透霧技術(shù)成室外視頻監(jiān)控的一個(gè)重要命題
2013/12/16 9:18:51
現(xiàn)如今，霧霾天氣不僅影響人體健康和交通出行，同樣會(huì)影響作戰(zhàn)行動(dòng)。因此，透霧技術(shù)成為室外高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)一個(gè)重要的命題。
據(jù)了解，霧霾是霧與霾的混合物。霧的主要成分是空氣中懸浮的的微小水滴或冰晶，霾則由微小的固體顆粒物組成，霧和霾共同作用的結(jié)果就是能見度急劇下降。這種霧霾天氣不僅危害人體健康，而且容易導(dǎo)致交通事故頻發(fā)，同時(shí)也使得視頻監(jiān)控質(zhì)量明顯下降。
霧霾天氣條件下，大氣中懸浮著大量的粒子，會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生較強(qiáng)的散射作用。霧霾對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要影響有四個(gè)方面：一、物體表面的反射光由于大氣粒子的散射而產(chǎn)生衰減，造成物體成像的對(duì)比度下降；二、反射光經(jīng)大氣粒子前向散射作用參與其它像素點(diǎn)成像，導(dǎo)致圖像模糊、細(xì)節(jié)丟失；三、部分大氣粒子的粒徑較大，在成像過(guò)程中成為噪聲；四、與成像無(wú)關(guān)的自然光經(jīng)過(guò)大氣粒子的散射，進(jìn)入圖像傳感器參與成像，這種后向散射作用造成圖像飽和度、對(duì)比度降低及色調(diào)偏移。
據(jù)介紹，大部分視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的是可見光成像，在霧霾天氣下，圖像色彩將會(huì)變暗、對(duì)比度降低、圖像清晰度也會(huì)變低，由此一些細(xì)節(jié)無(wú)法被察覺，從而導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)失靈。究其原因，物體表面反射的光線在到達(dá)成像設(shè)備過(guò)程中會(huì)受到空氣中懸浮顆粒物的影響，從而使設(shè)備無(wú)法獲得清晰圖像。因此去除霧氣等雜物的影響、提高視頻成像清晰度，成為室外視頻監(jiān)控系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的技術(shù)。
據(jù)了解，當(dāng)前視頻監(jiān)控透霧技術(shù)主要有兩大類，即電子透霧和光學(xué)透霧。前者是通過(guò)軟件算法增強(qiáng)圖像，其優(yōu)勢(shì)是能有效提升視覺對(duì)比度，缺點(diǎn)是其效果受制于算法模型以及圖像處理芯片的性能；后者則是利用光學(xué)原理進(jìn)行濾波處理從而獲得圖像，其特點(diǎn)是成像效果突出，不足之處在于只能獲得黑白監(jiān)控畫面，且好的鏡頭成本較高。
在監(jiān)控系統(tǒng)解決方案中，這兩種透霧技術(shù)都有應(yīng)用。電子透霧應(yīng)用主要體現(xiàn)在攝像機(jī)方面，一些攝像機(jī)廠家開發(fā)了專門的圖像處理芯片，通過(guò)各種圖像算法實(shí)現(xiàn)色彩增強(qiáng)、反差增強(qiáng)、邊緣增強(qiáng)以及亮度增強(qiáng)，但如前所述，這種處理方式通常作為一種附加增強(qiáng)功能，高端場(chǎng)合用的較多的反而是光學(xué)透霧技術(shù)。光學(xué)透霧的重點(diǎn)在于對(duì)特定近紅外波段光線的截取與聚焦，而這部分工作大都由鏡頭完成，所以說(shuō)鏡頭的好壞決定了光學(xué)透霧的效果。
精工鏡頭技術(shù)人員介紹，透霧鏡頭（通常也稱為紅外鏡頭）的好壞首先在于鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)，即對(duì)光路的把握；其次是鏡片選材，不同材質(zhì)透光的物理性能不同，好的材質(zhì)（例如ED螢石材質(zhì)）可以降低光線損失；鏡頭品質(zhì)還受制造工藝影響，比如鍍膜等工藝就可以增加特定波段光線的透過(guò)率。
近年來(lái)，安防廠商也陸續(xù)提出基于圖像增強(qiáng)的透霧技術(shù)，大部分采用全局直方圖均衡化的方法，該算法簡(jiǎn)單，具有一定的視覺效果；也有些廠商在此基礎(chǔ)上提出基于大氣模型對(duì)不同景深進(jìn)行區(qū)域?yàn)V波的方法，但是這種方案需要對(duì)霧氣濃度和景深進(jìn)行估計(jì)，算法易用性差，且透霧圖像存在噪聲和塊狀效應(yīng)，實(shí)際效果并不理想。
現(xiàn)在，光學(xué)透霧系統(tǒng)已經(jīng)用于邊防海防、森林防火、油氣田等諸多方面，同時(shí)隨著我國(guó)平安城市以及智慧城市的建設(shè)，透霧技術(shù)也備受業(yè)界重視。
交通監(jiān)控是構(gòu)建智慧城市的重要內(nèi)容，但當(dāng)前的交通監(jiān)控大多仍使用普通鏡頭，一旦監(jiān)控距離過(guò)長(zhǎng)或天氣狀況較差勢(shì)必會(huì)影響監(jiān)控效果。據(jù)了解，交通監(jiān)控沒有使用紅外鏡頭的原因在于：紅外鏡頭獲得的是黑白圖像，而彩色圖像能獲得更多的車型、衣著、環(huán)境等信息，所以即便是夜晚監(jiān)控仍然只采用白光補(bǔ)光。對(duì)于記錄違章、警察辦案，彩色圖像固然更有優(yōu)勢(shì)，但在霧霾、陰雨天氣下普通鏡頭卻不能獲得清晰圖像，只有光學(xué)透霧鏡頭才能不受天氣、白天夜晚切換的影響，24小時(shí)全天候提供高清圖像。
精工表示，實(shí)際上類似于高速公路、地鐵隧道等遠(yuǎn)距離監(jiān)控場(chǎng)景已經(jīng)有大量紅外透霧鏡頭投入應(yīng)用，不僅白天晚上無(wú)障礙切換，打開透霧模式后也能夠輕松應(yīng)對(duì)陰雨、多霧天氣。
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