11月2日，北京霾黃色預(yù)警和空氣重污染藍(lán)色預(yù)警繼續(xù)生效。目前，石景山區(qū)魯谷大街能見度不足100米，PM2.5濃度仍將處于五級重度污染水平。在霧霾天氣下，圖像色彩黯淡、對比度變低，一些重要目標(biāo)的細(xì)節(jié)更是淹沒在霧氣中難以被察覺，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實用性受到很大影響。這時，攝像機(jī)透霧技術(shù)顯得尤為重要。
據(jù)了解，雖然透霧攝像機(jī)的概念早在07年就進(jìn)入了中國，但是昂貴的價格和復(fù)雜的技術(shù)讓很多企業(yè)望而卻步。近幾年，隨著安防業(yè)的壯大，及其本身技術(shù)實力的不斷發(fā)展，透霧攝像機(jī)技術(shù)取得了快速發(fā)展。本文圍繞攝像機(jī)透霧技術(shù)應(yīng)用及其發(fā)展前景進(jìn)行介紹。
透霧攝像機(jī)鏡頭透霧技術(shù)
近年來，終端用戶對圖像質(zhì)量要求越來越高，lcd液晶屏圖攝像機(jī)市場已經(jīng)從過去的同質(zhì)化低端的惡性競爭，逐步走向差異化個性化的發(fā)展道路。細(xì)分市場出現(xiàn)了超低照度攝像機(jī)，超寬動態(tài)攝像機(jī)，照車牌攝像機(jī)，和透霧攝像機(jī)等應(yīng)對不同領(lǐng)域終端用戶的專業(yè)產(chǎn)品。其中又以透霧攝像機(jī)的技術(shù)含量最高，利潤空間最大。隨著近幾年極端天氣不斷增多，全球各地lcd液晶屏圖出現(xiàn)了長時間大霧籠罩的天氣，透霧攝像機(jī)的應(yīng)用更是大大提升。
透霧原理表明，在不可見光的范圍內(nèi)，有一頻率的光可以穿透霧氣，根據(jù)波長不同需要對攝像機(jī)進(jìn)行處理，以達(dá)到對其聚焦的目的,同時還需在攝像機(jī)上進(jìn)行重新設(shè)計，來將這一頻率的不可見光進(jìn)行成像，由于這個不可見光沒有對應(yīng)的可見光色彩圖，所以呈現(xiàn)的圖像為黑白色。透過云霧、水氣拍攝物體，相當(dāng)于透過了兩重透鏡（水珠與實際透鏡），除了R光線可以正確聚焦在CCD成像面上，RGB光線中的GB均無法正常的投射在CCD成像面上，從而阻礙普通模式鏡頭從云霧、水氣中得到正常、清晰的圖像。
過去CCTV鏡頭還處于300mm以下階段，觀測距離一般限定在1公里以內(nèi)，這種應(yīng)用對天氣能見度的要求低，但在焦距已經(jīng)發(fā)展到750mm的今天，大霧天氣對監(jiān)控圖像的影響就不得不引起我們的重視了。尤其是在高速公路、森林防火、油田監(jiān)控和離海面較近的港口碼頭等遠(yuǎn)距離監(jiān)控中尤為重要。這種環(huán)境往往更容易產(chǎn)生霧氣，使24小時不間斷監(jiān)控面臨新的挑戰(zhàn)。
針對這種情況，少數(shù)有設(shè)計、研發(fā)能力的廠商經(jīng)過努力開發(fā)出具有透霧功能的鏡頭，并成功讓成品上市。這種技術(shù)的出現(xiàn)，大大拓寬了視頻監(jiān)控的應(yīng)用范圍，并且是人類依靠聰明智慧戰(zhàn)勝自然環(huán)境的又一經(jīng)典案例。市場上多數(shù)廠商在不具備生產(chǎn)透霧鏡頭產(chǎn)品能力的情況下，使用普通的產(chǎn)品充當(dāng)透霧鏡頭來銷售，宣稱具有透霧功能，是極不負(fù)責(zé)任的行為。當(dāng)然，這在實際測試中是無法蒙混過關(guān)的，最終擺脫不了被淘汰的命運，但給LCD液晶屏圖對此功能有需求的用戶在產(chǎn)品選擇上制造了許多障礙和浪費許多時間。
電子透霧監(jiān)控攝像機(jī)圖像處理方式
當(dāng)安防需求從被動檢測發(fā)展為主動防御，智能分析依賴的各種圖像處理算法變得舉足輕重起來，其中透霧處理集合了多種圖像算法，是較為重要的一類圖像處理技術(shù)。據(jù)此深圳市欣動態(tài)影像科技有限公司李慧德介紹說：“目前已知的透霧算法大致可以分為兩大類：一種是非模型的圖像增強(qiáng)方法，通過增強(qiáng)圖像的對比度，滿足主觀視覺的要求來達(dá)到清晰化的目的；另一種是基于模型的圖像復(fù)原方法，它考查圖像退化的原因，將退化過程進(jìn)行建模，采用逆向處理，以最終解決圖像的復(fù)原問題。”
