工业相机高动态范围成像，只要知道这3点，就能轻松提升动态范围
正月初八，开工大吉！
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什么是动态范围呢？动态范围是可变化信号（例如声音或光）最大值和最小值的比值。
当你拍摄的图像在光线上有巨大的差异时，更大的动态范围就能获得更大的影调空间。例如一个有明亮窗户和昏暗内部的地点。来自窗户的光线比墙壁内部的光线要亮得多，如果动态范围不够大，这时要么窗户的光线太亮，曝光过度（看起来是白色的），要么墙壁太暗，曝光不足（看起来是黑色的），这会导致图像失去细节。下面是类似场景的示例。
那么究竟怎样才能提升动态范围呢？知道这3点，轻松提升动态范围！
1.改进硬件
工业上为了增加图像的动态范围，基本有两种方法——改进硬件来增加感光组件的动态范围，以及通过软件算法来改进。CMOS工业相机感光组件的动态范围取决于像素颜色饱和能力，感光组件的像素可以保持的大电子数，以及像素中的暗噪点（在输出电荷时所产生的噪声），因此，为了增加动态范围，可尝试进一步减少暗噪点或增加饱和容量。尽管暗噪点取决于感光组件的电子特性，如要增加像素饱和能力，仍可使用较大的像素（因为更大像素表面区域代表更多光子被获取，产生更大的电荷）或从本质上提升像素结构来实现。
2.时域曝光
除了改良[工业相机]外，也可以通过算法方式来提升动态范围。这些算法改进的根基为使用不同曝光时间来获取图像数据。其中较为熟知的方法是以“时域曝光”（例如，以不同曝光时间获取的几幅完整图像）作为数据基础。
基本假设为工业相机的像素值，近似线性地取决于入射光量和曝光时间，这样一来，即使像素不饱和，也可以根据已知的曝光时间来决定潜在的入射光量（或与其成正比的数量）。在饱和像素的情况下，对应的像素值用于几个较短的曝光时间。通过这种方式，与一次曝光相比，可以确定更大面积的入射光量。曝光序列的优点在于，可在扩大范围内决定亮度而不损失任何局部分辨率。尽管如此，多重曝光可能产生不必要的伪影，特别是在物体移动的情况下。
3.空间变化曝光
为了避免多重曝光造成的伪影，现代工业相机提供“空间变化曝光”技术。该技术在不同曝光时间下曝光感光组件上的某些特定像素组。例如，常见的变体使用不同的曝光时间，交替曝光两条图像线。由于曝光同时开始，从而能减少因画面移动所引起的伪影。然而，在这种情形下，不同曝光像素之间不存在1：1的对应关系，高动态范围的图像的像素要通过插值计算。这个过程无可避免地会产生分辨率损失，并产生伪影现象，特别是在边缘结构的部分。
通过改进硬件、时域曝光和空间变化曝光即可获取更大的动态范围，就能获得更大的影调空间。