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五种扩展CMOS摄像机动态范围的比较及其测量方法
摘要：
扩展动态范围（EDR）是指对于照明条件不同的情况下，能够通过相机获取到更多的亮度信息。目前，市场上主要采用的五种方法是：多曝光、Tonemapping、基于传感器的方法、基于图像处理的算法、以及基于直方图的补偿算法。本文将对这五种方法进行比较和介绍其测量方法。
1.引言
随着数字摄像机的普及，用户对于各种摄影场景的要求也越来越高。动态范围是指图像中最亮的部分与最暗的部分之间的范围，这是一个直接影响图像质量和处理的因素。动态范围不够宽时就会出现亮度失真、细节不明显、背景逆光和阴影部分过暗等问题。为了避免这些场景下可能出现的缺陷，相机厂商们不断推陈出新，提出各种各样的扩展动态范围技术（ExtrarangeDynamicRange,EDR），让用户更加轻松地获取到各种光线条件下的高质量摄影作品。本文将通过介绍五种常见的扩展动态范围技术和其实验测量方法，为大家详细讲解EDR的原理和实现方法。
2.多曝光法
多曝光法又称“HDR拍摄法”，常用于在有限的动态范围内捕捉高对比度的场景。将多张照片在时间和曝光不同的情况下拍摄，然后合并成一张图像，最终通过图片生成算法来还原出图像所表现的动态范围。
测量方法：选择一个具有大动态范围的环境，设置相机将照片拍摄为不同的曝光级别，例如-3,0,+3。将其导出为拍摄的极限范围，设置合适的曝光。将导出的图像用软件合并起来，观察是否还原了这个场景中的亮部和暗部细节。
3.tonemapping
Tonemapping是一种用于对图像进行渲染和调整的技术。此技术可将动态范围高、图像细节丰富的图像映射到所显示的设备的动态范围喜好范围内的图像上，并使其看起来自然而真实。
测量方法：将场景中的一张照片导出图像，然后做出一些调整，如打开色阶和曲线工具，并且进行直接调整或使用预设。调整以获取所需结果，并最终进行延伸范围的测量，判断合理性。
4.基于传感器的方法
基于传感器的方法又称“DualPixelHDR技术”，可以通过将四个相邻像素在一起组成一个像素点，从而实现HDR。
测量方法：选择不同的环境，以不同的exposure水平拍摄图像。不同版本的图像分别输入到HDR软件和其他软件中，根据结果进行比较，反复调整最合理的曝光。
5.基于图像处理的算法
该方法是将HDR技术与更高效的噪声降低、光线均衡性处理、和多种色彩空间的完整调整集成在一起。该方法的目标是在不传递太多的噪声的情况下尽可能扩展动态范围。
测量方法：拍摄图像时，可以同时在不同曝光下进行拍摄。在图像处理软件中使用各种滤镜、调色板来处理图像，使得高光和阴影部分的细节显露出来。通过观察结果是否满足我们所需的开发作品场景，带来了更好的效果。
6.基于直方图的补偿算法
该方法主要是通过算法对图片的每个像素进行处理，将像素点中明度低或高的地方进行一定的修改，从而得到更为均衡的图片。
测量方法：可对多种类型的照片使用HDR插件，效果可视的直观判断是否满足实际应用环境，根据图像软件进行相关的调整。
7.总结
本篇论文主要介绍了常见的五种扩展动态范围技术及其测量方法：多曝光法、Tonemapping、基于传感器的方法、基于图像处理的算法、以及基于直方图的补偿算法。每种方法都有其特点和应用场合，可以根据不同的需求来选择。同时,在选择相应的技术时，还需要注意其实验测量方法，以确保实际应用中的有效性。
然而，在当前的商业市场上，很多摄像机厂商将这些技术结合起来，进一步提升了产品的质量和性能。希望本文介绍的技术和方法能够对您有所帮助，让您在摄影方面更具认识。