從今年開始,以北京為"代表",全國多個城市陷入濃重的霧霾中,pm2.5數據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米外高達的建筑物,在車水馬龍人來人往的街道上,要看清楚移動中的車牌號碼,監控你真的可以嗎?為了能夠在霧霾天中準確捕捉車牌信息或抓拍違章行為,攝像機必須支持透霧技術。
鏡頭透霧技術
攝像機透霧技術分為物理透霧以及數字透霧,即光學透霧和電子透霧。前者利用光學原理進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圖像。
物理透霧原理是這樣的,在不可見光的范圍內,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重新設計,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,所以呈現的圖像為黑白顏色。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。光學透霧雖然成像效果突出,但只能獲得黑白監控畫面,且好的鏡頭成本較高。
一般的攝像機鏡頭,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,讓500~900MM波段的透過率達到80%以上,zui終實現透霧效果。這種透霧方式,俗稱為物理透霧。采用這種方式雖然可以達到真正的透霧效果,但是昂貴的鏡頭不適用于大多數環境。研究人員為了降低成本,把這項技術直接移植到了攝像機上,用非透霧攝像機搭配透霧攝像機的方式壓縮成本,同時畫面也有不錯的效果。
數字透霧則是通過攝像機ISP或者后端軟件上可實現,是基于人類視覺感知模型設計的后端圖像復原技術,并集合了多種圖像算法,是較為重要的一類圖像處理技術。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方法,通過增強圖像的對比度,滿足主觀視覺的要求來達到清晰化的目的;另一種是基于模型的圖像復原方法,它考查圖像退化的原因,將退化過程進行建模,采用逆向處理,以zui終解決圖像的復原問題。”數字透霧其優勢是能有效提升視覺對比度,以低成本、易部署等特點,適宜廣泛應用于城市監控中,缺點是其效果受制于算法模型以及圖像處理芯片的性能。
數字透霧技術的出現大大拓寬了視頻監控的應用范圍,并且是人類依靠聰明智慧戰勝自然環境的又一經典案例。目前市場上少數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,zui終擺脫不了被淘汰的命運。
實時視頻透霧技術
結合安防監控領域的視頻圖像透霧的特殊要求開發了一種實時視頻透霧技術。該技術基于大氣光學原理,區分圖像不同區域景深與霧濃度進行濾波處理,獲得準確、自然的透霧圖像。該實時視頻透霧技術能夠根據霧況的變化自動調整從而適應各種場景應用,避免出現近景透霧過度發黑而遠景模糊的情況;同時兼顧了實現的效率與復雜度,保證了整個透霧的實時性與可工程化。這項實時視頻透霧技術不但可以有效去除霧氣帶來的影響,而且能夠避免對某些場景的過渡處理導致的色彩誤差,以及霧氣過度去除帶來的不真實感。視頻透霧技術實際上是采用了大氣透射的模型,對圖像的色彩、還原度、景深等進行濾波處理,使圖像對比度更高、景深更好,清晰度也會更好。他認為“透霧攝像頭為城市瞭望沿海水域、治安監控等領域帶來了畫質的大幅提升,產品投放后一直保持著大幅度的增長。”
“彩色透霧”,STARSUN星臣透霧攝像機充分發揮了全局圖像增強算法和局部增強算法的優勢,在現有算法基礎上做了優化,使圖像細節和噪聲抑制達到平衡,在保證透霧圖像細節得到增強和還原的同時,有效抑制傳統算法引入的畫面噪聲和塊狀效應,在霧霾天氣應用時,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用的圖像效果。
總結
在中國,各地都在開展“平安城市”、“智慧城市”的活動,但是南方多水霧,北方多沙塵;霧、雨、沙塵、這些氣象環境會嚴重影響攝像機的工作,成為視頻監控上的漏洞。而透霧攝像機的應用無異*了這個漏洞,讓視頻監控的發展邁出了重要的一步。
近年來的惡劣天氣無疑給安防監控設備帶來了不小的挑戰,我們看到的愿景是安防在逆境中技術的不斷更新換代。不能忽略的是這樣的環境多少是與人為有很大關系的,智慧城市和平安城市正在全國推廣,但如不解決“人為”問題,始終處于臟亂的環境中談何“平安”與“智慧”?在這里筆者呼吁一句“保護環境,人人有責”。
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