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苏州雾透摄像机知识

2015-09-19

      雾气缭绕在几年前给人就是一种世外桃源的感觉,浪漫无比,适合表白。然而在我们今天看来,这种景象危害度直逼二手烟!近一年来,雾霾侵袭我国各大城市已变得寻常,尤其是我大国都,雾霾笼罩城市各个角落,对各种厂商的监控摄像机造成了更大的影响。与此同时,世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。2014年1月4日,国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报。应对这种现象,带有透雾功能的摄像机也就成为了这个雾霾时代的监控必备。
      透雾原理:可见光在通过空气中的烟尘或雾气时,会被阻挡反射而无法通过,所以只能接收可见光的人眼是看不到烟尘雾气后门的物体的。而近红外光线由于波长较长,可以绕过烟尘和雾气并穿透过去,并且摄像机的感光元件可以感应到这部分近红外光,所以就可以利用这部分光线来实现穿尘透雾的监控。在不可见光的范围内,有一定频率的红外光可以穿透雾气,但是由于其波长和可见光不同,所以需要在摄像机和镜头上进行处理,以达到对其聚焦的目的,同时还需要在摄像机上进行重新设计,用来将这一频率的不可见光进行成像。由于这个不可见光没有对应的可见光色彩图,所以在监视器上呈现的图像为黑白颜色。透过云雾、水气拍摄物体,相当于透过了两重透镜(水珠与实际透镜),除了R光线可以正确聚焦在CCD成像面上,RGB光线中的GB均无法正常的投射在CCD成像面上,这样就造成了普通模式镜头无法正常、清晰的得到云雾、水气中的图像。
  那么何为透雾摄像机,其主要功能与普通摄像机有什么差异化特征?顾名思义,透雾摄像机就是能穿透迷雾,采集到清晰图像的摄像机。但这个"透雾"从实际应用来讲,也可以透灰尘,透水汽,透细小的障碍物(比如透明罩的轻微脏污和雨水)等。普通摄像机在这些恶劣的环境下图像质量会大幅下降甚至无法采集监控目标的影像,透雾摄像机在这些场合往往能大显身手。
  随着透雾摄像机市场需求量的提升,目前市场上出现了性能不一、监控效果差距较大的透雾摄像机,也就是业内人士俗称的“真透雾”与“假透雾”。都叫“透雾”摄像机,那么真假透雾摄像机有什么区别呢?
  选择“真”透雾摄像机,可以从以下方面来分辨:透雾摄像机需要满足两个条件,一是允许近红外光线进入摄像机,即采用的镜头和滤光片的带通范围要包含这部分红外光谱,二是在摄像机的DSP中,有专门的处理技术,来改善透雾区的信号,提升效果,并且要有若干个等级以供调节,来适应不同的雾气浓度。满足这两个条件的透雾摄像机就是“真透雾”,否则就是“假透雾”。
  在实际运用中,由于采用全自动透雾模式,摄像机会自动分析图像是否有雾或水汽、灰尘、脏污等异常并实时开启预先设定的透雾模式,并且把数字图像增强系统和光学透雾系统进行智能联动,保证图像的清晰透彻。从此,监控管理员无需再24小时死盯屏幕,大大解放了人力,让实际监控效率一下提高了几个级别。
  透雾摄像机的应用前景在哪里?有多大?应用方面最早主要在军方,它弥补了热成像系统的局限性,用清晰透彻的画面及完美的成像现场细节,赢得了军方的青睐。随着环保意识崛起,许多国家对森林及水文监控系统的重视,透雾摄像机得到了一个非常合适的应用场合,开始迅猛发展。
  透雾摄像机目前广泛运用在森林防火,水文监控,海岸监控,边防,战场侦查了望,油田矿场,港口、城市监控,道路监控,航空航天等场合。随着现代网络技术和遥感技术的不断进步,以及成本的不断降低,透雾摄像机将会更多的运用到民用市场,比如交通工具的主动安全防御。未来透雾功能将会成为像超宽动态功能一样应用广泛的功能。
  但是现在的透雾摄像机还只能穿透薄雾,对浓雾及厚的云层仍然无法穿透,随着技术的进步,新的算法、新的零部件将带来性能的进一步提升。
      具体到应用上,过去CCTV镜头还处于300mm以下阶段时,观测距离一般限定在1公里以内,这种应用对天气能见度的要求比较低,但是焦距已经发展到750mm的今天,雾天对监控图像的影响就不得不引起我们的重视了。这种情况尤其是在高速公路、森林防火、油田监控和离海面较近的港口码头等远距离监控中尤为重要。这种环境往往更容易产生雾气,使24小时不间断监控面临新的挑战。
  针对这种情况,少数有设计、研发能力的厂商经过努力开发出了具有透雾功能的镜头,并成功实现了成品上市。这种技术的出现,大大拓宽了视频监控的应用范围,并且是人类依靠聪明智慧战胜自然环境的又一经典案例。市场上少数厂商在不具备生产透雾镜头产品能力的情况下,使用普通的产品充当透雾镜头来销售,宣称具有透雾功能,是极不负责任的行为。当然,在实际测试中无法蒙混过关,最终摆脱不了被淘汰的命运,但给对此功能有需求的用户在产品选择上制造了许多障碍和浪费许多时间。
电子透雾监控摄像机图像处理方式。
  当安防需求从被动检测发展为主动防御,智能分析依赖的各种图像处理算法变得举足轻重起来,其中透雾处理集合了多种图像算法,是较为重要的一类图像处理技术。据此深圳市欣动态影像科技有限公司李慧德介绍说:“目前已知的透雾算法大致可以分为两大类:一种是非模型的图像增强方法,通过增强图像的对比度,满足主观视觉的要求来达到清晰化的目的;另一种是基于模型的图像复原方法,它考查图像退化的原因,将退化过程进行建模,采用逆向处理,以最终解决图像的复原问题。”
  为了得到更好的处理效果,摄像机厂家会增设专门的图像处理芯片,可自动侦测图像的密度,最大限度地保持图像信号的细节,实现彩色增强、反差增强、边缘增强、对比度增强和亮度增强,并进行密度分割、去模糊等运算,使不同场景下的摄像画质得到明显提高,达到透雾的目的。而根据厂家的能力与研发选择,会分别选择在DSP或FPGA等不同芯片上进行相应处理。
  芯片会实时读取视频流信息,通过对比参数判定是否需要开启透雾模式,也就是可以达到自动侦测雾气,甚至可以通过设定的预置模式判定出雾气浓淡,选择进入相应的透雾模式。