去年，柴靜的一份“穹頂之下”的調(diào)研，讓人們忽然意識(shí)到了中國(guó)霧霾天氣的嚴(yán)重性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年12月初，中國(guó)近半國(guó)土不同程度出現(xiàn)霧霾天氣。大霧霾天氣給市民外出帶來(lái)了嚴(yán)重不便。因此由于霧霾天氣導(dǎo)致的交通事故也時(shí)常發(fā)生，對(duì)交通監(jiān)控產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。霧霾天氣致使戶外監(jiān)控視頻質(zhì)量明顯降低，不僅圖像色彩暗淡、對(duì)比度大大降低，一些重要目標(biāo)的細(xì)節(jié)更是難以辨識(shí)。

 

　　透霧技術(shù)的原理

 

　　目前，攝像機(jī)透霧技術(shù)有光學(xué)透霧和數(shù)字透霧兩種。

 

　　光學(xué)透霧主要運(yùn)用紅外技術(shù)，透霧效果相對(duì)來(lái)說(shuō)要好些。自然光由波長(zhǎng)不同的光波組合而成，人眼可見(jiàn)范圍大致為390nm-780nm，波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短分別對(duì)應(yīng)了紅橙黃綠青藍(lán)紫七種顏色，其中波長(zhǎng)小于390nm的叫做紫外線，波長(zhǎng)大于780nm的叫做紅外線。

 

　　霧氣、煙塵等空氣中的小顆粒對(duì)光線有阻擋作用，使光線反射而無(wú)法通過(guò)，所以只能接收可見(jiàn)光的人眼是看不到煙塵霧氣后面的物體的。而波長(zhǎng)越長(zhǎng)衍射能力越強(qiáng)，即繞過(guò)阻擋物的能力越強(qiáng)，而紅外線因?yàn)閾碛休^長(zhǎng)的波長(zhǎng)，在傳播時(shí)受氣溶膠的影響較小，可穿過(guò)一定濃度的霧靄煙塵，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確聚焦，這就是光學(xué)透霧的依據(jù)，與此同時(shí)還需要對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，用來(lái)將這一頻率的不可見(jiàn)光進(jìn)行成像，由于這個(gè)不可見(jiàn)光沒(méi)有對(duì)應(yīng)的可見(jiàn)光彩圖，所以呈現(xiàn)的圖像為黑白顏色。光學(xué)透霧主要由鏡頭實(shí)現(xiàn)，高清透霧鏡頭一般在大電動(dòng)變倍鏡頭上才能實(shí)現(xiàn)，價(jià)格昂貴，大多應(yīng)用于港口、森林高點(diǎn)等場(chǎng)景。

 

　　數(shù)字透霧技術(shù)，一般指因霧和水汽灰塵等導(dǎo)致朦朧不清的圖像變得清晰，強(qiáng)調(diào)圖像當(dāng)中某些感興趣的特征，抑制不感興趣的特征。歸結(jié)起來(lái)，仍然是傳統(tǒng)的兩類：一類是圖像增強(qiáng)，另一類是圖像復(fù)原。圖像增強(qiáng)方法是從圖像呈現(xiàn)的低亮度和低對(duì)比度的特征考慮，按照特定需要突出圖像中的某些信息，削弱或去除某些不需要的信息來(lái)完成的。圖像復(fù)原是從基于物理模型的天氣退化圖像復(fù)原方法，從物理成因的角度對(duì)大氣散射作用進(jìn)行建模分析，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景復(fù)原。在復(fù)原過(guò)程中，一般先利用各種先驗(yàn)知識(shí)估計(jì)模型中的參數(shù)，最后求解方程從而計(jì)算出清晰的圖像。兩種方法相較，基于復(fù)原去霧算法從原理上實(shí)現(xiàn)去霧，對(duì)霧的估計(jì)更準(zhǔn)確，能夠真實(shí)地還原霧前的清晰圖像，針對(duì)性強(qiáng)，得到的去霧效果自然，一般不會(huì)有信息的損失。數(shù)字透霧是在攝像機(jī)ISP或者后端軟件上實(shí)現(xiàn)，給予人類視覺(jué)感知模型設(shè)計(jì)的后端圖像復(fù)原技術(shù)，以低成本易部署等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于城市監(jiān)控中。目前市場(chǎng)上的數(shù)字透霧處理技術(shù)已相對(duì)較成熟。

 

　　透霧攝像機(jī)的優(yōu)勢(shì)

