電子眼真的能穿透霧霾抓到闖紅燈的你嗎？
霧霾不僅對我們?nèi)梭w的健康不利，而且會影響交通安全。出現(xiàn)霧霾天氣時，空氣質(zhì)量差，視線能見度低容易引起交通阻塞、發(fā)生交通事故。電子眼究竟能否穿透霧霾抓住違章的自己呢？這就要從“電子眼”本身的透霧性能來分析了。
一、透霧技術(shù)的定義及類別
近年來，霧霾天氣在全國不同區(qū)域蔓延，空氣污染指數(shù)持續(xù)攀升，大范圍霧霾的籠罩下室外能見度大大縮小，能見度的降低也給城市安防帶來了極大的挑戰(zhàn)。大霧天氣下物體表面反射的光在到達(dá)成像設(shè)備的過程中會受到空氣懸浮顆粒的影響，從而使得設(shè)備無法獲得清晰圖片。面對這極端天氣，為了獲得更清晰的監(jiān)控效果，攝像透霧技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并不斷發(fā)展。
攝像透霧技術(shù)，也稱為視頻圖像增透技術(shù)，是指將因霧、水汽、灰塵等導(dǎo)致模糊的圖像變得清晰，突出圖像中感興趣的部分，使得圖像的質(zhì)量得到改善，信息量得到增強(qiáng)的過程。
透霧不同于簡單的除霧技術(shù)，它需要通過光學(xué)、算法等手段相互結(jié)合，根據(jù)圖像雜質(zhì)濃度自動調(diào)整算法，實(shí)現(xiàn)圖像的色度補(bǔ)償，從而獲得與實(shí)景接近的較清晰圖像。
透霧技術(shù)主要有以下幾類：
1、光學(xué)透霧
在光譜中，紅外線是不可見光線，波長介于微波與可見光之間。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為0.78～2.50m；中紅外線，波長為2.50～25m；遠(yuǎn)紅外線，波長為25～l000m。
在不同波段的光因?yàn)椴ㄩL的不同呈現(xiàn)不同的光譜特性。透霧功能的實(shí)現(xiàn)基于近紅外光譜，近紅外還可分為近紅外短波區(qū)域和近紅外長波區(qū)域。近紅外線在傳播時受氣溶膠的影響較小，可穿透一定濃度的霧靄煙塵，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確快速聚焦，這就是光學(xué)透霧的依據(jù)。當(dāng)出現(xiàn)云霧和煙塵天氣時，一般的可見光無法穿透，利用近紅外光線可繞射微小顆粒原理，在霧霾天氣采用近紅外濾光片、鍍膜技術(shù)及電子圖像增強(qiáng)技術(shù)，算法處理能提升遠(yuǎn)距離監(jiān)控圖像效果。
光學(xué)透霧的關(guān)鍵在于鏡頭與濾光片。透霧攝像設(shè)備需要具備三個要素：具有色差補(bǔ)償?shù)溺R頭、具備近紅外線靈敏度高的CCD、黑電平調(diào)節(jié)的圖像處理器。通過鏡頭對特定近紅外波段光線進(jìn)行截取，準(zhǔn)確聚焦成像。一般的攝像機(jī)鏡頭，透過光譜的中心波長在500~600MM之間，而為了保證在可見光和近紅外波段都有很高的透過率，且兩個波段切換過程中對色差進(jìn)行修正保證切換后不需要再調(diào)節(jié)焦距，透霧攝像機(jī)的鏡頭透過光譜的中心波長必須在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，最終實(shí)現(xiàn)透霧效果，這種透霧方式俗稱為物理透霧。
2、算法透霧
攝像機(jī)的透霧概念早在2007年進(jìn)入中國，但高昂的成本和復(fù)雜的技術(shù)讓很多安防企業(yè)卻步。經(jīng)過十幾年發(fā)展和專業(yè)技術(shù)的積累，透霧技術(shù)有了較大突破。而要實(shí)現(xiàn)更好的透霧效果還是要依靠電子透霧算法處理，這樣才能在應(yīng)用中脫穎而出。目前行業(yè)內(nèi)大致上有以下幾種算法透霧：
第一種是基于FPGA成像方法以及直方圖均衡化算法透霧。它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(shù)相結(jié)合提高圖像質(zhì)量。此外，還可通過改善算法復(fù)雜度提高畫面清晰度。
第二種是Retinex算法，即視頻增強(qiáng)算法。它對校正后的像素點(diǎn)灰度值進(jìn)行線性拉伸，得到增強(qiáng)的圖像。該算法具有銳化、顏色恒常性、動態(tài)范圍壓縮大、色彩逼真度高、處理延遲低等特點(diǎn)。
第三種則是影像信號處理器(LSP)算法透霧處理。該技術(shù)要求透霧設(shè)備必須具備“自動曝光(AE)”、“自動白平衡(AWB)”和“自動聚焦(AF)”的3A功能，適于直接內(nèi)嵌于攝像機(jī)中應(yīng)用。
3、光電透霧
光學(xué)透霧利用可穿透霧靄的近紅外波段光線進(jìn)行成像，但只能得到黑白監(jiān)控畫面，而光電透霧技術(shù)將光學(xué)透霧和算法透霧兩種透霧功能相結(jié)合，通過機(jī)芯一體化通過內(nèi)嵌的FPGA芯片和ISP/DSP進(jìn)行運(yùn)算處理實(shí)現(xiàn)彩色畫面輸出。一方面，該透霧技術(shù)可區(qū)分遠(yuǎn)景、近景，霧氣濃淡等因素，選擇透霧級別，可實(shí)現(xiàn)區(qū)域效果最佳，不同于過去對畫面對比度整體的提高，且沒有延時。另一方面，芯片的高速運(yùn)算必將產(chǎn)生噪聲點(diǎn)，夜間光照不足時影響尤為突出，所以一體機(jī)芯普遍需要采用CCD傳感器和大光圈鏡頭，以達(dá)到良好的低照效果。
4、假透霧
假透霧即通過人為調(diào)節(jié)對比度、銳度、飽和度、亮度等數(shù)值，或做一些濾鏡切換裝置，讓圖像重點(diǎn)突出，從而改善主觀視覺效果。假透霧在霧霾環(huán)境下，切換到選擇夜間紅外感應(yīng)模式時，可以看到一定效果的圖像畫面，但鏡頭不能對景物重新進(jìn)行聚焦，因而不能滿足視覺體驗(yàn)。非透霧攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)一定程度的“透霧”，但透霧效果非常有限。
二、透霧監(jiān)控?cái)z像機(jī)的功能
透霧攝像機(jī)的誕生不僅解決了極端天氣監(jiān)控難的問題，同時也為全天候攝像打開缺口，無論處于何種環(huán)境下都能實(shí)現(xiàn)全天候高清監(jiān)控。透霧攝像機(jī)中植入的寬動態(tài)夜視增強(qiáng)功能，其實(shí)夜晚的光照條件遠(yuǎn)比白天復(fù)雜，夜晚監(jiān)控時加強(qiáng)DSP；透霧攝像機(jī)同時也采用夜視增強(qiáng)的方式來提升監(jiān)控效果，再加上智能邊緣銳化智能視頻信號處理技術(shù)，自動調(diào)整顏色對比度和亮點(diǎn)，這是普通監(jiān)控?cái)z像機(jī)無法兼顧的?？偠灾?，透霧攝像機(jī)中既保留了原始的監(jiān)控技能，同時又將寬動態(tài)和夜視紅外功能合二為一，再配有智能化視頻信號處理技術(shù)，將三大部分功能完美地結(jié)合在一起。
