文/焦成平 北京藍(lán)色星際軟件技術(shù)發(fā)展有限公司產(chǎn)品經(jīng)理 責(zé)任編輯/付留芳
在說(shuō)透霧攝像機(jī)/透霧技術(shù)之前，我們先普及下兩個(gè)概念，什么是霧?什么是霾?
在過(guò)去的兩年里，我們?cè)谥車(chē)呐笥讶途W(wǎng)絡(luò)的各種社交媒體中，經(jīng)常能夠看到這樣的話：“一拉開(kāi)窗簾，我以為我瞎了。”就像下面的圖片，網(wǎng)民都在紛紛吐槽北京的“霧霾”。但是我相信現(xiàn)在可能很多的人還是分不清楚什么是霧什么是霾。
從視覺(jué)上來(lái)說(shuō)，霧和霾都會(huì)讓我們環(huán)境的能見(jiàn)度變差，看起來(lái)都是白茫茫的一片。但是從空氣污染的角度來(lái)說(shuō)，霾基本上可以算是空氣污染，但是如果是單純的霧，則是算不上空氣污染的。通俗的講，霧是由很多小的水珠組成的;而霾則是由大氣中的塵粒/煙粒等固體顆粒組成，它的顆粒物非常的小，比組成霧的小水滴還要小，其中一類(lèi)直徑在2.5微米以下的顆粒物，也就是我們平時(shí)提到的PM2.5了。
一般相對(duì)濕度小于80%時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見(jiàn)度惡化是霾造成的，相對(duì)濕度大于90%時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見(jiàn)度惡化是霧造成的，相對(duì)濕度介于80-90%之間時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見(jiàn)度惡化是霧和霾的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。
圖1 霧霾天氣與非霧霾天氣視頻圖像對(duì)比
在上圖1左邊的霧霾天氣中，我們的視頻監(jiān)控設(shè)備主要會(huì)受到3個(gè)方面的影響。
這時(shí)就要用到我們現(xiàn)在常常聽(tīng)到的支持透霧功能的攝像機(jī)了。透霧攝像機(jī)從技術(shù)上可以分成兩種：物理透霧和數(shù)字透霧。
物理透霧主要是通過(guò)特殊的光學(xué)透霧鏡頭實(shí)現(xiàn)。但是高清透霧鏡頭技術(shù)目前僅僅是使用在大變倍的電動(dòng)變焦鏡頭上，通常應(yīng)用在森林防火、港口等高等級(jí)監(jiān)控場(chǎng)景。
數(shù)字透霧(電子透霧)則是在普通高清鏡頭+攝像機(jī)的產(chǎn)品的后端軟件上實(shí)現(xiàn)，算是一種后期的圖像數(shù)字復(fù)原技術(shù)，有著易部署，低成本的特點(diǎn)。適合在民用市場(chǎng)進(jìn)行大范圍的推廣。
電子透霧主要是采用攝像機(jī)自身的圖像處理技術(shù)，根據(jù)霧霾退化模型建立起對(duì)圖像內(nèi)容的數(shù)字還原。簡(jiǎn)單的講，就是對(duì)現(xiàn)有圖像的一種修補(bǔ)技術(shù)，最終輸出真實(shí)的視頻圖像。為了得到更好的圖像處理效果，攝像機(jī)中的算法通常會(huì)自動(dòng)檢測(cè)所獲得圖像的密度，在最大限度的保證圖像信號(hào)的細(xì)節(jié)的前提下，通過(guò)色彩增強(qiáng)，邊緣增強(qiáng)，提高對(duì)比度和亮度等操作使圖像的質(zhì)量得到明顯的提升。相比于物理透霧(鏡頭透霧)，電子透霧處理后的圖像通常為彩色圖像。如圖2所示：
圖2-1 電子透霧“關(guān)”
圖2-2 電子透霧“開(kāi)”
電子透霧在面對(duì)高濃度霧霾的時(shí)候，就顯得力不從心了。因?yàn)閳D像細(xì)節(jié)損失過(guò)多，無(wú)法通過(guò)后端的軟件算法逆向還原的情況下，就需要使用物理透霧技術(shù)了。
鏡頭透霧技術(shù)是指在紅外光領(lǐng)域的長(zhǎng)波長(zhǎng)光線(780nm-1100nm)的透過(guò)率非常高，且同時(shí)具備能控制這種高波長(zhǎng)光線成像面功能的鏡頭，通過(guò)將這種鏡頭與高性能日夜兩用攝像機(jī)配套使用,即使在霧氣、灰塵、煙霧、小雨等惡劣環(huán)境下，利用近紅外光線可繞射微小顆粒原理，也可拍攝到非常清晰，高對(duì)比度的黑白影像,提升遠(yuǎn)距離觀察效果。但是如果空氣中霾的濃度過(guò)高，也就是空氣中顆粒物的濃度過(guò)高的時(shí)候，物理透霧的效果也會(huì)收到相應(yīng)的影響，主要是因?yàn)榍懊嫣岬降慕t外光(780nm-1100nm)無(wú)法穿透或繞過(guò)這些高密度顆粒物所造成的。另外就是前面提到的這些不可見(jiàn)光沒(méi)有對(duì)應(yīng)的可見(jiàn)光色彩圖，所以鏡頭透霧攝像機(jī)所呈現(xiàn)出的圖像均為黑白，可能這也算是物理透霧的一個(gè)缺陷了。
圖3就是使用安裝了某品牌透霧鏡頭的網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)所拍攝的畫(huà)面。左邊為普通彩色狀態(tài)的監(jiān)控效果，右側(cè)為開(kāi)啟鏡頭透霧功能。
圖3 使用某品牌透霧鏡頭的網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)所拍攝的畫(huà)面
目前市場(chǎng)中的透霧攝像機(jī)遵循安防市場(chǎng)的發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域都有著突出的作用，盡管透霧攝像機(jī)的用途相對(duì)特殊，以前都會(huì)應(yīng)用在森林等空曠地區(qū)，由于天氣變化無(wú)常，目前在城市道路中使用也不足為奇。
以前透霧攝像機(jī)大多應(yīng)用于森林、江河、國(guó)境海岸、油田等地區(qū)，隨著我國(guó)平安城市建設(shè)力度的不斷加大，在城鎮(zhèn)道路、車(chē)載透霧、城鎮(zhèn)取水口等地方也有廣泛的應(yīng)用。隨著用戶對(duì)監(jiān)控需求的不斷提升，透霧攝像機(jī)以其良好的透霧效果贏得市場(chǎng)好評(píng)。透霧攝像機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模正在不斷擴(kuò)大。
文中提到的兩種目前常見(jiàn)的透霧方式在技術(shù)和應(yīng)用上都有自己的不足，但是可喜的是已經(jīng)有廠商開(kāi)始嘗試將這兩者進(jìn)行結(jié)合，利用優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，研發(fā)出集物理透霧+電子透霧于一身的產(chǎn)品。我們相信隨著攝像機(jī)透霧技術(shù)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(hù)社會(huì)穩(wěn)定保證社會(huì)正常秩序中發(fā)揮關(guān)鍵的作用。
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