電子透霧與光學(xué)透霧監控攝像機區別

　　目前已知的透霧算法大致可以分為兩大類(lèi)：一種是非模型的圖像增強方法，通過(guò)增強圖像的對比度，滿(mǎn)足主觀(guān)視覺(jué)的要求來(lái)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(guò)程進(jìn)行建模，采用逆向處理，以最終解決圖像的復原問(wèn)題。

　　電子透霧與光學(xué)透霧的區別一、電子透霧技術(shù)

　　當安防需求從被動(dòng)檢測 發(fā)展為主動(dòng)防御，智能分析依賴(lài)的各種圖像處理算法變得舉足輕重起來(lái)，其中透霧處理集合了多種圖像算法，是較為重要的一類(lèi)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(lèi)：一種是非模型的圖像增強方法，通過(guò)增強圖像的對比度，滿(mǎn)足主觀(guān)視覺(jué)的要求來(lái)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(guò)程進(jìn)行建模，采用逆向處理，以最終解決圖像的復原問(wèn)題。

　　為了得到更好的處理效果，攝像機 廠(chǎng)家會(huì )增設專(zhuān)門(mén)的圖像處理芯片，可自動(dòng)偵測圖像的密度，最大限度地保持圖像信號的細節，實(shí)現彩色增強、反差增強、邊緣增強、對比度增強和亮度增強，并進(jìn)行密度分割、去模糊等運算，使不同場(chǎng)景下的攝像畫(huà)質(zhì)得到明顯提高，達到透霧的目的。而根據廠(chǎng)家的能力與研發(fā)選擇，會(huì )分別選擇在DSP或FPGA等不同芯片上進(jìn)行相應處理。

　　芯片會(huì )實(shí)時(shí)讀取視頻流信息，通過(guò)對比參數判定是否需要開(kāi)啟透霧模式，也就是可以達到自動(dòng)偵測霧氣，甚至可以通過(guò)設定的預置模式判定出霧氣濃淡，選擇進(jìn)入相應的透霧模式。

　　電子透霧與光學(xué)透霧的區別二、光學(xué)透霧技術(shù)

　　自然光由波長(cháng)不同的光波組合而成，人眼可見(jiàn)范圍大致為390nm-780nm，波長(cháng)從長(cháng)到短分別對應了紅橙藍綠青橙紫七種顏色，其中波長(cháng)小于390nm的叫做紫外線(xiàn)，波長(cháng)大于780nm的叫做紅外線(xiàn)。不同波段的光因為波長(cháng)的不同具有不同的特性，霧氣、煙塵影響可見(jiàn)光成像的原因，而紅外線(xiàn)因為擁有較長(cháng)的波長(cháng)，在傳播時(shí)受氣溶膠的影響較小，可穿透一定濃度的霧靄煙塵，實(shí)現準確聚焦，這就是光學(xué)透霧的依據。

　　(一)鏡頭

　　從原理可知光學(xué)透霧的重點(diǎn)在于對特定近紅外波段光線(xiàn)的截取與準確聚焦，而這部分工作大都由鏡頭完成?？梢哉f(shuō)鏡頭的好壞決定了光學(xué)透霧的效果，鏡頭設計的難度首先在于光學(xué)設計，其中包括對光路的把握以及濾波片的選擇等，其次選材與工藝技術(shù)也決定了成品的效果。而透霧鏡頭最大的不同在于能承載紅外波段的寬度，即成焦面的寬容度。從原理上，自然是可利用的近紅外波段越寬越好，但是受限于鏡頭光路設計的難度與CCD的感光能力，目前安防業(yè)內的鏡頭已知能利用的最長(cháng)紅外波段為1100nm。

　　(二)濾波片

　　了解日夜轉換攝像機的人對濾波片都不會(huì )陌生，一般此類(lèi)型攝像機裝有兩塊濾波片，一塊負責在白天過(guò)濾掉可見(jiàn)光之外的光波，令成像更為清晰亮麗;一塊應用在夜晚，負責放行CCD可以承載的紅外波段，實(shí)現夜間的紅外監控。

　　專(zhuān)業(yè)透霧鏡頭內置有針對性很強的濾波片，作用是精確截取所需波段的光線(xiàn)，且為了適應特定環(huán)境狀況，常常會(huì )加載多片針對不同波段的濾波片，并通過(guò)485接口與攝像機聯(lián)動(dòng)，實(shí)現切換。正常來(lái)說(shuō)，配合透霧鏡頭的攝像機在基礎成像性能上只要具備日夜轉換功能即可，但是考慮到透霧鏡頭高昂的造價(jià)，部分攝像機廠(chǎng)家也開(kāi)始尋求更經(jīng)濟實(shí)惠的光學(xué)透霧模式，不同于過(guò)去兩濾波片的日夜轉換攝像機，我們創(chuàng )新的在攝像機里邊加入了四塊濾波片，除了實(shí)現日夜轉換，還通過(guò)增設一塊可選擇性過(guò)濾400nm-600nm波段光線(xiàn)的濾波片，實(shí)現了強光抑制;當然為了更精確截取適合成像的近紅外波段，也特別增加了透霧濾波片，以實(shí)現較為經(jīng)濟的光學(xué)透霧。此機械裝置可由攝像機自動(dòng)控制，也可人工切換。而集光學(xué)透霧和電透霧兩種透霧功能為一身的四濾色片光電聯(lián)合智能透霧攝像機，能夠實(shí)現兩倍于能見(jiàn)度以上的透霧。

