基于DPS宽动态技术的应用

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  • 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。

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