主頁(yè)（http://www.by236.com）：CCD攝像機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)(下)(3) 需要說明的是，一般攝像機(jī)的AGC調(diào)整范圍為0?18dB，有些則可達(dá)到30dB。AGC電路的原理在大多數(shù)電子類書籍中都可找到，因此這里不再贅述。 逆光補(bǔ)償(BLC) 在電視監(jiān)控系統(tǒng)工程中，對(duì)著出入口的攝像機(jī)常常會(huì)遇到逆光現(xiàn)象。圖像出現(xiàn)逆光現(xiàn)象，主要是視場(chǎng)范圍光線照度強(qiáng)弱反差太大引起的。有下面三種方法可以改善攝像機(jī)的逆光問題。 1、通過調(diào)整出入口攝像機(jī)的安裝位置，盡量避開來自外界陽(yáng)光的直射，如將攝像機(jī)鏡頭對(duì)著走出門口的人員等安裝方法，能在很大程度上改善逆光現(xiàn)象。 2、通過提高室內(nèi)光源的照度，使室內(nèi)光線增強(qiáng)，以減小與外界光亮的反差，也可改善逆光現(xiàn)象。 上述二種方法是用普通攝像機(jī)改善逆光現(xiàn)象的方法，當(dāng)然還可輔以一些方法綜合應(yīng)用：如在出入口地面鋪設(shè)地毯以防止地面光的反射;在靠近出入口附近的窗戶用窗簾遮擋陽(yáng)光的直射等。 3、通過選用具有逆光補(bǔ)償?shù)认鄳?yīng)功能的攝像機(jī)，來改善逆光現(xiàn)象。 所謂逆光補(bǔ)償也稱作背光補(bǔ)償(Back-Light Compensation即BLC)，它可以補(bǔ)償攝像機(jī)在逆光環(huán)境下所攝畫面過亮與過暗看不清細(xì)節(jié)的情況。由前述知，一般攝像機(jī)的AGC的自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍是有限的，一旦出現(xiàn)很強(qiáng)的信號(hào)(即強(qiáng)烈的逆光)，其AGC放大器就飽和而起不到自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用。當(dāng)攝像機(jī)引入逆光補(bǔ)償功能時(shí)，攝像機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的一個(gè)子區(qū)域(如從第80行?200行的中心區(qū)域)進(jìn)行檢測(cè)，通過求此區(qū)域的平均信號(hào)電平來確定AGC電路的工作點(diǎn)。由于子區(qū)域的平均電平很低，AGC放大器會(huì)有較高的增益，使輸出視頻信號(hào)的幅值提高，從而使監(jiān)視器上的主體畫面明朗。此時(shí)的背景畫面會(huì)更加明亮，但其與主體畫面的主觀亮度差會(huì)大大降低，整個(gè)視場(chǎng)的可視性就會(huì)得到改善。 超動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍比一般攝像機(jī)大，因而也可改善逆光現(xiàn)象。對(duì)DSP攝像機(jī)來說，它可將整個(gè)視場(chǎng)均分為若干圖像子塊(如16個(gè)子塊)，對(duì)每一個(gè)圖像子塊分別進(jìn)行平均電平檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)每一個(gè)子塊分別進(jìn)行局部處理，因而其逆光補(bǔ)償效果比模擬CCD攝像機(jī)要好些。 線鎖定同步 線鎖定同步(LINE LOCK)是一種利用交流電源來鎖定攝像機(jī)場(chǎng)同步脈沖的一種同步方式。當(dāng)圖像出現(xiàn)因交流電源造成的網(wǎng)波干擾時(shí)，將此開關(guān)拔到線鎖定同步(L.L.)的位置，就可消除交流電源的干擾。 例如某品牌攝像機(jī)提供了VD線同步功能，只要將交流電整流整形為簡(jiǎn)單的方波后即可輸入到VD端，使攝像機(jī)與電源同步。因此，即使距離很遠(yuǎn)的多臺(tái)攝像機(jī)也可以完全互相同步，從而可大大降低畫面跳動(dòng)或閃爍現(xiàn)象，尤其在使用非數(shù)位式矩陣切換時(shí)最為需要。 CCD的動(dòng)態(tài)范圍及超高動(dòng)態(tài) CCD的動(dòng)態(tài)范圍 CCD攝像器件的動(dòng)態(tài)范圍，是指其輸出的飽和電壓與暗場(chǎng)下噪聲峰——峰電壓之比，即 動(dòng)態(tài)范圍=Vsat/VNp-p (5) 式中，Vsat為輸出飽和電壓;VNP-P為噪聲的峰—峰值。 動(dòng)態(tài)范圍也可這樣來定義和計(jì)算，即由CCD勢(shì)阱中可存貯的最大電荷量和噪聲決定的電荷量之比。 CCD攝像機(jī)的超高動(dòng)態(tài) 眾所周知，當(dāng)目標(biāo)景物太亮或者太暗時(shí)，一般的CCD攝像機(jī)很難有很寬的亮或暗目標(biāo)景物的適應(yīng)范圍。而人眼可靠瞳孔放大縮小來進(jìn)行進(jìn)光量調(diào)節(jié)，有能力看到很亮或很暗的目標(biāo)景物。