　　電子透霧與光學(xué)透霧的區別三、兩種技術(shù)的發(fā)展分析

　　(一)光學(xué)透霧技術(shù)的瓶頸與發(fā)展

　　因為直接利用可穿透霧靄的近紅外波段光線(xiàn)進(jìn)行成像，光學(xué)透霧雖然只能得到黑白監控畫(huà)面，但是其成像效果突出，也已在海事、海洋有了不錯的運用;另一方面，受鏡頭高昂成本的限制，雖然近年來(lái)平安城市等大型項目甚至民用市場(chǎng)也出現了一定透霧需求，但是其實(shí)際數量仍有限。

　　與此同時(shí)，因為技術(shù)方面已經(jīng)較為成熟，所以依靠鏡頭或說(shuō)光學(xué)完成更好的透霧，就需要另辟蹊徑。短期內鏡頭對波長(cháng)的寬容度很難向1100nm以外延伸，但是如果不用兼顧可見(jiàn)光，在近紅外波段內還可做到一定延伸;所以可以考慮在一套設備中加載兩套鏡頭，正常情況下使用可見(jiàn)光鏡頭，霧天則使用專(zhuān)門(mén)的透霧鏡頭，這樣既可保留可見(jiàn)光的彩色畫(huà)面，還可把透霧鏡頭的寬容度做的更好，并實(shí)現多畫(huà)面的對比監控。

　　(二)一體機芯的出現助力電子透霧

　　隨著(zhù)產(chǎn)品走向多樣化，市場(chǎng)也不斷成熟，一體化透霧機芯的出現對于透霧產(chǎn)品的普及可以說(shuō)是意義重大。近年來(lái)發(fā)布的一體機心多采用純電子透霧，通過(guò)內嵌的FPGA芯片進(jìn)行運算處理。它可以輸出彩色圖像，此算法可區分遠景近景霧氣濃淡等因素，對每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行提升，實(shí)現區域效果最佳，不同于過(guò)去對畫(huà)面對比度整體的提高，且沒(méi)有延時(shí)。而且芯片高速運算必將產(chǎn)生噪聲點(diǎn)，夜間光照不足時(shí)影響更為突出。而一體透霧機芯普遍采用CCD傳感器和大光圈鏡頭，以達到良好的低照效果，另一方面也較易達到高清透霧。

　　過(guò)去透霧需求基本都在槍機，但是槍機的監控距離一般較短，而在較短的距離內若非濃霧，畫(huà)面不會(huì )有太大影響。而一體機的監控范圍更大，加上變焦可選，故而霧靄對它的影響更大。一體透霧機芯的出現，是為了在更大監控距離內實(shí)現透霧，且隨著(zhù)成品化，一體透霧機芯將降低透霧設備的投入，實(shí)現更大的應用。

　　未來(lái)趨勢

　　在實(shí)際應用中，電子透霧作為一種ISP圖像還原技術(shù)，其致命缺陷在于霧霾嚴重時(shí)無(wú)法還原丟失的信息，這是其成像原理決定的，即使圖像還原算法再先進(jìn)，也無(wú)法改善。一旦環(huán)境中霧霾濃度變化，電子透霧的效果將不可控，也就是說(shuō)電子透霧的環(huán)境適應能力弱，而且研發(fā)更先進(jìn)圖像還原算法的性?xún)r(jià)比并不高，因此筆者認為基于監控需求的電子透霧技術(shù)將逐漸收斂。

　　而光學(xué)透霧一直以來(lái)在森林防火、海事、邊防中有應用，具有較長(cháng)的實(shí)際應用歷史，其效果得到用戶(hù)的認可，只是受限于高昂的成本而無(wú)法在其他通用行業(yè)中大規模推廣，隨著(zhù)新技術(shù)的產(chǎn)生，成本問(wèn)題得到解決，相信其在各行業(yè)中的應用前景將會(huì )越來(lái)越大。

　　而提升光學(xué)透霧效果除了攝像機自身圖像處理能力的進(jìn)一步提升，鏡頭、視窗等配套成像系統也應該對紅外光具有更高的透過(guò)率，因此配套系統的完善乃至sensor的進(jìn)一步升級是光學(xué)透霧未來(lái)努力的方向。