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雾霾催热室外监控 透雾技术成重要命题

来源:网络  发布时间:2013/12/17 17:41:25  浏览:1643

    近日,雾霾天气引起了人们的广泛关注。据中央气象台消息,从华北到东南沿海、甚至是西南地区,已陆续有25个省份、100多座大中城市出现不同程度雾霾天气,PM2.5、雾、空气中的液滴和固体小颗粒使户外监控图像色彩黯淡,一些重要目标的细节更是淹没在雾霾中难以被察觉。对此网友纷纷热议,雾霾天气不仅影响人体健康和交通出行,同样会影响作战行动。因此,透雾技术成为室外高清视频监控系统一个重要的命题。

  雾霾天气对视频监控成像的影响

  据了解,雾霾是雾与霾的混合物。雾的主要成分是空气中悬浮的的微小水滴或冰晶,霾则由微小的固体颗粒物组成,雾和霾共同作用的结果就是能见度急剧下降。这种雾霾天气不仅危害人体健康,而且容易导致交通事故频发,同时也使得视频监控质量明显下降。

  雾霾天气条件下,大气中悬浮着大量的粒子,会对光线产生较强的散射作用。雾霾对视频监控系统的主要影响有以下几个方面:

  1)物体表面的反射光由于大气粒子的散射而产生衰减,造成物体成像的对比度下降;

  2)反射光经大气粒子前向散射作用参与其它像素点成像,导致图像模糊、细节丢失;

  3)部分大气粒子的粒径较大,在成像过程中成为噪声;

  4)与成像无关的自然光经过大气粒子的散射,进入图像传感器参与成像,这种后向散射作用造成图像饱和度、对比度降低及色调偏移。

  据镜头厂家精工技术人员介绍,大部分视频监控系统采用的是可见光成像,在雾霾天气下,图像色彩将会变暗、对比度降低、图像清晰度也会变低,由此一些细节无法被察觉,从而导致监控系统失灵。究其原因,物体表面反射的光线在到达成像设备过程中会受到空气中悬浮颗粒物的影响,从而使设备无法获得清晰图像。因此去除雾气等杂物的影响、提高视频成像清晰度,成为室外视频监控系统中一项重要的技术。

  当前透雾技术解析

  据介绍,当前视频监控透雾技术主要有两大类,即电子透雾和光学透雾。前者是通过软件算法增强图像,其优势是能有效提升视觉对比度,缺点是其效果受制于算法模型以及图像处理芯片的性能;后者则是利用光学原理进行滤波处理从而获得图像,其特点是成像效果突出,不足之处在于只能获得黑白监控画面,且好的镜头成本较高。

  在监控系统解决方案中,这两种透雾技术都有应用。电子透雾应用主要体现在摄像机方面,一些摄像机厂家开发了专门的图像处理芯片,通过各种图像算法实现色彩增强、反差增强、边缘增强以及亮度增强,但如前所述,这种处理方式通常作为一种附加增强功能,高端场合用的较多的反而是光学透雾技术。光学透雾的重点在于对特定近红外波段光线的截取与聚焦,而这部分工作大都由镜头完成,所以说镜头的好坏决定了光学透雾的效果。

  精工镜头技术人员介绍,透雾镜头(通常也称为红外镜头)的好坏首先在于镜头的光学设计,即对光路的把握;其次是镜片选材,不同材质透光的物理性能不同,好的材质(例如ED萤石材质)可以降低光线损失;镜头品质还受制造工艺影响,比如镀膜等工艺就可以增加特定波段光线的透过率。

  近年来,安防厂商也陆续提出基于图像增强的透雾技术,大部分采用全局直方图均衡化的方法,该算法简单,具有一定的视觉效果;也有些厂商在此基础上提出基于大气模型对不同景深进行区域滤波的方法,但是这种方案需要对雾气浓度和景深进行估计,算法易用性差,且透雾图像存在噪声和块状效应,实际效果并不理想。

  光学透雾技术的应用

  目前,光学透雾系统已经用于边防海防、森林防火、油气田等诸多方面,同时随着我国平安城市以及智慧城市的建设,透雾技术也备受业界重视。

  交通监控是构建智慧城市的重要内容,但当前的交通监控大多仍使用普通镜头,一旦监控距离过长或天气状况较差势必会影响监控效果。据了解,交通监控没有使用红外镜头的原因在于:红外镜头获得的是黑白图像,而彩色图像能获得更多的车型、衣着、环境等信息,所以即便是夜晚监控仍然只采用白光补光。对于记录违章、警察办案,彩色图像固然更有优势,但在雾霾、阴雨天气下普通镜头却不能获得清晰图像,只有光学透雾镜头才能不受天气、白天夜晚切换的影响,24小时全天候提供高清图像。

  精工表示,实际上类似于高速公路、地铁隧道等远距离监控场景已经有大量红外透雾镜头投入应用,不仅白天晚上无障碍切换,打开透雾模式后也能够轻松应对阴雨、多雾天气。

  结语

  每到年底或年初我国大部分地区都会出现雾霾天气,而且雾霾浓度有不断加重、覆盖区域不断扩大的趋势,不仅给交通出行带来不利影响,同时也是交通管理面临的一大难题。红外透雾镜头作为户外监控解决方案,发挥其在雾霾天气情况下的作用,是交通管理者及行业人士应该考虑的问题。