機器視覺：hdr技術
hdr(高動態範圍成像)是近年來比較熱門的成像和影象處理技術。hdr能夠實現比普通數字影象技術更大的**動態範圍（即更大的明暗差別），其目的是要正確地表現真實世界中從太陽光直射到最暗的陰影這樣大的範圍亮度。
hdr技術的效果堪稱震撼人心，而以上就是一組hdr成像技術的對比圖，可以更直觀的讓您感受hdr技術的價值。
問題來了，為什麼工業相機的晶元不能直接取得類似hdr的良好成像效果，而必須通過軟體校正來實現呢？今天維檢視像（microvision）就為您具體分析下影響成像效果的因素：動態範圍。
動態範圍指場景中的亮度範圍或膠片、ccd、cmos等感光材料的感光範圍，對於膠片和感光元件來說，動態範圍表示影象中所包含的從「最暗」至「最亮」的範圍。動態範圍越大，所能表現的層次越豐富，所包含的色彩空間也越廣。那麼，當拍攝場景的動態範圍超過相機的動態範圍時，會出現什麼情況呢？
工業相機的感光元件是由數以百萬個畫素組成的，這些畫素在畫素**的過程中吸收光子，轉化成數碼訊號，然後成像。這個過程就像我們拿數百萬個水桶到戶外收集雨水。感光區域越光亮，收集的光子量自然越多。感光元件**後，按照每個畫素收集的光子量不同，賦予它們不連續的值，並轉化為數碼訊號。沒有吸收光子和吸收光子至滿載的畫素值分別顯示為"0"和"255"（以8位影象為例），即代表純黑色和純白色。
一旦這些畫素滿載，光子便會溢位，溢位會導致資訊（細節）損失。以紅色為例，高光溢位使滿載紅色的畫素附近的其它象素的值都變成255，但其實它們的真實值並沒有達到255。換句話說，畫面的細節發生了損失，這樣會造成高光部分的資訊缺失。如果我們以減少**時間來防止高光溢位，很多用來描述昏暗環境的畫素則沒有足夠的時間接收光子量，得出的畫素值為0，這樣就會導致昏暗部分的資訊缺失。
真實世界場景的動態範圍能夠達到1014個數量級，人類視覺系統（hvs）能夠感知到105個數量級的動態範圍，並且通過人類視覺系統自適應機制的調整能夠感知到109個數量級的動態範圍。但是目前的數字影象獲取裝置和顯示裝置的動態範圍卻相對有限，僅僅有102~103個數量級。這就是為什麼目前的工業相機不能直接拍攝出hdr效果的，而hdr技術能夠深入發展和應用。
那麼，怎樣提高工業相機在實際拍攝過程中的動態範圍呢？
1、採用大尺寸ccd靶面。通過上面的說明，我們現在就可以理解為什麼採用大尺寸感光元件的數相機會擁有更大的動態範圍。原因很簡單：數碼單反的感光元件尺寸一般是消費級數位相機的4～10倍，允許承載更多的畫素而不至於縮小像點之間的距離，而產生噪點。更多的畫素不會很快被「填滿」，因此表現昏暗環境的畫素在表現光亮環境的畫素「滿載」之前，有更多時間吸收光子，從而畫面細節便會更加豐富。因此，在工業檢測中，我們傾向於採用更大幅面的相機。
2、對感測器做**設定，弱光時自動採用長時間**，強光時自動採用短時間**。這一方法會導致中對應的物體灰度值比例發生變化，用來做影象處理的話不能夠真實的得到原場景的有效資訊，因此該方法不能用在工業相機上，這也是大部分工業相機沒有民用相機的動態範圍高的原因。
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