帝都又霧霾啦!!!

　　近幾天，生活在北京的朋友們刷爆了朋友圈，各種段子紛紛襲來：北京能發(fā)射的基本都發(fā)射了!北上廣不相信眼淚，京津冀不相信好肺……

　　面臨白茫茫一片的環(huán)境，作為監(jiān)控排頭兵的攝像機(jī)，如何才能看透這霧霾，還用戶一個(gè)清晰亮麗的世界?今天，我們就來說說透霧。

　　霧霾對(duì)監(jiān)控的影響

　　嚴(yán)格來說，霧霾是由兩種成分組成，即霧與霾。霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng)，是一種近地面層空氣中水汽凝結(jié)的產(chǎn)物;而霾的成分則相對(duì)要復(fù)雜得多了，空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機(jī)碳?xì)浠衔锏攘Ｗ佣际瞧浣M成部分

　　攝像機(jī)成像的原理是目標(biāo)物體發(fā)射或反射的光，在攝像機(jī)的成像器件上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后成像的。當(dāng)大氣中的氣溶膠或固態(tài)粒子密度較大時(shí)，會(huì)對(duì)傳播路徑中的光束形成一系列的阻擋、散射、折射等作用，使得能夠進(jìn)入攝像機(jī)的有效光線減少、降質(zhì)，最終影響到成像的質(zhì)量。

　　透霧技術(shù)

　　所謂透霧技術(shù)，是指通過技術(shù)手段減輕霧霾對(duì)成像的干擾，讓攝像機(jī)獲得良好的監(jiān)控效果，不會(huì)影響圖像清晰度。目前主要有兩種方式實(shí)現(xiàn)透霧：一是電子透霧(也稱數(shù)字透霧)，通過算法對(duì)采集到的圖像進(jìn)行處理，提升清晰度和色彩飽和度;二是光學(xué)透霧(也稱物理透霧)，通過物理方式改變光學(xué)成像的品質(zhì)，從而達(dá)到透霧效果。

　　電子透霧

　　電子透霧的原理是通過算法的智能化處理，當(dāng)圖像出現(xiàn)朦朧化效果時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)銳度、圖像對(duì)比度、色度等方式，將朦朧畫面調(diào)節(jié)至更為適于觀看的效果。其優(yōu)勢(shì)是保住了圖像的彩色細(xì)節(jié)，并增強(qiáng)了可看度，但實(shí)際上，圖像的清晰度沒有本質(zhì)上的提升。

　　目前的透霧算法大致可以分為兩大類：

　　1、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;它不考慮圖像降質(zhì)的原因，適用范圍廣，但會(huì)產(chǎn)生更多的噪聲，甚至造成更多圖像細(xì)節(jié)的損失。

　　2、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，反演退化過程，補(bǔ)償退化過程造成的失真，以便獲得原始圖像的最優(yōu)估計(jì)值，從而改善圖像質(zhì)量;它針對(duì)性強(qiáng)，得到的去霧效果自然，但難點(diǎn)在于對(duì)模型中參數(shù)的估計(jì)。

　　電子透霧的優(yōu)點(diǎn)：

　　?采用可見光成像，畫面色彩得以保留;

　　?不會(huì)增加額外硬件成本。

   關(guān)閉開啟電子透霧后攝像效果對(duì)比                                                                   

　　電子透霧的缺點(diǎn)：

　　?由于可見光穿透能力較弱，在遇到水汽、灰塵阻隔時(shí)會(huì)造成較大的散射，導(dǎo)致部分信息丟失，此時(shí)即使通過算法修復(fù)畫面、消除霧感，也無法對(duì)丟失的信息“從無到有”進(jìn)行恢復(fù);

　　?電子透霧基于不同的算法透霧效果各有不同，簡單的算法在圖像還原效果上有局限性，而復(fù)雜的算法對(duì)硬件性能提出了更高的要求。

　　目前，電子透霧只能應(yīng)用在一般的霧氣環(huán)境中，且監(jiān)控距離較近，一旦霧霾濃度提升，或者要求監(jiān)控幾公里之外的場(chǎng)景，電子透霧的效果就會(huì)大大降低。

　　光學(xué)透霧

　　光學(xué)透霧的原理是利用自然光中的紅外線具有較長的波長，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(xiàn)準(zhǔn)確聚焦。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　?紅外線穿透能力強(qiáng)，不會(huì)損失監(jiān)控主體的細(xì)節(jié)，圖像傳感器接收到了更多的光線，成像更為清晰。

　　缺點(diǎn)：

　　?圖像為黑白顏色，不適用于需要彩色的場(chǎng)合;

　　?對(duì)于整個(gè)光學(xué)通路上的器件在紅外線條件下的性能有所要求，提高了成本。

　　利用紅外線實(shí)現(xiàn)光學(xué)透霧可分為兩大類：一是近紅外(NIR, 780-1100nm)透霧，二是遠(yuǎn)紅外(LWIR, 8000-14000nm)透霧。

　　近紅外透霧：采用IR鏡頭，搭配合適的濾光片，再加上具有良好紅外感光特性的圖像傳感器。此種情況下圖像為黑白模式。此種方式成本增加不多，但透霧距離有限。

　　遠(yuǎn)紅外透霧：采用特殊材質(zhì)(砷化鎵等)的遠(yuǎn)紅外鏡頭，搭配特殊的紅外圖像傳感器(又稱為紅外焦平面探測(cè)器，分為制冷和非制冷兩類，目前多用非制冷)。此種方式能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離透霧，但成本需要大幅度提升。

關(guān)閉關(guān)閉光學(xué)透霧后攝像效果對(duì)比                                                              

　　結(jié)語

　　安防行業(yè)中，對(duì)視頻監(jiān)控畫面的清晰度要求是永無止境的，而霧霾對(duì)畫面清晰度的影響可謂是致命性的，透霧技術(shù)的出現(xiàn)可謂解了安防行業(yè)的燃眉之急，但無論是電子透霧抑或光學(xué)透霧，均有其局限性。目前國內(nèi)一些安防廠商已開發(fā)出集電子透霧+光學(xué)透霧的雙透霧功能于一身的攝像機(jī)，在霧霾輕微時(shí)采用電子透霧，保持圖像依然是彩色;在霧霾嚴(yán)重時(shí)切換成光學(xué)透霧，提升透霧效果。此種應(yīng)用方式已開始嶄露頭角。與此同時(shí)，更先進(jìn)的透霧技術(shù)也在不斷的研發(fā)和優(yōu)化當(dāng)中。我們相信，隨著透霧技術(shù)的不斷發(fā)展，無論再大的霧霾，也終將擋不住我們把這世界看得清清楚楚明明白白真真切切!