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张新房的博客 - AI+安防

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什么是DPS?和PIXIM什么关系?  

2007-07-21 15:16:21|  分类: 大屏幕显示系统 |  标签: |举报 |字号 订阅

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我们先来说说宽动态,说起宽动态先来一段解释性的文字。所谓动态是指动态范围,是指某一可改变特性的变化范围,那么宽动态那就是指着一变化范围比较宽,当然是相对普通的来说。那我们又迷糊了,我们天天说宽动态,那我们是说的什么东西的变化范围宽呢。这其实就得怪我们厂家没说清楚了,其实很多厂家自己都说不清楚,他怎么能给别人讲清楚呢?呵呵!

闲话少说,我们具体而言针对摄像机,它的动态范围是指摄像机对拍摄场景中光线照度的适应能力,量化一下它的指标,用分贝(dB)来表示。举个例子,普通CCD摄像机的动态范围是3dB,宽动态一般能达到80dB,好的能达到100dB,像北京中天致远科技有限公司的宽动态摄像机最高能达到120dB,是目前已知宽动态摄像机所能达到的最高指标,即便如此,跟人眼相比,还是差了很多,人眼的动态范围能达到1000dB,而更为夸张的是鹰的视力更是人眼的3.6倍,可见,科技发展到今天跟我们自身相比还是落下了很大的差距,但我相信,在不久的将来,我们还是能做到的。

那么所谓超级宽动态,超宽动态又是什么概念呢?其实,这都是人为炒作的功劳,各个商家为了吸引众多的买家,就超出了什么超级宽动态,超宽动态等等。实际上目前只有所谓的一代,二代的区别。早期摄像机厂家为了提高自身摄像机的动态范围,采用两次曝光成像,然后叠加输出的做法。先对较亮背景快速曝光,这样得到一个相对清晰的背景,然后对实物慢曝光,这样得到一个相对清晰的实物,然后在视频内存中将两张图片叠加输出。这样做有个固有的缺点,一是摄像机输出延时,并且在拍快速运动的物体时存在严重的拖尾,二是清晰度仍然不够,尤其在背景照度很强,事物跟背景反差较大的情况下很难清晰成像。那么二代又是什么呢?这就是我们所要讲的DPS。

什么是DPS(Digital Pixim Processeor),DPS是一种图像传感器,就像我们说的CCD图像传感器,功能是一样的。实际上它是一种COMS图像传感器。COMS图像传感器?大家要问了,COMS图像传感器能做宽动态,对了,大家不要奇怪,COMS图像传感器不光能做宽动态,而且还要比CCD做的更好。最近几年COMS图像传感器取得了巨大的发展,也许以前COMS图像传感器是没有CCD的效果好,但是从今天开始不一样了。为什么我们天天在喊数字化的今天,图像传感器就不能数字化呢。其实COMS图像传感器在某些应用领域早已领先CCD了,譬如现今广为使用的指纹识别仪,CCD早已被淘汰,早已被COMS取而代之。DPS是Digital Pixel System的缩写,是数字像素系统的意思,我根据字面直译的,译得不好大家别见笑,它是美国PIXIM公司申请的一项专利,到现在大家应该了解DPS根PIXIM之间的关系了吧。

目前所有使用DPS传感器的宽动态摄像机,都是基于PIXIM公司提供的方案,目前全世界只此一家别无分店。看了一堆的文字不免有些烦闷,下面来两张图片,这是北京中天致远科技有限公司提供的,让大家来比比看看具体的效果。

DPS专利技术是美国PIXIM公司申请的图像传感器专利技术,使用这项专利技术的图像传感器就称做DPS图像传感器。利用DPS图像传感器,结合美国PIXIM公司的宽动态处理技术,是目前行业内公认的所能达到的最大动态范围。如果说号称140dB的厂家也使用的是美国PIXIM公司的方案,那么他的指标就有可能虚报了,如果他不是用美国PIXIM公司的方案,那么他根本就不可能达到140dB。

DPS 缺点?

我们来分析一下给大家听!从CMOS sensor 原理上分析.

影响CMOS sensor,图象质量的四大因素!

1 QE (quanta efficiency ),量子效率.跟工艺有关!

DPS 是Pixim 的产品,Pixim 是一家 美国的Fabless (无晶圆设计公司).他的CMOS sensor 是在中芯国际,TSMC代工的.这两家在CMOS sensor 的工艺上是比较差的!所以他的QE (quanta efficiency ,量子效率.看到没有量子力学多伟大)很低.

这两家代工厂的QE还是比不上Micron, Samsung 的工艺.

2  Fill facty.光电二极管的有效面积.DPS  是3T (三个晶体管)加 一个AD.所以他的 Fill facty <45%.

3  CMOS 工艺, 1/f . 漏电流,暗电流控制.这个不是 Pixim 能控制的. 还是那两家代工厂工艺差!控制的不好!你想想 Intel 都45nm 了,TSMC 65nm.

4 FPN 固定波形杂讯.

DPS 那里不好呢!Fill facty 太差了.直接后果低照度奇差无比.30lux 以下.已经非常大问题. 有些做 DPS的厂家标 0.5Lux ,1 lux .真是厉害,人有多大胆,地有多高产.不过,他确实能做到,怎么做到呢!不实时啊!30lux 以下的低光环境下,就开起 slow shutter (帧累积), 为什么用slow shutte.你想想用5 frames/ s  的曝光时间是不是很好!所以有些DPS敢标0.5Lux

慢!!这会有什么后果,对了.5 frames/s ,不实时啊!直接感觉就是拖影.就象看动画一下.

PS不可以用在道路监控上面!DPS可以用在光线环境好的情况下.

DPS  replace CCD.  It is a long way to go!

DPS 优点:

1  Wide dynamic range. 宽动态.90-120dB. 直接的表现.比如在人在背光的时候, 如果不开起背光补偿,CCD是看不清人面的.但开了背光补偿.就看不清后面强光的
环境.这是 DPS, 最大的优点.

2   漏光控制.CCD在看强光,比如太阳的时候,会有光栅出现.DPS就没有这个现象.

缺点太多:

1  低照度差.30Lux 以下就要补光.不然会开启 slow shutter,就变成拖影.(这是曝光不足造成的拖影)

2  运动图象拖影.当运动问题以高速 80K/M 以上的时候.DPS拖影会严重.这是DPS
 sensor 结构决定的.但可以解决,加大曝光量.(加大曝光量有两方法,一增加曝光时间,二增加环境照度). 但在监控市场上,工程这两种方法都不太理想.当你增加曝光时间,那就变成帧数不足,另外增加环境照度不是乙方可以随便控制的.

3 DPS白平衡算法有小许问题.在看色温变化严重的环境,DPS 会变化很严重.

 4 价格太高了.Sony 480 高一半.DPS price = (1.5~~~1.8)*Sony 480TVL

DPS适合那里呢?

  • 环境照度有保证的地方.
  • 有明暗的对比的地方.
  • 有个奇怪的问题! 为什么开发DPS的公司.不加红外灯算了. 
  • DPS的照度真是太差太差了!!!
  • 不要想用DPS来做运动图象监控.  
  • DPS不要神话,也不要贬低.它有他特定的市场!! 
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