我如何增加攝像頭的動態(tài)范圍?

為便于本文說明，動態(tài)范圍將定義為傳感器可以測量的最大和最小光量之差。 此差上限由傳感器最大深度(任何像素可以容納的最大電子電荷)限定，下限由攝像頭的讀取噪音限定。 其測量方法有多種，但一種簡單方法是計算可以分辨出的不同灰度級數(shù)。 攝像頭的動態(tài)范圍越大，最終圖像中可以分辨的灰度級更多。

測量動態(tài)范圍的常用方法是向攝像頭展示一張上方的目標一半全黑、另一半使攝像頭完全飽和的圖像。 目標和攝像頭中間放置減少 50% 目標圖像傳輸?shù)囊唤M中等密度濾鏡。 使目標的黑色部分與光線部分無法區(qū)分的所需濾鏡數(shù)量代表攝像頭動態(tài)范圍位數(shù)。

增加攝像頭的動態(tài)范圍

由于攝像頭的動態(tài)范圍一邊由傳感器的最大深度限制，另一邊受讀取噪音限制，所以用戶只能通過幾種辦法來增加攝像頭真正的動態(tài)范圍。

調(diào)整攝像頭參數(shù)增加動態(tài)范圍(亮度和增益)。 亮度設(shè)置或攝像頭的黑度水平實際上是像素返回的最小值。 最大程度降低亮度水平可以最大程度傳感器用來表示進入光線的可用強度級別數(shù)量，從而增加動態(tài)范圍。 除了提高像素強度，提高攝像頭的增益會提高讀取噪音水平。 所以，使用仍然讓 A/D 達到飽和的最少量的增益將最大程度地增加攝像頭的動態(tài)范圍。

調(diào)整伽馬增加感知動態(tài)范圍。 使用伽馬功能的攝像頭允許用戶應用非線性響應曲線。 雖然更改伽馬并不會更改攝像頭的動態(tài)范圍，但確實會更改完整位范圍映射到 8bpp 的方式。 這樣用戶可以跨灰度級地非線性映射接近飽和或信號很少的像素。 它改變了用戶的攝像頭動態(tài)范圍感知，并使他們可以看到圖像最亮和最暗部分的更多細節(jié)。 經(jīng)驗表明，這種方法對圖像較暗部分比較明亮部分更為有效。 調(diào)整伽馬時，用戶可能會看到灰膠片樣的生成圖像(即圖像看上去褪色了一樣)。 主要是因為伽馬設(shè)置過高。

調(diào)整每像素位數(shù)增加感知動態(tài)范圍。 許多攝像頭支持能提供高于每像素 8 個位數(shù)的視頻模式。 雖然視頻模式一般標了每像素 16 位數(shù) (Y16)，但這些圖像通常只包含 9 到 12 位數(shù)的有用數(shù)據(jù)。 使用這些較高的位深度圖像不能提高實際動態(tài)范圍，但確實能提高整個圖像的分辨率。 用戶想要應用自定義‘伽馬’算法時比較有用。

過濾擊中傳感器的光線。 如果攝像頭是黑白的，您可以增加一個與彩色攝像頭附帶的濾鏡相似的紅外濾鏡。 請參閱《Dragonfly 技術(shù)參考》第 2.4 節(jié)了解彩色攝像頭附帶的紅外濾鏡的更多信息。 客戶使用偏光濾鏡也可以實現(xiàn)目的。

增加場景的環(huán)境光。 移除點光源、增加場景的環(huán)境光，將能夠降低圖像的鏡面反射及其他飽和部分，盡可能獲得最多的圖像細節(jié)。