(tài)攝像機的動態(tài)范圍最多也只能達到60dB?,F在已經推出的基于CMOS的DPS技術寬動態(tài)攝像機,其寬動態(tài)范圍一般能達到95dB,最高能達到120dB。

  DPS技術的主要特點是對每個像素進行多次單獨無損失采樣,使動態(tài)范圍增大,說白了寬動態(tài)攝像就是采用多次曝光技術平衡調整明暗圖像畫面,還原逼真現場的真實效果。

  DPS(Digital Pixel System)即數字圖像傳感處理系統(tǒng),它的核心技術是在每一個拾取的像素上都包含一個ADC(analong—to—digited數模轉換器),當ADC捕捉到光信號時便直接將其轉換為數字信號并放大,這就最大限度地節(jié)省了無效的傳輸操作,降低了噪聲,保證所獲取圖像的高質量,使得輸出后的圖像無任何拖尾和開花現象。DPS系統(tǒng)在整個圖像的獲取、傳輸和處理中,不論前端的拾取還是后端的處理完全以數字化的形式進行,是真正純數字化的圖像傳感系統(tǒng)。

  美國Pixim公司在斯坦福大學20世紀90年代技術發(fā)展的基礎上研發(fā)了一種新型的DPS圖像拾取系統(tǒng),此系統(tǒng)可以通過其超強的寬動態(tài)功能來獲得高質量圖片。源于斯坦福大學的Pixim的DPS成像技術,申請了56項專利,其中42項已經生效。Pixim的DPS技術是目前唯一的直接以數字值表示光信號的圖像抓取系統(tǒng)。CCD和CMOS傳感器以模擬值表示光信號,然后再將模擬值轉換成數字值,DPS則不存在模擬讀出噪聲。

  在DPS技術中每個像素都有一個ADC,每個像素的信息都是獨立捕捉和處理的,同時使用了一個32bit的CPU處理芯片ARM7(或者ARM9)控制每個像素的曝光時間,使得模—數轉換更精確。傳感器可在曝光周期內對每個像素的光線進行多次和高速采樣,并控制每個像素的曝光時間,在其達到最佳狀態(tài)時存儲像素信息,因此每個像素都經過了多次(0.8ms內)無破壞性的單獨采樣。在像素被采集后,系統(tǒng)再對其進行處理,最終形成高質量的圖像。DPS系統(tǒng)形成的圖像在水平和垂直分辨率上保持一致,任何角度都可以保證圖像的高分辨率。

  Pixim的專利DPS技術標志著在攝像技術上的一個根本突破,以CCD為主流技術的攝像機必將受到DPS技術的巨大沖擊。

  DPS技術在還原性的概念上,成像良好,圖像質量高,采用DPS技術可使每個像素的曝光時間不同,從而使同一畫面不同部分的曝光時間不盡相同。因此,整幅圖像的任意點,都可達到最佳圖像顯示的狀態(tài),能得到清晰的圖像細節(jié),更加接近真實場景的色彩還原。

  Pixim公司稱,DPS技術中“每個像素都是一部攝像機(Every pixel is a camera)”,在一幅圖像中,曝光像素有數十萬個,即使在最苛刻的光照條件下,也可捕捉到清晰、逼真的圖像,再也不會因為陰影、眩光、反射和太陽光而使圖像發(fā)暗或被破壞。因此,在DPS技術中,每個像素對應的光線都可以被優(yōu)化曝光,最終形成高質量的圖像。

  DPS攝像機采用的是與“人眼——大腦”系統(tǒng)相同的工作模式,使圖像傳感器和圖像處理器具有雙向實時互動性。DPS攝像機圖像的攝取和處理過程,類似于人眼和大腦的關系,在對圖像進行處理和運算的同時,不斷向圖像傳感器下達指令,不僅調整曝光時間,而且改變實際的圖像捕捉算法,實現了智能化圖像處理功能。

  所以,在特定的圖像特征和光照下,DPS攝像機最終能提供更詳盡、完整和真實的圖像細節(jié),從而獲得最佳的圖像效果。

  

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