為了得到更好的處理效果，攝像機(jī)廠家會增設(shè)專門的圖像處理芯片，可自動偵測圖像的密度，最大限度地保持圖像信號的細(xì)節(jié)，實現(xiàn)彩色增強(qiáng)、反差增強(qiáng)、邊緣增強(qiáng)、對比度增強(qiáng)和亮度增強(qiáng)，并進(jìn)行密度分割、去模糊等運算，使不同場景下的攝像畫質(zhì)得到明顯提高，達(dá)到透霧的目的。而根據(jù)廠家的能力與研發(fā)選擇，會分別選擇在DSP或FPGA等不同芯片上進(jìn)行相應(yīng)處理。
芯片會實時讀取視頻流信息，通過對比參數(shù)判定是否需要開啟透霧模式，也就是可以達(dá)到自動偵測霧氣，甚至可以通過設(shè)定的預(yù)置模式判定出霧氣濃淡，選擇進(jìn)入相應(yīng)的透霧模式。
透霧技術(shù)發(fā)展前景樂觀
在艦、船、飛機(jī)等上，觀瞄系統(tǒng)對感知其周圍的態(tài)勢有著非常重要的作用，觀瞄系統(tǒng)一般由CCD攝像機(jī)和紅外成像系統(tǒng)組成。霧、水氣、雨雪等惡劣海洋氣象環(huán)境會嚴(yán)重影響CCD和紅外成像系統(tǒng)的圖像質(zhì)量，主要表現(xiàn)在圖像對比度下降，遠(yuǎn)處目標(biāo)模糊不清，難以分辨。從而影響對周圍態(tài)勢的感知能力。
通過圖像處理算法，來提升圖像的對比度，也就是視頻增透技術(shù)，在國外尤其是美國的觀瞄系統(tǒng)已經(jīng)廣泛采用，圖像處理前后的對比效果如下：
從這個對比的效果圖片中，我們很明顯感受到，通過對視頻的增透處理，使圖像的對比度得到了很大的提升，原先模糊不清的船只，變得更加清晰可見，從而提高了觀瞄系統(tǒng)的觀察距離，提高了系統(tǒng)對周圍態(tài)勢的感知能力。因此，視頻增透技術(shù)在艦船飛機(jī)等觀瞄系統(tǒng)上具有很好的應(yīng)用前景。而這種視頻增透技術(shù)應(yīng)用，由于算法和硬件實現(xiàn)技術(shù)的限制，在我國剛剛起步，商業(yè)化的成熟產(chǎn)品更是很少見到。
海洋的環(huán)境極為惡劣，霧、雨、水氣等天氣是常見的，而觀瞄系統(tǒng)需要有能力對遠(yuǎn)距離的、微小的、高速移動的目標(biāo)進(jìn)行及時的觀察。如果不能及時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，就可能使己方處于被動狀態(tài)。因此lcd液晶屏圖裝備這種視頻增透設(shè)備，對提升觀瞄系統(tǒng)的觀察能力是非常必要的。
于紅外燈很容易在工作中給機(jī)身內(nèi)部帶來很高的溫度，當(dāng)外部氣溫遭遇驟變時，霧氣就會很快的顯現(xiàn)出來。在這樣的情況下，有些設(shè)備可以采用打開通風(fēng)口，加裝風(fēng)扇，或者添加干燥劑等方式解決，另外在材料的控制上，也會嚴(yán)格杜絕揮發(fā)物質(zhì)的存在。
除此之外，加強(qiáng)設(shè)備的密封程度，也是保證監(jiān)控攝像機(jī)不至于產(chǎn)生污漬或者霧氣的主要方式之一。不過，由于目前國內(nèi)產(chǎn)品在接縫或者密封技術(shù)上的一些缺陷，如果想要做成滴水不漏的狀況，還是很有難度的。
在如今的日常管理中，安防監(jiān)控已經(jīng)給予了我們非常大的便利，但是相關(guān)設(shè)備的保養(yǎng)也是絕對不可或缺的，否則，任何的便利也都有可能在我們不經(jīng)意間變成惱人的隱患，而這些最受我們依賴的設(shè)備，則也有可能在我們最需要的時候，淪為安防管理中最大的絆腳石。
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