适用于高对比度场景的 HDR 工业相机

2026年09月02日

摘要

HDR 工业相机可捕捉高对比度场景中图像极亮和极暗区域的细节。根据应用的不同，可以使用 Clear HDR、Quad HDR 或 Sequence HDR。IDS peak 软件通过统一的软件工作流程支持这些技术的评估、处理和集成。

高反射表面、不断变化的光照条件或巨大的亮度差异可能会掩盖重要的图像信息。HDR 扩展了可用动态范围，并揭示了在传统图像中可能因过曝或欠曝而丢失的细节。

动态范围描述了图像传感器能够捕捉的亮度范围，从仍可辨识的最暗信号到仍可记录的最亮图像信息。如果场景的对比度超过此范围，信息就会丢失：明亮区域会出现饱和，而暗部区域的细节可能会淹没在图像噪声中。

HDR 扩展了此可用范围。根据所使用的技术，图像信息会以不同的放大倍率或曝光时间进行捕捉，并组合生成具有更高动态范围的图像。

HDR 不仅仅是图像传感器的功能。只有将合适的相机、适当的数据采集、图像拼接和输出相结合，增强后的图像信息才能真正投入实际使用。

IDS 通过统一的软件方法支持各种 HDR 技术。借助 IDS peak，用户可以配置支持 HDR 的相机、捕捉原始数据并处理或可视化 HDR 结果。这减少了针对单个相机型号进行内部开发的需要，并使评估不同解决方案变得更加容易。

多种 HDR 模式：Clear HDR、Quad HDR 和 Sequence HDR 可满足在运动、分辨率和动态范围方面的不同需求。
IDS peak 中的全面支持：采集、合并和色调映射已集成到 IDS peak SDK 中。用户可以访问单独的 HDR 曝光以及计算出的 HDR 和 LDR 结果。
无需自定义编程即可进行评估：HDR 结果可以在 IDS peak Cockpit 中进行测试和可视化。源代码示例随后有助于集成到用户自己的应用程序中。
适用于不同工作流程的图像数据：根据应用的不同，用户可以使用原始数据、HDR 数据或为标准显示器准备的图像。

单次曝光即可获得更大的动态范围

Clear HDR 通过两个增益级别读取像素的图像数据。这使得暗区能够以更高的灵敏度被捕捉，而亮区则能以更高的饱和度储备进行渲染。保留了完整的传感器分辨率。

单帧内的多种曝光设置

Quad HDR 使用具有不同曝光时间的像素组，例如在索尼 IMX900 中。这在单个帧内提供了多个亮度值。结合全局快门传感器，该技术特别适用于动态场景。

灵活的曝光序列，以获得最大的图像细节

使用 Sequence HDR，工业相机拍摄多张具有不同曝光时间的图像，并将它们组合以生成 HDR 图像。曝光的数量和渐变可以根据所需的动态范围和期望的图像质量进行调整。此模式适用于几乎所有 IDS 工业相机。

模式	特别适用于	记录	查看相机
Clear HDR	有运动或轻微运动的场景，其中分辨率和色彩准确度非常重要。	额外的读出增加了数据量，并可能降低最大可用帧率。	Clear HDR 型号
Quad HDR	移动物体、快速过程以及高动态范围比最大空间细节分辨率更重要的应用。	不同的曝光数据分布在 2x2 像素块内的像素中。这降低了有效可用的空间分辨率。	Quad HDR 型号
Sequence HDR	静态或缓慢变化的场景，其中需要高分辨率和可灵活调节的动态范围。	由于连续拍摄多幅图像，运动和曝光次数会影响可用的帧率和最终结果。	Sequence HDR 型号

金属表面、电子元件、焊点、闪亮的壳体或喷漆的车身部件可能同时表现出强烈的反射和暗淡的纹理。HDR 有助于在单幅图像或一系列图像中使更多此类信息可用。

光泽标签、箔片、不同的包装材料和不同的方向可能会导致局部反射。HDR 工业相机有助于确保条码、数据矩阵和文本信息在不同的对比度条件下保持可读性。

反射材料和透明结构在同一幅图像中可能会产生差异巨大的强度水平。对于主要是静态的样本，当分辨率和宽广的可检测亮度范围是主要优先事项时，Sequence HDR 特别有用。

电弧、余烬、火花和工件的暗区会造成极端的亮度差异。一种耐运动的 HDR 方法可以为过程监控或后续分析提供更多可用的图像信息。

不断变化的位置、不同的表面以及无法完全控制的照明条件可能会使图像采集变得困难。HDR 工业相机扩大了在检测、定位和处理中获取稳健图像数据的范围。

日光、阴影、前照灯、隧道或不断变化的天气条件会在同一场景中造成显著的亮度差异。HDR 在此对于环境检测和车牌识别尤为重要。

IDS peak 软件支持从 HDR 采集到后续处理的整个工作流程。在 IDS peak Cockpit 中，您无需自己的应用程序即可初步评估 HDR 功能和结果。API 函数、文档和编程示例可用于集成。