宽动态摄像机技术是指图像在同一时间曝光两次，一次快，一次慢，再进行合成使得能够同时看清画面上亮与暗的物体。宽动态技术和背光补偿技术都是为了克服在强背光环境条件下，看清目标而采取的措施，但背光补偿是以牺牲画面的对比度为代价的!所以，从某种意义上说，宽动态技术是背光补偿的升级版。

　　一、什么是摄像机宽动态

　　什么叫WDR宽动态？简单的说摄像机宽动态就是让图像场景中特别亮的部位和特别暗的部位同时都能看得清楚的图像处理条件。宽动态摄像机技术是在非常强烈的对比下让摄像机看到图像的特色而运用的一种技术。当在强光源(日光、灯具或反光等)照射下的高亮度区域及阴影、逆光等相对亮度较低的区域在图像中同时存在时，摄像机输出的图像会出现明亮区域因曝光过度成为白色，而黑暗区域因曝光不足成为黑色，严重影响图像质量。摄像机在同一场景中对最亮区域及较暗区域的表现是存在局限的，这种局限就是通常所讲的动态范围，也可以说宽动态范围是图像能分辨最亮的亮度信号值与能分辨的最暗的亮光信号值的比值。通常这个比值我们都用dB来表示。

　　因为宽动态范围dB值是图像能分辨最亮的亮度信号值与能分辨的最暗的亮光信号值的比值。宽动态的表现方式是可以以“倍数”或“dB”来表示，在以100IRE视频可以完全驱动一个监视器表现最好亮度和对比度的优质图像为标准时，换算公式：NdB=20log(V2/V1)。普通摄像机(称V1)的宽动态值为10dB，如一般宽动态为48dB与普通摄像机之间的差为38dB，那以公式V2/V1=80，说明与普通摄像机宽动态差为80倍，目前第三代宽动态摄像机都可达54dB如此换算下，V2/V1=160倍时摄像机典型动态范围可达95dB，如果是倍数更大时甚至最大宽动态范围可达120dB以上。

　　二、细数摄像机三大Sensor组合宽动态技术

　　宽动态的技术种类因Sensor与图像处理器不同搭配组合下，大概可以将宽动态摄像机的技术分为三大类别形式，透过这三大类别的组合我们可以探究一下宽动态的技术衍变与应用发展。安防界大家都知道，在宽动态技术还没有真正实现应用在摄像机上的时候，只有低照度、滤光镜、调焦偏光与背光补偿等技术来因应对逆光及内外光线差的环境。但是以上这几种技术都有应用局限性，因此宽动态从特定意义上来说，很好地弥补了之前这些暂时因应的技术不足，并且给出了更好的效果。目前市场上摄像机宽动态形式有以下三种。

　　1.CCDSensor+DSP数字处理式摄像机宽动态

　　第一种DSP数字处理宽动态型式；简单一点说就是对图像进行两次曝光处理，摄像机先对明亮区域进行一次正常曝光，得到一幅亮部区域清晰正常的图像并存储到RAM的缓冲区中；然后再对场景中暗部区域进行一次慢速曝光，得到一幅暗部区域画面清晰的图像也存储到数据缓冲存储器中。以上二次图像曝光完毕后，利用DSP图像处理器的图像合成处理运算法，将两幅图像当中亮度适当的部分分别切割下来，最后进行叠加合成并输出一幅明区与暗区域都清晰可见的图像。但是这种通用的方式在目前的技术上来说，都被专业人士称为是假的宽动态。

　　2.CMOSSensor+DPS摄像机宽动态

　　这种技术是Pixim公司在90年代技术发展基础上基于CMOS技术的新型图像撷取系统—DPS(DigitalPixelSystem)数字画素处理系统。在宽动态处理上，DPS采用的是每一个画素单独曝光和ARM7CPU控制技术，相对于采DSP两次曝光成像有更高的动态范围。从数值上来说，采用DPS技术的CMOS摄像机就目前的处理技术，其动态范围即可到达95dB，甚至可至120dB以上。DPS也解决了CCDSensor传感器在处理动态范围和色彩真实性的不足，其色彩还原性更加真实，能够满足应用的要求。CMOS-DPS摄像机采用的是人眼-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运算法，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摄像机最终能实现提供更详尽、更完整和更真实的图像细节，从而获得最佳的图像效果。

　　但是由于DPS是由每个画素单独曝光处理的技术，因其每个画像素都包含一套完整的处理电路，因此也减小了每个像素的感光面积，即感光量减少，结果是采用CMOS和DPS技术的摄像机，在灵敏度上是有显著差异的。

