近日，霧霾天氣引起了人們的廣泛關(guān)注。據(jù)中央氣象臺消息，從華北到東南沿海、甚至是西南地區(qū)，已陸續(xù)有25個省份、100多座大中城市出現(xiàn)不同程度霧霾天氣，PM2.5、霧、空氣中的液滴和固體小顆粒使戶外監(jiān)控圖像色彩黯淡……
近日，霧霾天氣引起了人們的廣泛關(guān)注。據(jù)中央氣象臺消息，從華北到東南沿海、甚至是西南地區(qū)，已陸續(xù)有25個省份、100多座大中城市出現(xiàn)不同程度霧霾天氣，PM2.5、霧、空氣中的液滴和固體小顆粒使戶外監(jiān)控圖像色彩黯淡，一些重要目標的細節(jié)更是淹沒在霧霾中難以被察覺。對此網(wǎng)友紛紛熱議，霧霾天氣不僅影響人體健康和交通出行，同樣會影響作戰(zhàn)行動。因此，透霧技術(shù)成為室外高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)一個重要的命題。
霧霾天氣對視頻監(jiān)控成像的影響
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，會對光線產(chǎn)生較強的散射作用。霧霾對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要影響有以下幾個方面：
1)物體表面的反射光由于大氣粒子的散射而產(chǎn)生衰減，造成物體成像的對比度下降;
2)反射光經(jīng)大氣粒子前向散射作用參與其它像素點成像，導(dǎo)致圖像模糊、細節(jié)丟失;
3)部分大氣粒子的粒徑較大，在成像過程中成為噪聲;
4)與成像無關(guān)的自然光經(jīng)過大氣粒子的散射，進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、對比度降低及色調(diào)偏移。
據(jù)鏡頭廠家精工技術(shù)人員介紹，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，圖像色彩將會變暗、對比度降低、圖像清晰度也會變低，由此一些細節(jié)無法被察覺，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成像設(shè)備過程中會受到空氣中懸浮顆粒物的影響，從而使設(shè)備無法獲得清晰圖像。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)中一項重要的技術(shù)。
當前透霧技術(shù)解析
據(jù)介紹，當前視頻監(jiān)控透霧技術(shù)主要有兩大類，即電子透霧和光學透霧。前者是通過軟件算法增強圖像，其優(yōu)勢是能有效提升視覺對比度，缺點是其效果受制于算法模型以及圖像處理芯片的性能;后者則是利用光學原理進行濾波處理從而獲得圖像，其特點是成像效果突出，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)在攝像機方面，一些攝像機廠家開發(fā)了專門的圖像處理芯片，通過各種圖像算法實現(xiàn)色彩增強、反差增強、邊緣增強以及亮度增強，但如前所述，這種處理方式通常作為一種附加增強功能，高端場合用的較多的反而是光學透霧技術(shù)。光學透霧的重點在于對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，所以說鏡頭的好壞決定了光學透霧的效果。
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設(shè)計，即對光路的把握;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率。
近年來，安防廠商也陸續(xù)提出基于圖像增強的透霧技術(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不同景深進行區(qū)域濾波的方法，但是這種方案需要對霧氣濃度和景深進行估計，算法易用性差，且透霧圖像存在噪聲和塊狀效應(yīng)，實際效果并不理想。
光學透霧技術(shù)的應(yīng)用
目前，光學透霧系統(tǒng)已經(jīng)用于邊防海防、森林防火、油氣田等諸多方面，同時隨著我國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，但當前的交通監(jiān)控大多仍使用普通鏡頭，一旦監(jiān)控距離過長或天氣狀況較差勢必會影響監(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光。對于記錄違章、警察辦案，彩色圖像固然更有優(yōu)勢，但在霧霾、陰雨天氣下普通鏡頭卻不能獲得清晰圖像，只有光學透霧鏡頭才能不受天氣、白天夜晚切換的影響，24小時全天候提供高清圖像。
精工表示，實際上類似于高速公路、地鐵隧道等遠距離監(jiān)控場景已經(jīng)有大量紅外透霧鏡頭投入應(yīng)用，不僅白天晚上無障礙切換，打開透霧模式后也能夠輕松應(yīng)對陰雨、多霧天氣。
結(jié)語
每到年底或年初我國大部分地區(qū)都會出現(xiàn)霧霾天氣，而且霧霾濃度有不斷加重、覆蓋區(qū)域不斷擴大的趨勢，不僅給交通出行帶來不利影響，同時也是交通管理面臨的一大難題。紅外透霧鏡頭作為戶外監(jiān)控解決方案，發(fā)揮其在霧霾天氣情況下的作用，是交通管理者及行業(yè)人士應(yīng)該考慮的問題。
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