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透霧攝像機(jī)觀霧霾 STARSUN星臣“透視眼”顯身手

閱讀：1898發(fā)布時(shí)間：2014-9-15

　　從今年開始，以北京為"代表"，全國多個(gè)城市陷入濃重的霧霾中，pm2.5數(shù)據(jù)連連爆表似乎不再是什么新鮮事，而上班的人們也開始拿出各種"防毒面具"--口罩，以防霧霾對(duì)身體的侵害。
　　
　　在霧霾籠罩下，用肉眼都難以看清楚100米外高達(dá)的建筑物，在車水馬龍人來人往的街道上，要看清楚移動(dòng)中的車牌號(hào)碼，監(jiān)控你真的可以嗎？為了能夠在霧霾天中準(zhǔn)確捕捉車牌信息或抓拍違章行為，攝像機(jī)必須支持透霧技術(shù)。
　　
　　鏡頭透霧技術(shù)
　　
　　攝像機(jī)透霧技術(shù)分為物理透霧以及數(shù)字透霧，即光學(xué)透霧和電子透霧。前者利用光學(xué)原理進(jìn)行濾波處理從而獲得較好圖像；后者則是是通過軟件算法增強(qiáng)圖像。
　　
　　物理透霧原理是這樣的，在不可見光的范圍內(nèi)，有某一頻率的光可以穿透霧氣，但是由于其波長不同，所以需要在攝像機(jī)上進(jìn)行處理，以達(dá)到對(duì)其聚焦的目的，同時(shí)還需要在攝像機(jī)上進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，將這一頻率的不可見光進(jìn)行成像，由于這個(gè)不可見光沒有對(duì)應(yīng)的可見光色彩圖，所以呈現(xiàn)的圖像為黑白顏色。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(shí)際透鏡)，除了R光線可以正確聚焦在成像靶面上，RGB光線中的GB均無法正常的投射在成像靶面上，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。光學(xué)透霧雖然成像效果突出，但只能獲得黑白監(jiān)控畫面，且好的鏡頭成本較高。
　　
　　一般的攝像機(jī)鏡頭，透過光譜的中心波長在500~600MM之間，而為了保證這種紅外光的透過率，透霧攝像機(jī)的鏡頭必須在780~900MM之間。因此，很多透霧鏡頭采用了多層鍍膜技術(shù)，讓500~900MM波段的透過率達(dá)到80%以上，zui終實(shí)現(xiàn)透霧效果。這種透霧方式，俗稱為物理透霧。采用這種方式雖然可以達(dá)到真正的透霧效果，但是昂貴的鏡頭不適用于大多數(shù)環(huán)境。研究人員為了降低成本，把這項(xiàng)技術(shù)直接移植到了攝像機(jī)上，用非透霧攝像機(jī)搭配透霧攝像機(jī)的方式壓縮成本，同時(shí)畫面也有不錯(cuò)的效果。
　　
　　數(shù)字透霧則是通過攝像機(jī)ISP或者后端軟件上可實(shí)現(xiàn)，是基于人類視覺感知模型設(shè)計(jì)的后端圖像復(fù)原技術(shù)，并集合了多種圖像算法，是較為重要的一類圖像處理技術(shù)。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(duì)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zui終解決圖像的復(fù)原問題。”數(shù)字透霧其優(yōu)勢(shì)是能有效提升視覺對(duì)比度，以低成本、易部署等特點(diǎn)，適宜廣泛應(yīng)用于城市監(jiān)控中，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。
　　
　　數(shù)字透霧技術(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。目前市場上少數(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，在實(shí)際測(cè)試中無法蒙混過關(guān)，zui終擺脫不了被淘汰的命運(yùn)。
　　
　　實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)
　　
　　結(jié)合安防監(jiān)控領(lǐng)域的視頻圖像透霧的特殊要求開發(fā)了一種實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)。該技術(shù)基于大氣光學(xué)原理，區(qū)分圖像不同區(qū)域景深與霧濃度進(jìn)行濾波處理，獲得準(zhǔn)確、自然的透霧圖像。該實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)能夠根據(jù)霧況的變化自動(dòng)調(diào)整從而適應(yīng)各種場景應(yīng)用，避免出現(xiàn)近景透霧過度發(fā)黑而遠(yuǎn)景模糊的情況；同時(shí)兼顧了實(shí)現(xiàn)的效率與復(fù)雜度，保證了整個(gè)透霧的實(shí)時(shí)性與可工程化。這項(xiàng)實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)不但可以有效去除霧氣帶來的影響，而且能夠避免對(duì)某些場景的過渡處理導(dǎo)致的色彩誤差，以及霧氣過度去除帶來的不真實(shí)感。視頻透霧技術(shù)實(shí)際上是采用了大氣透射的模型，對(duì)圖像的色彩、還原度、景深等進(jìn)行濾波處理，使圖像對(duì)比度更高、景深更好，清晰度也會(huì)更好。他認(rèn)為“透霧攝像頭為城市瞭望沿海水域、治安監(jiān)控等領(lǐng)域帶來了畫質(zhì)的大幅提升，產(chǎn)品投放后一直保持著大幅度的增長。”
　　
　　“彩色透霧”，STARSUN星臣透霧攝像機(jī)充分發(fā)揮了全局圖像增強(qiáng)算法和局部增強(qiáng)算法的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)有算法基礎(chǔ)上做了優(yōu)化，使圖像細(xì)節(jié)和噪聲抑制達(dá)到平衡，在保證透霧圖像細(xì)節(jié)得到增強(qiáng)和還原的同時(shí)，有效抑制傳統(tǒng)算法引入的畫面噪聲和塊狀效應(yīng)，在霧霾天氣應(yīng)用時(shí)，彩色可視距離超過肉眼兩倍以上，有效提高了在霧霾天氣中應(yīng)用的圖像效果。
　　
　　總結(jié)
　　
　　在中國，各地都在開展“平安城市”、“智慧城市”的活動(dòng)，但是南方多水霧，北方多沙塵；霧、雨、沙塵、這些氣象環(huán)境會(huì)嚴(yán)重影響攝像機(jī)的工作，成為視頻監(jiān)控上的漏洞。而透霧攝像機(jī)的應(yīng)用無異*了這個(gè)漏洞，讓視頻監(jiān)控的發(fā)展邁出了重要的一步。
　　
　　近年來的惡劣天氣無疑給安防監(jiān)控設(shè)備帶來了不小的挑戰(zhàn)，我們看到的愿景是安防在逆境中技術(shù)的不斷更新?lián)Q代。不能忽略的是這樣的環(huán)境多少是與人為有很大關(guān)系的，智慧城市和平安城市正在全國推廣，但如不解決“人為”問題，始終處于臟亂的環(huán)境中談何“平安”與“智慧”？在這里筆者呼吁一句“保護(hù)環(huán)境，人人有責(zé)”。

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