 

　　透霧能力強(qiáng)

 

　　透霧技術(shù)能夠根據(jù)不同的景深準(zhǔn)確的去除相應(yīng)程度的霧氣，通過(guò)圖1、2我們可以看出。

 

　　通透性好

 

　　經(jīng)過(guò)透霧技術(shù)處理后的圖像很通透，有較好的對(duì)比度。

 

　　細(xì)節(jié)保留程度高

 

　　透霧技術(shù)中包含保持細(xì)節(jié)的特殊處理，因此透霧后的圖像能把原來(lái)隱藏在霧氣后的細(xì)節(jié)信息繼續(xù)保留甚至部分增強(qiáng)，這也是其它方法難以達(dá)到的。

 

　　色彩的飽和度高、還原能力強(qiáng)

 

　　透霧技術(shù)不會(huì)改變圖像的色調(diào)而僅僅是增加其色彩的飽和度，其它透霧方法則可能出現(xiàn)色調(diào)失真的問(wèn)題。

 

　　不會(huì)引起圖像偏暗現(xiàn)象

 

　　透霧技術(shù)由于包含有亮度提升性能，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)果圖像偏暗的現(xiàn)象。其他方法則可能引起對(duì)比度降低的問(wèn)題。

 

　　透霧攝像機(jī)存在哪些問(wèn)題

 

　　雖然光學(xué)透霧的圖像效果甚佳，但由于不能保留色彩信息，無(wú)法滿足城市監(jiān)控對(duì)細(xì)節(jié)的要求，光學(xué)透霧是在鏡頭上實(shí)現(xiàn)的，而這種鏡頭需要很精密的工藝才能制作完成，所以市面上透霧的攝像機(jī)(含鏡頭)價(jià)格昂貴，故很少普及應(yīng)用于城市監(jiān)控之中。

 

　　目前的數(shù)字透霧技術(shù)相對(duì)比較成熟，市面上的透霧攝像機(jī)一般是基于DSP處理芯片的圖像增強(qiáng)算法，從操作層面上看，處理的智能化程度都是比較高的。由于安防廠家眾多，研發(fā)實(shí)力也參差不齊，目前能夠?qū)崿F(xiàn)這種圖像處理算法的廠家并不是很多;從市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，該現(xiàn)狀對(duì)透霧攝像機(jī)的推廣十分不利。

 

　　雖然智能化算法的確在很大程度上解決了圖像模糊不清的視覺(jué)處理需求，不過(guò)，我們也還需理智地認(rèn)識(shí)到，并不是每一款透霧攝像機(jī)都能自如應(yīng)對(duì)霧霾環(huán)境，有些攝像機(jī)雖然有透霧效果，但畫(huà)質(zhì)并不理想，環(huán)境霧霾稍微濃一點(diǎn)，就有可能處理過(guò)度，造成畫(huà)面色彩不協(xié)調(diào)。如此一來(lái)，客戶對(duì)透霧攝像機(jī)的效果就產(chǎn)生了質(zhì)疑，從而導(dǎo)致透霧攝像機(jī)的普及受到阻礙。

 

　　透霧攝像機(jī)的應(yīng)用

 

　　透霧攝像機(jī)遵循安防市場(chǎng)的發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域都有著突出的作用，盡管透霧攝像機(jī)的用途相對(duì)特殊，以前都會(huì)應(yīng)用在森林等空曠地區(qū)，由于天氣變化無(wú)常，目前在城市道路中使用也不足為奇。

 

　　透霧攝像機(jī)大多應(yīng)用于森林、江河、國(guó)境海岸、機(jī)場(chǎng)等地區(qū)，隨著我國(guó)平安城市建設(shè)力度的不斷加大，在城鎮(zhèn)道路、車載透霧、城鎮(zhèn)取水口等地方也有廣泛的應(yīng)用。隨著用戶對(duì)監(jiān)控需求的不斷提升，透霧攝像機(jī)以其良好的透霧效果贏得市場(chǎng)好評(píng)。透霧攝像機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，按照目前測(cè)算的結(jié)果，透霧攝像機(jī)每年會(huì)有超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)以上的市場(chǎng)需求。

 

