隨著我國經濟狀態(tài)的迅速增長，各行業(yè)都開始以驚人的速度崛起，而且隨著安防產品趨于智能化、高清化、網(wǎng)絡化得發(fā)展勢頭，安防各行業(yè)都已經從過去的同質化低端惡性競爭，逐步走向差異化，個性化的發(fā)展道路。

透霧攝像機透霧原理

鏡頭透霧技術

在不可見光的范圍內，有一頻率的光可以穿透霧氣，但是由于起波長不同，所以需要在攝像機上進行處理，以達到對其聚焦的目的，同時還需要在攝像機上進行從新設計，用來將這一頻率的不可見光進行成像，由于這個不可見光沒有對應的可見光色彩圖，所以在上呈現(xiàn)的圖像為黑白顏色。透過云霧、水氣拍攝物體，相當于透過了兩重透鏡(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，這樣就造成了普通模式鏡頭無法正常、清晰的得到云霧、水氣中的圖像。

過去CCTV鏡頭還處于300mm以下階段時，觀測距離一般限定在1公里以內，這種應用對天氣能見度的要求比較低，但是焦距已經發(fā)展到750mm的今天，霧天對監(jiān)控圖像的影響就不得不引起我們的重視了。這種情況尤其是在高速公路、森林防火、油田監(jiān)控和離海面較近的港口碼頭等遠距離監(jiān)控中尤為重要。這種環(huán)境往往更容易產生霧氣，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)有設計、研發(fā)能力的廠商經過努力開發(fā)出了具有透霧功能的鏡頭，并成功實現(xiàn)了成品上市。這種技術的出現(xiàn)，大大拓寬了視頻監(jiān)控的應用范圍，并且是人類依靠聰明智慧戰(zhàn)勝自然環(huán)境的又一經典案例。市場上少數(shù)廠商在不具備生產透霧鏡頭產品能力的情況下，使用普通的產品充當透霧鏡頭來銷售，宣稱具有透霧功能，是極不負責任的行為。當然，在實際測試中無法蒙混過關，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品選擇上制造了許多障礙和浪費許多時間。

視頻分析算法

透霧鏡頭雖然效果突出，但因為價格上的局限性，在商用、民用范圍內很難普及，在這種情況下，很多企業(yè)推出了更為實惠的數(shù)字DSP處理技術，通過視頻分析算法來達到透霧功能，俗稱：數(shù)字透霧。

1、FPGA成像方法以及直方圖均衡化算法

根據(jù)日立公司的薛總工程師介紹，日立透霧攝像機采用DSP處理的同時，還啟用了FPGA的紅外實時透霧成像方法：FPGA成像方法針對霧天圖像的退化現(xiàn)象，采用近紅外波段成像和視頻圖像處理技術相結合的方式。根據(jù)視頻圖像相鄰兩場畫面相似的一系列特點，提出了用改進的直方圖均衡化算法的方式圖像質量。

改進過的算法不僅可以提高畫面清晰度，還可以簡化系統(tǒng)結構，節(jié)約存儲器部分硬件資源。實驗表明，采用FPGA成像方法，在增強霧天圖像的同時滿足標準視頻圖像處理25fr鋤/s的實時性要求，結合近紅外波段透霧能力使霧天圖像能見距離提高1.5倍以上。并且可以生成彩色畫面。

2、視頻增強算法(Retinex算法)

Retinex算法是基于人類視覺系統(tǒng)感知和調節(jié)物體顏色和亮度的模型，這個模型解釋了一般顏色理論無法解釋的人眼對顏色的波長與亮度不是特別對應的現(xiàn)象。Land通過大量的實驗證明我提的表面顏色不會因為光照條件的變化而改變即顏色恒常性。簡單來說顏色恒常就是說無論是在正午的陽光下、白熾燈下，還是在陰暗的光照條件下，人類感覺到的同樣物體顏色是一致的。正因如此，在進行圖像操作時應當去除光照強度，照射不均等一些不確定和非本質的影響，只保留物體本質的反射性質如反射率等信息。基于這種方法處理的圖像可以使圖像在邊緣銳化、動態(tài)范圍壓縮和顏色的恒定方面都有很好的效果，

Retinex理論的基本思想就是將原始圖像看成是由照射圖像和物體反射屬性組成，照射光圖像直接決定一幅圖像中像素能夠達到的動態(tài)范圍，物體反射屬性決定了圖像的內在性質，因此，在原始圖像中去除或降低照射圖像的影響從而保留本質的反射屬性是Retinex理論的基本思想。與其它圖像增強方法相比，Retinex算法具有銳化、顏色恒常性、動態(tài)范圍壓縮大、色彩逼真度高等特點。

