數(shù)十年來，CCTV監(jiān)控系統(tǒng)工程商一直面對一個似乎不可逾越的障礙——如何使攝像機對著具有明亮陽光或明亮背景的視野拍攝到較暗區(qū)域內(nèi)的細節(jié)。
發(fā)生這種情況的場所包括：安裝了寬大玻璃窗的辦公樓大廳、駕設(shè)在ATM機上面的攝像機、帶有大型卡車進出口的碼頭，以及幾乎每個零售商店。攝像機被安裝在這些場所時，由于光線的原因，就會出現(xiàn)只能看到圖像的輪廓、畫面被破壞、缺乏色彩層次等問題。
一般的解決方案效果好壞參半：犧牲攝像機原有的優(yōu)勢，來得到有用的圖像或技術(shù)，如背光補償功能。
GE Security的Xposure技術(shù)代表了攝像機傳感器方面的一項突破性進展。它是一種捕捉高質(zhì)量圖像的尖端技術(shù)，即使在最具動感和最苛刻的光照條件下也不例外。
工作原理
Xposurer技術(shù)的核心是在圖像傳感器的每一像素內(nèi)包含有一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。ADC在捕捉到光信號時直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而最大限度地降低信號在排列中的衰減和干擾。同時，它還支持更高級別的噪聲降低辦法。一旦以數(shù)字格式捕捉到數(shù)據(jù)后，各種數(shù)字信號處理技術(shù)就被運用來獲取最佳質(zhì)量的圖像。
該技術(shù)采用一種被稱為多重采樣的技術(shù)來采集信息，以達到無可匹敵的圖像質(zhì)量和較高的寬動態(tài)范圍。每個像素都在一個捕捉畫面中經(jīng)過多次無破壞性的單獨采樣（一般在視頻圖像中為50/60次/秒）。成像系統(tǒng)決定采樣的最佳時間, 并在像素達到飽和、無法保持更多電荷之前存儲像素信息。
接著，系統(tǒng)對捕捉到的每一個像素中的存儲信息值（亮度、時間、噪聲偏移）進行并行處理，并轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量圖像。與此相對，其他技術(shù)一般是為畫面設(shè)置一個曝光時間，并在該時間對每一像素進行采樣，而這會導致產(chǎn)生一些曝光不足（太暗）和曝光過度（太亮）的像素圖像。
Xposure技術(shù)的首款產(chǎn)品是UltraView KTC-XP1，它包含一個數(shù)字圖像傳感器和一個數(shù)字圖像處理器，其功能類似人的眼睛和大腦，具有雙向?qū)崟r互動性，以捕捉可以達到的最高質(zhì)量的圖像。就像一個人走入一間黑暗的房間時，其大腦會指示眼睛的瞳孔放大，以接受更多的光線一樣，數(shù)字圖像處理器會將新的代碼加載在傳感器上，不僅可以改變曝光的時間，而且還可以改變實際的圖像捕捉算法。結(jié)果是：在特定的圖像特征和光照條件下，盡可能地獲得最佳的圖像。
因為每一個像素都有自己的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，且生成的信息都是獨立捕捉和處理，所以，每一個像素實際上就是一部攝像機。每一個像素的曝光時間都經(jīng)過調(diào)節(jié)，以適應(yīng)圖像傳感器陣列中該像素所在位置獨特的光照條件。然后，這些圖像被組合起來，以生成高質(zhì)量的視頻畫面或圖片。
清晰度更高、色彩更佳豐富
時下流行的專門術(shù)語是像素數(shù)目。人們認為，像素數(shù)目越多，清晰度越佳。這當然沒錯，但對監(jiān)控攝像機來說，卻完全不對，因為更高的像素數(shù)目意味著需要更多的傳輸帶寬和存儲空間。例如，如果一幅400,000像素的圖像（對高分辨率的安全用攝像機來說屬于標準水平），需要20G的存儲空間以60幀/秒的幀率拍攝12小時的視頻畫面，則一幅4M大小的圖像將需要200G的存儲空間用于同樣12小時的拍攝。對于一臺攝像機來說，雖然圖像質(zhì)量更高，但卻犧牲了存儲空間，這正是大多數(shù)攝像機的像素數(shù)目最高達到約40萬的原因所在。
Xposure技術(shù)通過徹底改造傳感器上的像素形狀和圖像處理方式，克服了需要更多像素以達到高清晰度的缺點。與傳統(tǒng)的CCD傳感器不同，Xposure技術(shù)的像素形狀可確保盡可能少地校正傳感器的對角線分辨率，提供了更高的可視清晰度。
Xposure基于CMOS技術(shù)，并融合了一項創(chuàng)新專利的處理方法。與傳統(tǒng)CCD攝像機相比，這些CMOS傳感器在每一平方英寸的面積中都有更高的像素數(shù)目，從而可獲得更高的分辨率。更為重要的是，Xposure的CMOS傳感器采用了一個14-bit處理器，且最亮像素與最暗像素的差別范圍為65,556。這比大多數(shù)CCD攝像機要大得多，因為后者采用8-bit處理器，最亮僅比最暗像素亮256倍。因此，在采用Xposure技術(shù)后，用戶可獲得超過95 dB的寬動態(tài)范圍，而CCD傳感器的寬動態(tài)范圍僅為40 dB。
使用傳統(tǒng)傳感器得到的圖像與使用Xposure技術(shù)得到的圖像相比，其差別是非常明顯的，如果在圖像上進行數(shù)碼變焦，則差別會更大。實際上，一些客戶稱Xposure的數(shù)碼變焦可以與某些攝像機上的光學變焦相媲美。
對每一個像素都同樣采用精確、最佳的曝光時間，可以保證色彩盡可能的真實。這僅僅是Xposure技術(shù)實用性的一個方面。當與WDR技術(shù)甚至是其它CCD攝像機相比，UltraViewr提供的色彩與現(xiàn)實色彩要接近得多，其對比度與亮度調(diào)節(jié)也精確得多。即使是在不很苛刻的條件下，這一點也是適用的，這使Xposure技術(shù)在許多戶外寬動態(tài)需求的應(yīng)用中具有優(yōu)勢。
系統(tǒng)軟件
與硬件聯(lián)接的處理傳感器技術(shù)不同，Xposure技術(shù)采用的是基于軟件的處理。這意味著無需更換硬件就可以進行技術(shù)升級，并且一次性購買攝像機后，可以在攝像機處理圖像的方式上進行數(shù)次的改進。這延長了Xposure技術(shù)攝像機的使用壽命，且作為最終用戶服務(wù)合同的一部分，甚至可為安裝商創(chuàng)造了一種潛在的重復營收的模式。
隨著成像技術(shù)向全數(shù)字式系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，Xposure技術(shù)為最高質(zhì)量的視頻監(jiān)控解決方案奠定了圖像捕捉和處理的堅實基礎(chǔ)。
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