汉邦高科与您聊聊摄像机那些事儿之透雾

　　【中国安防展览网 品牌专栏】帝都又雾霾啦！近几天，生活在北京的朋友们刷爆了朋友圈，各种段子纷纷袭来：北京能发射的基本都发射了！北上广不相信眼泪，京津冀不相信好肺……面临白茫茫一片的环境，作为监控*的摄像机，如何才能看透这雾霾，还用户一个清晰亮丽的世界？今天，我们就来说说透雾。

　　
　　雾霾对监控的影响
　　
　　严格来说，雾霾是由两种成分组成，即雾与霾。雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，是一种近地面层空气中水汽凝结的产物；而霾的成分则相对要复杂得多了，空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子都是其组成部分
　　
　　摄像机成像的原理是目标物体发射或反射的光，在摄像机的成像器件上进行光电转换后成像的。当大气中的气溶胶或固态粒子密度较大时，会对传播路径中的光束形成一系列的阻挡、散射、折射等作用，使得能够进入摄像机的有效光线减少、降质，终影响到成像的质量。
　　
　　透雾技术
　　
　　所谓透雾技术，是指通过技术手段减轻雾霾对成像的干扰，让摄像机获得良好的监控效果，不会影响图像清晰度。目前主要有两种方式实现透雾：一是电子透雾（也称数字透雾），通过算法对采集到的图像进行处理，提升清晰度和色彩饱和度；二是光学透雾（也称物理透雾），通过物理方式改变光学成像的品质，从而达到透雾效果。
　　
　　电子透雾
　　
　　电子透雾的原理是通过算法的智能化处理，当图像出现朦胧化效果时，自动调节锐度、图像对比度、色度等方式，将朦胧画面调节至更为适于观看的效果。其优势是保住了图像的彩色细节，并增强了可看度，但实际上，图像的清晰度没有本质上的提升。
　　
　　目前的透雾算法大致可以分为两大类：
　　
　　1、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；它不考虑图像降质的原因，适用范围广，但会产生更多的噪声，甚至造成更多图像细节的损失。
　　
　　2、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，反演退化过程，补偿退化过程造成的失真，以便获得原始图像的优估计值，从而改善图像质量；它针对性强，得到的去雾效果自然，但难点在于对模型中参数的估计。
　　
　　电子透雾的优点：
　　
　　采用可见光成像，画面色彩得以保留；
　　
　　不会增加额外硬件成本。
　　
　　电子透雾的缺点：

　　
　　由于可见光穿透能力较弱，在遇到水汽、灰尘阻隔时会造成较大的散射，导致部分信息丢失，此时即使通过算法修复画面、消除雾感，也无法对丢失的信息“从无到有”进行恢复；
　　
　　电子透雾基于不同的算法透雾效果各有不同，简单的算法在图像还原效果上有局限性，而复杂的算法对硬件性能提出了更高的要求。
　　
　　目前，电子透雾只能应用在一般的雾气环境中，且监控距离较近，一旦雾霾浓度提升，或者要求监控几公里之外的场景，电子透雾的效果就会大大降低。
　　
　　光学透雾
　　
　　光学透雾的原理是利用自然光中的红外线具有较长的波长，在传播时受气溶胶的影响较小，可穿透一定浓度的雾霭烟尘，实现准确聚焦。
　　
　　优点：
　　
　　红外线穿透能力强，不会损失监控主体的细节，图像传感器接收到了更多的光线，成像更为清晰。
　　
　　缺点：
　
　　图像为黑白颜色，不适用于需要彩色的场合；
　　
　　对于整个光学通路上的器件在红外线条件下的性能有所要求，提高了成本。
　　
　　利用红外线实现光学透雾可分为两大类：一是近红外（NIR,780-1100nm）透雾，二是远红外（LWIR,8000-14000nm）透雾。
　　
　　近红外透雾：采用IR镜头，搭配合适的滤光片，再加上具有良好红外感光特性的图像传感器。此种情况下图像为黑白模式。此种方式成本增加不多，但透雾距离有限。
　　
　　远红外透雾：采用特殊材质（砷化镓等）的远红外镜头，搭配特殊的红外图像传感器（又称为红外焦平面探测器，分为制冷和非制冷两类，目前多用非制冷）。此种方式能实现远距离透雾，但成本需要大幅度提升。

　　
　　结语
　　
　　安防行业中，对视频监控画面的清晰度要求是永无止境的，而雾霾对画面清晰度的影响可谓是致命性的，透雾技术的出现可谓解了安防行业的燃眉之急，但无论是电子透雾抑或光学透雾，均有其局限性。目前国内一些安防厂商已开发出集电子透雾 光学透雾的双透雾功能于一身的摄像机，在雾霾轻微时采用电子透雾，保持图像依然是彩色；在雾霾严重时切换成光学透雾，提升透雾效果。此种应用方式已开始崭露头角。与此同时，更先进的透雾技术也在不断的研发和优化当中。我们相信，随着透雾技术的不断发展，无论再大的雾霾，也终将挡不住我们把这世界看得清清楚楚明明白白真真切切！