為了滿足圖像系統(tǒng)越來越廣泛的要求，無論是個(gè)人的還是專業(yè)的應(yīng)用，科研還是工業(yè)的，都對圖像質(zhì)量提出了越來越高的要求。
*，動(dòng)態(tài)范圍是提高圖像質(zhì)量zui重要的指標(biāo)。近兩年ccd和cmos芯片在提高動(dòng)態(tài)范圍上都獲得了很大的進(jìn)步，例如ccd利用類似于雪崩二極管的撞擊（impationigation）現(xiàn)象，產(chǎn)生電子倍增效果（electron multiplication）,開發(fā)出靈敏*的攝像機(jī)，甚至于靈敏到可以對每個(gè)光子進(jìn)行記數(shù)；而cmos則開發(fā)出了一種稱作hdrc（high dynamic range）的技術(shù)，利用具有雙斜率的對數(shù)靈敏度響應(yīng)曲線，大大增加了攝像機(jī)的對比度，拓寬了cmos的動(dòng)態(tài)范圍，其典型實(shí)例如下圖所示。
用hdrc拓寬動(dòng)態(tài)范圍的示例
從圖中可以看出，當(dāng)景物中的亮度反差很大時(shí)，普通攝像機(jī)只能單獨(dú)地清晰反映出室外亮的景物的灰度層次，或者室內(nèi)暗的景物的灰度層次，而不能同時(shí)在一幅圖像內(nèi)反映出亮和暗二個(gè)區(qū)域的灰度層次。采用hdrc技術(shù)，雙斜率對數(shù)曲線使這二個(gè)區(qū)域的灰度層次同時(shí)出現(xiàn)在一幅圖像中。
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下圖展示了一些圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍，圖中的x方向是光子數(shù)， 每一種攝像機(jī)水平線的左端，代表了它的zui小可檢出的光子數(shù)，即靈敏度，而右端代表了zui大未飽和的光子數(shù)，即滿勢阱容量。
不同圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍
圖中藍(lán)的橫線是三種cmos攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，三條黃線和二條黑線是ccd的動(dòng)態(tài)范圍，其中三條黃線中的上面二條使用了電子倍增技術(shù)（emccd）。從圖中可以看出，ccd的靈敏度普遍比cmos高，使用了em技術(shù)的ccd97已經(jīng)靈敏到幾乎可以對單個(gè)光子進(jìn)行計(jì)數(shù)的能力；同時(shí)ccd的動(dòng)態(tài)范圍也比cmos的要好一些，但是hdrc cmos的動(dòng)態(tài)范圍則大大地提高了，它可以檢出zui暗到0.001 lux的光照輸入，在zui亮到500，00 lux的強(qiáng)陽光下的光照下，圖像尚未飽和，動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)500×106 :1的170db。