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基于DPS宽动态技术的应用

来源:21ic 作者:21ic 责任编辑:admin 发表时间:2011-06-29 08:04 
核心提示:DPS宽动态技术 在逆光情况下,一般都采用超宽动态摄像机,超宽动态摄像机的动态范围表示摄像机对图像的最暗和最亮的调整范围,动态范围越大图像所表现的图层就越丰富、清晰,当然图像的色彩空间就更广,也就是超宽动态摄像机适应逆光环境的能力也更大。 传统

DPS宽动态技术

在逆光情况下,一般都采用超宽动态摄像机,超宽动态摄像机的动态范围表示摄像机对图像的最“暗”和最“亮”的调整范围,动态范围越大图像所表现的图层就越丰富、清晰,当然图像的色彩空间就更广,也就是超宽动态摄像机适应逆光环境的能力也更大。

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。

尽管宽动态CCD摄像机与传统CCD摄像机相比,在技术上有了一次次突破,现在已发展到第三代CCD宽动态摄像机,宽动态范围也达到了160倍,或说54dB。但有资料揭示,CCD宽动态摄像机的动态范围最多也只能达到60dB。现在已经推出的基于CMOS的DPS技术宽动态摄像机,其宽动态范围一般能达到95dB,最高能达到120dB。

DPS技术的主要特点是对每个像素进行多次单独无损失采样,使动态范围增大,说白了宽动态摄像就是采用多次曝光技术平衡调整明暗图像画面,还原逼真现场的真实效果。

DPS(Digital Pixel System)即数字图像传感处理系统,它的核心技术是在每一个拾取的像素上都包含一个ADC(analong—to—digited数模转换器),当ADC捕捉到光信号时便直接将其转换为数字信号并放大,这就最大限度地节省了无效的传输操作,降低了噪声,保证所获取图像的高质量,使得输出后的图像无任何拖尾和开花现象。DPS系统在整个图像的获取、传输和处理中,不论前端的拾取还是后端的处理完全以数字化的形式进行,是真正纯数字化的图像传感系统。

美国Pixim公司在斯坦福大学20世纪90年代技术发展的基础上研发了一种新型的DPS图像拾取系统,此系统可以通过其超强的宽动态功能来获得高质量图片。源于斯坦福大学的Pixim的DPS成像技术,申请了56项专利,其中42项已经生效。Pixim的DPS技术是目前唯一的直接以数字值表示光信号的图像抓取系统。CCD和CMOS传感器以模拟值表示光信号,然后再将模拟值转换成数字值,DPS则不存在模拟读出噪声。

在DPS技术中每个像素都有一个ADC,每个像素的信息都是独立捕捉和处理的,同时使用了一个32bit的CPU处理芯片ARM7(或者ARM9)控制每个像素的曝光时间,使得模—数转换更精确。传感器可在曝光周期内对每个像素的光线进行多次和高速采样,并控制每个像素的曝光时间,在其达到最佳状态时存储像素信息,因此每个像素都经过了多次(0.8ms内)无破坏性的单独采样。在像素被采集后,系统再对其进行处理,最终形成高质量的图像。DPS系统形成的图像在水平和垂直分辨率上保持一致,任何角度都可以保证图像的高分辨率。

Pixim的专利DPS技术标志着在摄像技术上的一个根本突破,以CCD为主流技术的摄像机必将受到DPS技术的巨大冲击。

DPS技术在还原性的概念上,成像良好,图像质量高,采用DPS技术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,更加接近真实场景的色彩还原。

Pixim公司称,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。

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。(责任编辑:admin)

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