主页、【杏运注册】首先，利用成像器件CCD及标准测光/曝光控制电路对监控场景进行一次适当 速度曝光，并将累计的电荷按照标准方式传送到后端的前置放大器进行放大。

　　其次，前置放大器在对图像中亮度适当及较暗的区域进行放大时，采用接近 线性的放大比(对数曲线的下端)，即随着图像亮度的提高而放大输出, 这样放 大器的放大比基本上是恒定的，以达到保持亮度适当及较暗区域的层次目的； 前置放大器在对图像中亮度较高的区域进行放大时，采用非线性(渐进斜率压 缩)的放大方式(对数 线的上端)，即随着图像亮度的提高而相应降低放大器的 放大比例，这样放大器的放大比及输出电平会渐进，但非常迅速地下降，以 达到压缩高亮度区 域的目的。因此，使较暗区域的亮度适当，高亮度区域亮 度压缩，以输出适中的图像。

　　CMOS-DPS摄像机采用的是与“人眼-大脑”系统相同的工作模式，使图像传 感器和图像处理器具有双向实时互动性。DPS摄像机图像的摄取和处理过程，类 似于人眼和大脑的关系，在对图像进行处理和运算的同时，不断向图像传感器下 达指令，不仅调整曝光时间，而且改变实际的图像捕捉算法，实现了智能化图像 处理功能。所以，在特定的图像特征和光照下，DPS摄像机最终能提供更详尽、 更完整和更真实的图像细节，从而获得最佳的图像效果。 CCD与CMOS摄像机宽动态性能的比图

　　在因为在DPS技术中，“每个像素都是一部摄像机(Every pixel is a camera)”，在 一幅图像中，曝光像素有数十万个，即使在最苛刻的光照条件下，也可捕捉 到清晰、逼真的图像，再也不会因为阴影、眩光、反射和太阳光而使图像发 暗或被破坏。因此，在DPS技术中，每个像素对应的光线都可以被优化曝光， 最终形成高质量的图像 目前，CCD宽动态摄像机最好的扩展动态范围的方式是5次取样方式。而 CMOS-DPS摄像机是每个像素取样，它可使每个像素的曝光时间不同，从而使同 一画面不同部分的曝光时间不尽相同。因此，整幅图像的任意点，都可达到最佳 图像显示的状态，能得到清晰的图像细节，从而更加接近真实场景的色彩还原。 因此，CMOS-DPS摄像机的动态范围自然要比CCD宽动态摄像机的宽得多。

　　此种方式就是所谓单帧图像“两次取样方式”，或“两次合成电子快 门”。其典型特征则为基于中速感光器件及高速DSP的两次取样曝光及图像 分割合成技术

　　a.首先，利用成像器件CCD对监控场景进行第一次标准速度曝光（如 用/50s

　　快门），将得到的第一帧图像存储到数据缓冲存储器中； b.其次，利用数字信号处理器DSP并通过特有的图像处理算法，对送来的图 像数据进行分析，当图像中较暗的部分曝光正常，对曝光过度的区域(即 高亮度区域)，进行亮度评估；

　　c.第三，根据亮度评估结果，再采用高速快门进行曝光(如1/2000s快门)，并 将第二次拍摄的图像也存储到数据缓冲存储器中； d.第四，根据对图像的最暗区域至最亮区域的中间过渡范围的整体 评估，再对图像进行三次中间层次的曝光，这样又得到了三帧针对过渡范 围内亮度不同的曝光图像； 最后，通过特有的图像识别算法，将上述5幅图像当中亮度适当的部分分别切割下来， 再在一帧新的图像中合成起来，完成并最终输出满意的图像即可。  此种方式就是单帧图像的“多次取样方式”，或“五次合成电子快门”。其典型 特征则为基于高速感光器件及高速DSP的多次取样曝光及图像分割合成技术。

　　模拟人眼与大脑，图像传感器和图像处理器具有双向实时互动性。DPS摄像机 在图像的摄取和处理过程类似于人眼和大脑的关系，负责图像的处理和运算 的同时，不断向图像传感器下达指令，不仅调整曝光时间而且改变实际的图 像捕捉算法。最终，在特定的图像特征和光照下，获得最佳的图像效果。

　　此种方式即“对数压缩放大方式”，或“自动拐点取样方式”。其典型 特征则为基于普通感光器件单次曝光及非线性前置放大器的对数曲线放大方 式。

　　首先，利用成像器件CCD及标准测光/曝光控制电路对监控场 景进行一次适当速度曝光，并将得到的图像存储到数据缓冲存储 器中； 其次，通过所设计的模拟电路或利用DSP中特有的图像处理算 法，对图像中的不同亮度层次进行取样，并将接近的层次划分成 若干等级，其划分的等级数在数字处理方式中取决于图像的复杂 程度及DSP的处理能力； 最后，按照用户要求的方式，分组逐渐降低高亮度层次间的 灰阶关系，同时逐渐提高低亮度层次间的灰阶关系，以达到扩展 低亮度区域的层次关系，压缩高亮度区域的层次关系的目的，从 而间接地扩展了图像亮度的动态范围。 此种方式即“伽马修正方式”，或“灰阶比率修正方式”。 其典型特征则为基于模拟电路或修正算法加DSP而进行单次曝光的 输出灰阶比率修正方式。