人的這種瞬間動(dòng)態(tài)范圍，約100:1。而CCD攝像機(jī)因原始動(dòng)態(tài)范圍只有3:1，則無法適合100:1的動(dòng)態(tài)范圍。這也正是CCD攝像機(jī)與人眼的差異所在。 為使CCD攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍能接近人眼或更好些，很多公司都研發(fā)成功超高動(dòng)態(tài)范圍CCD攝像機(jī)。現(xiàn)以某公司研發(fā)的DSP數(shù)字視頻處理器來說明超高動(dòng)態(tài)范圍的原理。它具有近200K個(gè)門電路的功能，設(shè)有128pin，可以同時(shí)由計(jì)算機(jī)設(shè)定和調(diào)整CCD攝像機(jī)的多項(xiàng)參數(shù)，其中具有超高動(dòng)態(tài)范圍設(shè)定所需的雙曝光及高速運(yùn)算功能，如圖6所示。 該DSP內(nèi)含一個(gè)可以由1/2秒至1/120秒的可變電子快門電路，用以對(duì)較暗的景物取得正確曝光(圖6中a,b)，另一個(gè)電路則為對(duì)高亮度的物體正確曝光的高速快門，其速度為1/120~1/120000秒，如此即可同時(shí)取得兩張對(duì)明暗兩區(qū)均為正確的影像，再將兩影像在DSP中高速運(yùn)算相加后即實(shí)現(xiàn)亮暗動(dòng)態(tài)范圍很寬的圖像。例如室內(nèi)人物照度為10Lx，而室外景物為1000 Lx，此時(shí)CCD攝像機(jī)采用1/60秒的速度對(duì)室內(nèi)景物取得正確曝光，再用1/6000秒對(duì)室外景物取得正確曝光，然后將兩張圖像結(jié)合即成為完美圖像。 但是，一般CCD攝像機(jī)并不具有這種雙曝光的功能，這是因?yàn)橐话愕耐ㄓ秒娐沸酒荒軐?shí)現(xiàn)這樣高速運(yùn)算，由于該DSP具有200K個(gè)高速運(yùn)算門電路的運(yùn)算速度，同時(shí)解決了雙曝光的兩圖像的分別記憶存儲(chǔ)，緊接著即可做合成計(jì)算的功能，合成處理后再按標(biāo)準(zhǔn)制式實(shí)時(shí)輸出視頻信號(hào)。 用這種技術(shù)所作的超高動(dòng)態(tài)攝像機(jī)由于動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)280:1，已經(jīng)比人眼的動(dòng)態(tài)范圍100:1更寬廣，所以可應(yīng)用于監(jiān)視明暗極為不均的場(chǎng)合。 市面上的超高動(dòng)態(tài)范圍CCD攝像機(jī)均是利用上述原理工作的，而深圳景陽(yáng)公司的CMOS-DPS攝像機(jī)就不是這種雙曝光的方法，因?yàn)樗敲總�(gè)像素都數(shù)字化了，其明暗的處理就更加方便了。 DSP的含義及其在攝像機(jī)中的應(yīng)用 DSP(Digital Signal Processing)即數(shù)字信號(hào)處理，它是利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脭?shù)字信號(hào)處理設(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、綜合、估值、識(shí)別等加工處理，借以達(dá)到提取有用信息、便于應(yīng)用的目的。 由于有了DSP功能的芯片出現(xiàn)，所以近些年才出現(xiàn)了DSP的新型攝像機(jī)。這種攝像機(jī)的主要特點(diǎn)就是：在攝像機(jī)內(nèi)部的電路采用了大規(guī)模數(shù)字信號(hào)處理集成電路(DSP LSI)，并且由微處理器對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與控制，因此其穩(wěn)定性、可靠性、一致性等都大大提高。DSP芯片是一種特殊的微處理器，就是根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論的數(shù)學(xué)模型和算法，設(shè)計(jì)出專門的數(shù)字信號(hào)微處理器芯片。計(jì)算程序全部“硬化”，數(shù)字濾波器所需要的其它設(shè)備也全部集成、硬化，比如加法器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其它類型的外部設(shè)備等。許多在模擬信號(hào)處理器中無法進(jìn)行的工作，都可以在數(shù)字處理中進(jìn)行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)、數(shù)字背景光補(bǔ)償、膚色輪廓校正、細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率調(diào)節(jié)、準(zhǔn)確的彩色矩陣、精確的γ校正、自動(dòng)聚焦等。因此，有了DSP的攝像機(jī)，可大大提高圖像的質(zhì)量。
|