現(xiàn)在多部分的lcd液晶屏圖視頻增強器只是采用基于全局的Retinex圖像增強算法通過在對數(shù)域內計算相鄰像素點灰度值之間的比值從而得到相鄰像素點之間的相對明暗關系，繼而通過該明暗關系對原像素點灰度值進行校正，最后再對校正后的像素點灰度值進行線性拉伸，得到增強的圖像。所以得到的增強圖像對比度不高。而CASEVisionVE9901視頻增強器采用先進的多尺度Retinex圖像增強算法，具有較強的普適性。同時提供優(yōu)化的對數(shù)直方圖均衡處理和多種噪聲濾波算法。它基于DSP的嵌入式硬件結構，具有尺寸小、功耗低、高性能的優(yōu)點。且實時對圖像處理，自動適應PAL制和NTSC制式視頻圖像。并具有極低的延遲，延遲時間不超過一幀，即PAL制視頻延遲40ms，NTSC制式視頻延遲33ms。同時，它還支持lcd液晶屏圖全屏增強和局部窗口增強，局部增強窗口大小和位置可動態(tài)調整。

3、影像信號處理器(LSP)

在視頻采集過程中，前端所要求的是把CCD或CMOS感光傳感器所采集的影像經過視頻接口采集，然后通過ISP進行成像處理，其中需要有“自動曝光(AE)”、“自動白平衡(AWB)”和“自動聚焦(AF)”處理，統(tǒng)稱為(3A)。那么前端需要有3A柱狀圖分析，而統(tǒng)計信息則經由ISP中的H3A單元處理;由于考慮到鏡頭的畸形效果，因此需要LCD處理;為適應成像過程的高速相應，所謂IMCOP的影像性處理器和IPIPE影像流水處理單元也是必不可少的。這三個部分都存在于ISP中，同時集成的還有OSD以支持屏幕圖文顯示。并不是所有ISP都可以輕易地把人臉檢測功能集成進來，而部分企業(yè)開發(fā)的ISP還有透霧功能，能有效地支持了智能應用。可以清晰還原霧氣、陰霾、雨雪、沙塵暴等天氣下的圖像效果。

透霧攝像機應用前景

透霧攝像機遵循安防市場的發(fā)展，在各個領域都有著突出的作用，盡管透霧攝像機的用途相對特殊，以前都會應用在森林等空曠地區(qū)，由于天氣變化無常，目前在城市道路中使用也不足為奇。

透霧攝像機大多應用于森林、江河、國境海岸、油田等地區(qū)，隨著我國平安城市建設力度的不斷加大，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用。隨著用戶對監(jiān)控需求的不斷提升，透霧攝像機以其良好的透霧效果贏得市場好評。透霧攝像機的市場規(guī)模在不斷擴大，按照目前測算的結果，透霧攝像機每年會有超過10萬臺以上的市場需求。

透霧攝像機之所以能夠在市場上占得一席之地，離不開DSP數(shù)字信號處理器，更離不開良好的CCD圖像處理器與專業(yè)鏡頭設備生產商的努力。透霧攝像機的誕生就是為了要實現(xiàn)更清晰的監(jiān)控效果，所以誰擁有百萬高清鏡頭技術誰才能擁有話語權，這種新技術使得鏡頭的適應范圍更廣。IP時代來臨，透霧攝像機已經做好了全部準備。

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

無論采用何種技術，無論使用哪種實現(xiàn)方式，我們的目標就是在應對霧霾天氣時，監(jiān)控攝像機能夠更好地“透視”到想要的畫面，同時能夠保證圖像清晰度，以實現(xiàn)高清的需求。隨著科技的進步，或許在不久的將來有更先進的技術應對霧霾天氣，但是當下的透霧攝像機絕對是霧霾天氣的克星，能夠滿足市場的需求。

在艦、船、飛機等上，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)境會嚴重影響CCD和紅外成像系統(tǒng)的圖像質量，主要表現(xiàn)在圖像對比度下降，遠處目標模糊不清，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，在國外尤其是美國的觀瞄系統(tǒng)已經廣泛采用。

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，視頻增透技術在艦船飛機等觀瞄系統(tǒng)上具有很好的應用前景。而這種視頻增透技術應用，由于算法和硬件實現(xiàn)技術的限制，在我國剛剛起步，商業(yè)化的成熟產品更是很少見到。

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)需要有能力對遠距離的、微小的、高速移動的目標進行及時的觀察。如果不能及時發(fā)現(xiàn)目標，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備，對提升觀瞄系統(tǒng)的觀察能力是非常必要的。

束語：我們相信隨著攝像機透霧技術的不斷完善，視頻監(jiān)控依然能在霧霾籠罩的天氣下發(fā)揮作用，在維護社會穩(wěn)定保證社會正常秩序中發(fā)揮關鍵作用。