　　对数压缩放大方式会改变图像的色彩及信噪比，对图像有一定的劣化 作用，因而需对其后续图像信号处理电路进行复杂的设计。由于该技 术复杂及成本过高，主要用于广播电视用途的摄像机上，未用于安防 监控摄像机。 输出信号伽马值修正方式由于仅改变了输出信号层次，而没有真 正增加原始信号的层次，因而仅提高了视觉的观感，实际上摄像机并 未感受到真实的层次变化。再加之其成本也过高，所以也主要用于广 播电视用途的摄像机上，而在安防监控摄像机领域仅对其简化，作为 一种辅助手段，在摄像机内另立菜单调整。 在安防监控摄像机的动态范围扩展技术上，实际上以两次及多次 曝光方式效果最为理想而用得最多。其中，两次曝光方式已被很多摄 像机厂商所掌握，并开始普及。但由于曝光速度仅有两次选择，其图 像的过渡层次少于多次曝光方式。 多次曝光方式由于可对监控场景进行多次曝光取样，使获得的实 际原始层次最为丰富，因而可保存最多的原始信息，所以至今仍是 CCD摄像机行业内最好的动态范围扩展方法。该技术仅为日本JVC等5 家公司所掌握。

　　传统CCD摄像机在采集一幅图像的过程中只对整个图像采样一 次，因此必然会出现对整个图像中明亮的区域曝光过度、或较 暗的区域欠曝光的现象。而在安防监控摄像机的应用过程中， 又经常会出现明暗反差较大或逆光的场景。出于安全考虑， CCD摄像机被安装在需要监控的室内外，由于在同一位置往往 会面临多种照明条件，很多地方照明条件分为日光和人工照明 的混合光，并在不同时段下出现明暗反差非常大、背光等情况， 如在银行储蓄所、重要场所出入口等。因为从窗外射入的强光 和从天花板上的荧光灯照射的柔和光线都可能对当时室内外景 象的捕获造成困难，不能同时将反差很大的室内外场景清晰地 拍摄下来。所拍摄图像会出现背景过亮前景过暗，或背景清晰 前景过暗及前景适合背景过亮的情况。最早的解决方法，一般 会采用背光补偿技术或在室内外放置两台摄像机来适应较大的 光线反差，但效果不是非常理想，从而诞生了宽动态技术。

　　1977年松下首推第一代宽动态摄像机 1999～2002年，松下推出了第二代宽动态摄像机.

　　动态范围可以比普通摄像机高出80倍。它通过增强的数字处理技术提取两 幅画面中图像质量较好的部分加以合成，来得到清晰的画面。这时图像的 噪点小，可 以编程设置；但对DSP性能要求高，色彩还原差，对移动目标 效果还不是很理想。

　　CMOS-DPS是继CMOS-PPS与CMOS-APS之后的第三代CMOS宽动 态摄像机。所谓DPS(Digital Pixel System)，即数字像素系统， CMOS-DPS摄像机就是有数字像素系统的摄像机。 传统的CCD和CMOS摄像机传感器都是为每一列或每一行像素点 配备一个模数转换器(A/D)，每个像素点的输出都是模拟光信号， 存在着噪声大和输出时间长等缺点。 而DPS是在图像传感器的每一个像素点上包含了一个A/D转换器， 即在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方法。一旦数据以数字 格式捕获，就可以采用各种数字信号处理技术来真实重现图像。 显然，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ARM CPU精确控制每个像素，使每个像素独立完成 采样和曝光，并直接转换为数字信号，是目前市面上唯一的、 真正的全数字图像处理系统。

　　由于自然光线Lux，而外面风景的照度可能是10000Lux，因 此当从室内看窗户外面，两者对比就是10000/100=100∶1。 这个对比人眼能很容易地看到，因为人眼能处理1000∶1的 对比度，但传统的安防监控摄像机则不行，因为它只有3∶1 的对比性能。因此，在出现明暗反差较大或逆光的场景应用 安防监控摄像机时，会使整个图像中明亮的区域曝光过度、 较暗的区域曝光不足，而看不清图像最亮与最暗部分

　　a.首先，利用成像器件CCD对监控场景进行第一次标准速度曝光(如用1/50s 快门) ，将得到的第一帧图像存储到数据缓冲存储器中； b.其次，利用数字信号处理器DSP对送来的图像数据进行分析，如图像中 较暗的部分曝光正常，而有部分曝光过度的区域(即高亮度区域)，就要 进行亮度评估； c.第三，根据亮度评估结果，再采用高速快门进行曝光（如1/2000s快门）， 并将第二次拍摄的图像也存储到数据缓冲存储器中； d.最后，再利用DSP并通过其中嵌入的特有的图像处理算法，将两幅图像 中亮度适当的部分分别切割下来，在一帧新的图像中合成起来即可。

　　2003～2008年，以松下为代表的厂商率 先推出了第三代超级动态摄像机

　　该类摄像机采用了基于每个像素的160倍动态范围技术，双速 CCD输出信号的动态范围增大，DSP中采用“不分区域的（基于 每个像素的）自然对比度图像校正”技术，能根据各像素输入信 号电平，实现图像的灰度优化。

　　DPS数字像素处理技术标志着在摄像机技术上的一个根本突破，代 表了摄像机传感器方面的一项突破性进展。它是一种捕捉高质量 图像的尖端技术，使用在最复杂及最苛刻的光照条件下。凭借着 优良的宽动态技术，景阳宽动态摄像机将为用户解决复杂光线环 境下监控的诸多难题，最大程度上满足各行各业对摄像机的不同 需求。

　　目前，CCD摄像机扩展动态范围的方法有以下几种 1单帧图像两次取样方法 2单帧图像多次取样方法 3对数压缩放大方法 4输出信号伽马修正方法 在安防监控领域中，一般多采用单帧图像两次或五次取样 方法，尤其多用两次曝光取样方法。