　　3.SONYEiffo-P宽动态摄像机型式

　　跟以上两种宽动态技术相比，SONYEFFIO系列摄像机则更具有实际的效果，EFFIO-P则是近两年SONY推出的宽动态技术方案。目前则推出Effio-V与-A系列，就了解EFFIO-V摄像机可搭配最新技术传感器，并支持CCD双扫描，能够达到真正宽动态功能，在背光及亮度极反差极大的环境下也能呈现清晰的画面。

　　值得说明的是摄像机宽动态经常被人们与BLC背光补偿功能混为一谈，事实上背光补偿和宽动态的区别很容易，常规摄像机视界中的目标物体在有亮度较高的背景光情况下，如看门口或窗外的物体时，在拍摄过程中被拍摄的主体目标后面有非常亮的背景或一个点的强光源。普通摄像机对单一图像中最亮和最暗部分的平衡调整能力非常有限，一般都以摄取进来的所有光线的平均值为基准，来决定曝光等级。

　　要克服这种问题的方案我们称为为背光补偿BLC(BackLightCompensation)的方法通过区域理论使用在多数摄像机上。这种采用中央背光补偿模式，主要是提升视界中央部分的亮度、抑制降低视界四周部分的亮度来达到看清楚中央视界景物的目的。但这种情况下摄像机无法同时看清前景与后景的目标，与使用宽动态WDR是完全不同的理论。

　　三、宽动态摄像机应用领域

　　宽动态范围技术在摄像机系统中的运用，使黑暗区域可以变得明亮一些，使场景中明亮区域变的更加柔和，改变了视觉效果，提供出有用的可识别的图像。宽动态摄像机一般采用专用的DSP电路，它首先对明亮区域的被摄物体用最合适的快门速度进行曝光，然后再对阴暗区域的被摄物体用最适合的快门速度进行曝光，最后将两个图像用DSP数字信号处理芯片，将捕捉到的两幅图像重新组合在一张图像上，使其扩大了可能处理的动态范围，使得明亮区域的被摄物体和阴暗区域的被摄物体都可以看得很清楚。

　　1、高速公路收费系统：

　　目前低照度、宽动态摄像机用于道路监控的重点是高速公路收费监控系统，主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。。尤其是在晚上，收费站工作人员需要看清车牌，而一般情况下，车灯打开后，路上的环境照度与车牌的照度形成了一定的动态范围，传统摄像机难以“看清”，所以对低照度、宽动态摄像机有了需求。

　　2、电子警察系统：

　　过闭路电视监控和冲红灯自动摄录等手段，提高指挥中心的直观性、实时调动能力和对交通事故、意外事件的响应能力，以及增强查处违章的客观性，并对控制区域进行全面协调控制，提高车辆的通行能力。由于需要看清车牌，24小时监控，所以对低照度，宽动态摄像机有需求。

　　3、城市商业街及周边光线变化明显的区域监控：

　　城市商业街中也有一定的应用，用以掌握一些繁华路口的交通情况，路段周围车辆的运行情况和，行人的流量情况和交通治安情况等问题。

　　4、银行：

　　银行自动门门口，以及ATM玻璃门的门口处监控。

　　四、宽动态摄像机市场前景展望

　　由于CCD在生产过程中分不同等级以及生产商获得的途径不同，造成CCD的采集效果也不同。一个简单的检测方法，就是将摄像机通电，不接镜头，用手遮住镜头接口，看图像有没有亮点，雪花大不大，然后接上镜头，将摄像机对准一个色彩鲜明的物体，查看监视器的颜色是否有偏色，图像有无扭曲现象，色彩和灰度是否平滑。

　　1997年松下开发出超动态技术，并将其应用在摄像机上推向市场。随后，全球各大主要摄像机生产厂商也相应推出了带有自己宽动态技术的摄像机。一时之间，宽动态技术在这几年飞速发展，摄像机的动态范围也在不断扩大，也出现了以双速CCD+DSP、普通CCD+双速快门等技术。现在的宽动态摄像机一般都采用专用的DSP电路。它首先对明亮区域的被摄物体用最合适的快门速度进行曝光，然后再对阴暗区域的被摄物体用最适合的快门速度进行曝光，最后将两个图像用DSP数字信号处理，将捕捉到的两幅图像重新组合在一张图像上，使其扩大了可能处理的动态范围，使得明亮区域的被摄物体和阴暗区域的被摄物体都可以看得很清楚。

　　随着DPS纯数字传感技术的诞生和传播，更高的动态范围和更真实的色彩将逐渐出现在新一代的宽动态摄像机中。目前，富尼泰达推出的第一代运用DPS技术的宽动态摄像机，市场反响不俗，相信在以后的市场检验中会逐渐彰显出它的魅力。

　　可预计在不久的将来，宽动态摄像机市场会面临DSP和DPS两种传感技术的竞争，动态范围也势必不断扩大，前景广阔。