　　透霧攝像機(jī)之所以能夠在市場(chǎng)上占得一席之地，離不開(kāi)DSP數(shù)字信號(hào)處理器，更離不開(kāi)良好的CCD圖像處理器與專業(yè)鏡頭設(shè)備生產(chǎn)商的努力。透霧攝像機(jī)的誕生就是為了要實(shí)現(xiàn)更清晰的監(jiān)控效果，所以誰(shuí)擁有百萬(wàn)高清鏡頭技術(shù)誰(shuí)才能擁有話語(yǔ)權(quán)，這種新技術(shù)使得鏡頭的適應(yīng)范圍更廣。IP時(shí)代來(lái)臨，透霧攝像機(jī)已經(jīng)做好了全部準(zhǔn)備。

 

　　除了上述的“透視”技術(shù)外，目前也有部分安防廠商針對(duì)透霧功能研發(fā)除了相應(yīng)的對(duì)策。“透霧清晰化增強(qiáng)引擎技術(shù)”或許能夠讓更多的安防人關(guān)注，它根據(jù)監(jiān)控畫(huà)面白霧情況下進(jìn)行特殊數(shù)字運(yùn)算，并采用專用芯片對(duì)圖像進(jìn)行處理，將圖像畫(huà)面的白霧去除，從而還原出清晰、亮麗的畫(huà)面。

 

　　無(wú)論采用何種技術(shù)，無(wú)論使用哪種實(shí)現(xiàn)方式，我們的目標(biāo)就是在應(yīng)對(duì)霧霾天氣時(shí)，監(jiān)控?cái)z像機(jī)能夠更好地“透視”到想要的畫(huà)面，同時(shí)能夠保證圖像清晰度，以實(shí)現(xiàn)高清的需求。隨著科技的進(jìn)步，或許在不久的將來(lái)有更先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)對(duì)霧霾天氣，但是當(dāng)下的透霧攝像機(jī)絕對(duì)是霧霾天氣的克星，能夠滿足市場(chǎng)的需求。

 

　　透霧攝像機(jī)的發(fā)展前景

 

　　透霧攝像機(jī)遵循安防市場(chǎng)的發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域都將起到不可小覷的作用。盡管它的用途相對(duì)特殊，一般應(yīng)用在森林等空曠地區(qū)，但由于近幾年天氣變化無(wú)常，霧霾持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)、分布范圍擴(kuò)大，目前在城市道路中使用也不足為奇。在森林防火、海事等領(lǐng)域的需求量增幅較大。隨著我國(guó)平安城市建設(shè)力度的不斷加大，在城鎮(zhèn)道路、車載透霧、城鎮(zhèn)取水口等地方也有廣泛的應(yīng)用。再加上用戶對(duì)監(jiān)控需求的不斷提升，透霧攝像機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大。按照目前測(cè)算的結(jié)果，透霧攝像機(jī)每年都會(huì)有超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)以上的市場(chǎng)需求。

 

　　就目前的形式來(lái)看，在與霧霾的長(zhǎng)期斗爭(zhēng)中，透霧攝像機(jī)任重而道遠(yuǎn)。目前就有許多安防企業(yè)紛紛推出透霧攝像機(jī)，盡管市場(chǎng)應(yīng)用需求不盡相同，但是整體結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)的功能大致相同。相信隨著攝像機(jī)透霧技術(shù)的不斷完善，視頻監(jiān)控將能在霧霾籠罩的天氣下正常工作，為維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)揮關(guān)鍵作用。

 

　　根據(jù)透霧攝像機(jī)現(xiàn)在的技術(shù)現(xiàn)狀，其中未來(lái)的發(fā)展主要是以下幾個(gè)領(lǐng)域：

 

　　透霧成像質(zhì)量的進(jìn)一步提升：現(xiàn)在的透霧攝像機(jī)還只能穿透薄霧，對(duì)濃霧及后的云層無(wú)法穿透，隨著技術(shù)的進(jìn)步，新的算法、新的零件將帶來(lái)性能的進(jìn)一步提升。

 

　　透霧攝像機(jī)市場(chǎng)的細(xì)分：未來(lái)應(yīng)對(duì)不同的客戶將會(huì)有不同的特殊透霧攝像機(jī)，比如應(yīng)用在快球上的一體化透霧攝像機(jī)(可大大降低快球表面清潔的維護(hù)量)、高清透霧攝像機(jī)、微型透霧攝像機(jī)等。透霧攝像機(jī)的家族成員越來(lái)越多。

 

　　應(yīng)用普及化：隨著成本的不斷降低，民用市場(chǎng)將被開(kāi)啟，那是透霧攝像機(jī)市場(chǎng)將迎來(lái)更大的增長(zhǎng)。