宽动态摄像机技术发展与应用

自此以后,Pixim公司对DPS概念和技术申请了56项专利，其中42项已经生效。

    DPS成像技术在视频摄像捕捉和处理图像过程中有着变革性的意义。采用该技术拍摄出高质量的移动和静止图像超过任何现有的其它技术。所谓DPS平台,通过在一个优化系统内,将图像捕捉和处理结合起来，Pixim的成像系统具有无可比性的功能。Pixim提供了完整的数字成像系统包括一个图像传感器、图像处理器、摄像机参考设计方法,软件和关键算法,使摄像机易于开发设计和形成高质量、高级性能的摄像机。

    四、Pixim的DPS技术的基本原理

    DPS技术的核心发明是在每个象素点在捕捉图像时将光信号转换数字信号——由模拟到数字转换ADC(analog-to-digitalconverter),这样使信号衰减和色度亮度串扰降到最小，使传感器为每个像素提供最佳、独立的曝光次数，一旦数据以数字形式被捕获，多种多样的数字信号处理技术被用于再现最好的图像。即使在极端照明的条件下的高动态范围场景，都能拍出还原准确的低噪波图像。

    Pixim的DPS技术使用被称为“多点采样”的技术，这个技术用于收集信息，以实现高品质的图像和宽动态范围。在一个单独的捕获画面（在视频中一般每秒50到60次），每个像素被独立地无破坏性地多次取样。成像系统决定最佳取样时间和存储像素信息在像素饱和前，并不再保留额外的电荷。在下面图表中，亮的像素被存储在时间轴T2，在它达到100%饱和前的最近一次抽样时间。

    暗的象素积累电荷更慢一点而且将用更多的时间直到它被取样存储在T6。每个象素捕捉到的存储信息值（强度、时间、噪波弥补）被并行处理，然后转换成高质量的图像。对比之下，其它技术每帧设定一个曝光时间，并同时对每个像素取样，结果导致一些图像的象素曝光不足（太暗了），还有一些像素曝光过度了（太亮了）。

    Pixim的第一个基于DPS技术产品D2000视频成像系统是由数字成像传应器和数字图像处理器组成。数字成像传应器和数字图像处理器很像人的眼睛和大脑，双向实时交互捕获可能的最高质量的图像。就像人走进了黑暗的房子，大脑指挥人的眼睛瞳孔去寻找光亮，数字图像处理器载入新的编码进入传感器不仅改变曝光时间而且改变实际图像捕捉计算方法。结果是在特别的图像特性和光亮条件下，获得最佳图像。

    因为每一象素都有自己的模拟-数字转换器，产生的信息被独立捕捉和处理，每一个象素在其摄像机内都起到了作用。在图像传感器的象素排列位置上，每一个象素的曝光时间被调节去处理独特的光条件。基于DPS系统平台制造的一个摄像机实质上都有成千上万的独立摄象单元，每个摄象单元机都尽可能的创作最好的图像。这些图像然后被结合起来创造一帧高质量的视频画面或图片。由于成象技术不断向整个数字系统靠近，Pixim的DPS技术将会给高质量的视频摄像机和照相机提供图像捕捉和处理基础。

    五、传统CCD摄像机和Pixim摄像机性能比较

    PIXIM技术的发展是依赖大量的数模转化以此来减少图片上的强光闪烁实现的。每个象素和一个数模转换相配套，因此强光象素降低了暴光量，低光象素相反增加暴光量。

    PIXIM技术推动了宽动态范围的数字视频。你眼睛看到的画面并不是你能拍到的画面，至少不是通过数字视频得到的。使用CCD图像传感器的最大问题是拍摄的图像效果远不如眼睛看到的图像。眼睛可以自动调节，适用连续变化的光线，看到最理想图像。当眼睛看到一幅包含亮光和暗光的场景时，能够减少对强光区域的敏感度，增加对黑暗物体和阴影部分的细节的敏感度。

    一个CCD传感器可以调节亮景和暗景，但是不能同时对两个亮度进行调节。因此当你扛着摄像机在屋内来回走动的时候，得到的曝光效果是不错的。但是如果你的镜头对着阳光照射的玻璃时，这个摄像机就不能很好工作了，你不能看到外面的任何东西。相反地，前景的亮物体将淹没在后景的暗物体。在阴影部分的所有东西变成了黑色。

    有限的光亮范围不会影响到家用摄像机的功能，而且也被经常用到电影里以达到艺术效果。但在安防摄像机市场使这种效果不可取。如果坏人躲在阴影下，你就不能够识别它。如果强光照射的场景中的细节丢失了就可能失去有价值的线索。

    PIXIM用一个新的CMOS传感器技术——DPS解决了这个问题。尽管前景是强光的条件下，阴影部分物体仍然清晰可见。强光区域