تکنولوژی WDR هایک ویژن
در بسیاری از کاربردهای عملی نظارت تصویری، شدت روشنایی در یک صحنه می‌تواند به شدت متغیر باشد.
تصاویری که با دوربین‌های معمولی گرفته می‌شوند، معمولاً یا پیش‌زمینه‌ای بیش‌ازحد روشن دارند یا پس‌زمینه‌ای بسیار تاریک، که این مسئله ناشی از محدودیت حساسیت حسگر دوربین است.
در طول روز، این وضعیت می‌تواند تغییر کند، به‌گونه‌ای که نواحی مختلفی از صحنه دچار نوردهی بیش‌ازحد یا کم‌نوری شوند.
در چنین شرایطی، چیزی که مورد نیاز است، یک دوربین با دامنه دینامیکی گسترده (WDR) می‌باشد.
دامنه دینامیکی
روشنایی تصویری یک شیء تحت نظارت، عمدتاً به شدت نوری بستگی دارد که از آن شیء ساطع یا بازتاب می‌شود و توسط حسگر دوربین دریافت می‌گردد. واحد اندازه‌گیری شدت روشنایی، لوکس (lux) است. برای اشیائی که خودشان منبع نور نیستند، شدت بازتاب نیز تحت تأثیر عواملی مانند نور محیط اطراف، نسبت بازتاب سطح شیء و سایر عوامل قرار دارد.
در یک وضعیت واقعی، روشنایی قسمت‌های مختلف یک صحنه‌ی نظارتی می‌تواند تفاوت زیادی داشته باشد. به‌عنوان مثال، در یک روز آفتابی، شدت روشنایی در فضای باز می‌تواند به ۱۰۰٬۰۰۰ لوکس برسد، در حالی که روشنایی روی یک میز در فضای داخلی حدود ۱٬۰۰۰ لوکس است و در منطقه سایه‌دار زیر میز ممکن است به ۱۰ لوکس کاهش یابد. اگر فرض کنیم همه این نواحی توان بازتاب مشابهی دارند، نسبت شدت بازتاب ناحیه سایه‌دار داخلی به ناحیه نور معمول داخلی تا ناحیه بیرونی برابر است با ۱:۱۰۰:۱۰٬۰۰۰.
اگر بخواهیم حداقل پنج سطح خاکستری (grey scale) را در ناحیه تاریک حفظ کنیم تا بتوانیم اشیاء با بازتاب‌پذیری متفاوت را از هم متمایز کنیم، توانایی موردنیاز برای ثبت اطلاعات تصویر از این سه ناحیه برابر است با ۵۰٬۰۰۰ = ۰٫۲/ ۱۰٬۰۰۰ بار. این معادل دامنه دینامیکی ۱۶ بیتی (۹۴ دسی‌بل) است؛ اما بیشتر حسگرهای تصویر رایج نمی‌توانند به این مقدار برسند. دامنه دینامیکی حسگرهای CMOS معمولی در حال حاضر حدود ۱۲ بیت یا ۷۲ دسی‌بل است. بنابراین، وقتی از حسگر CMOS در چنین صحنه‌ای استفاده می‌شود، جزئیات تصویر در نواحی روشن یا تاریک از بین می‌روند.
تصویربرداری با دامنه دینامیکی وسیع (WDR: Wide Dynamic Range)
روش‌های مختلفی برای افزایش دامنه دینامیکی حسگرهای تصویر مورد بررسی قرار گرفته‌اند و در حال حاضر، دو روش نوردهی چندگانه (Multiple Exposure) و نوردهی نقطه‌ای یا پیکسل‌به‌پیکسل (Per-Pixel Exposure) به طور گسترده برای کنترل شدت نوردهی استفاده می‌شوند.
در روش نوردهی چندگانه، از یک صحنه، دو یا چند نوردهی با زمان‌های مختلف گرفته می‌شود تا داده‌ی کافی برای تولید یک تصویر ترکیبی فراهم شود. اما در روش نوردهی پیکسل‌به‌پیکسل، هدف دستیابی به همان نتیجه‌ی تصویری است، با این تفاوت که برای پیکسل‌های مجاور در حسگر، سطوح حساسیت متفاوتی تنظیم می‌شود.
برای مثال، در صحنه‌ای با دامنه دینامیکی ۹۴ دسی‌بل که قبلاً به آن اشاره شد، از یک حسگر تصویر ۱۲ بیتی (۷۲ دسی‌بل) استفاده می‌شود که ابتدا نوردهی‌ای با زمان 1/50 ثانیه انجام می‌دهد تا جزئیات ناحیه تاریک ثبت شود، اما در این حالت ناحیه روشن بیش از حد نوردهی می‌شود. سپس نوردهی دومی با زمان 1/800 ثانیه انجام می‌شود که باعث می‌شود شدت نور در ناحیه روشن به یک‌شانزدهم کاهش یابد، در حالی‌که ناحیه تاریک کم‌نور ثبت می‌شود. تصویر نهایی، حاصل ترکیب این دو نوردهی است که در نهایت، دامنه دینامیکی ۱۶ بیتی (۹۶ دسی‌بل) به دست می‌دهد؛ یعنی ۱۶ برابر بیشتر از تصویر ۱۲ بیتی با نوردهی تکی.
در روش نوردهی پیکسل‌به‌پیکسل، سعی می‌شود همین نتیجه با طراحی پیکسل‌هایی با حساسیت بالا که ۱۶ برابر حساس‌تر از پیکسل‌های کم‌حساسیت هستند، حاصل شود.
با این حال، هر دو روش معایبی دارند:
نوردهی چندگانه می‌تواند باعث ایجاد تصاویر شبح‌گونه (ghosting) در لبه‌های اجسام متحرک شود، به دلیل تفاوت‌های جزئی بین نوردهی‌ها.
نوردهی پیکسل‌به‌پیکسل ممکن است مستقیماً باعث کاهش وضوح تصویر شود.