安防行業監控攝像機的四大透霧技術

背景

隨着人類對自然的過度開發,環境問題日益凸顯,近年來新增的問題之一則是霧霾的出現,霧霾對視頻監控系統提出了嚴峻考驗,主要表現在幾個方面:物體表面的反射光由於大氣粒子的散射而產生衰減,造成物體成像的亮度減弱,圖像色彩暗淡;反射光經大氣粒子前向散射作用參與其它像素點成像,導致圖像模糊、分辨率下降;部分大氣粒子的粒徑較大,在成像過程中成爲噪聲,成像上佈滿糙點;與成像無關的自然光經過大氣粒子的散射,進入圖像傳感器參與成像,造成圖像飽和度、對比度降低及色調偏移,一些重要目標的細節更是難以辨識。

透霧技術主要分爲四種:

一代透霧技術-光學透霧

一般的可見光無法穿透雲霧和煙塵,但近紅外線可以穿透一定濃度的霧靄煙塵,根據波長不同需要對攝像機進行處理,以達到對其聚焦的目的,同時還需在攝像機上進行重新設計,來將這一頻率的不可見光進行成像,由於這個不可見光沒有對應的可見光色彩圖,所以呈現的圖像爲黑白色。透過雲霧、水氣拍攝物體,相當於透過了兩重透鏡(水珠與實際透鏡),除了R光線可以正確聚焦在CCD成像面上,RGB光線中的GB均無法正常的投射在CCD成像面上,從而阻礙普通模式鏡頭從雲霧、水氣中得到正常、清晰的圖像。

透霧鏡頭是指在紅外光領域的長波長光線(700nm-950nm)的透過率非常高,且同時具備能控制這種高波長光線成像面(攝像機CCD靶面)功能的鏡頭.通過將這種鏡頭與高性能日夜兩用攝像機配套使用,即使在霧氣,灰塵,煙霧,小雨等可見光(彩色圖像)環境中,普通鏡頭只能得到模模糊糊畫面,有效觀察距離大大縮短的惡劣條件下,也可拍攝到非常清晰,高對比度的黑白影像,提升遠距離觀察效果.
利用近紅外光線可繞射微小顆粒原理,在薄霧天氣採用近紅外濾色片、鍍膜技術及電子圖像增強技術,能穿透薄霧.監控距離達到能見度的1.5倍以上,遠距離全天候安全監控不再有盲點。

光學透霧就利用近紅外線可以繞射微小顆粒的原理,實現準確快速聚焦。技術的關鍵主要在鏡頭和濾光片。 通過物理的方式,利用光學成像的原理提升畫面清晰度。缺點是隻能得到黑白監控畫面。

參考文章

二代透霧技術-數字透霧(算法)

爲了彌補光學透霧的黑白成像,實現更好的透霧效果,同時減低成本,不少廠商爲了進入民用市場開始進一步在透霧技術上做文章,從而出現了第二代透霧技術數字透霧。與光學透霧實現原理不同,數字透霧主要是通過對圖像的二次處理,是一種算法矯正,強調圖像當中某些感興趣的特徵,抑制不感興趣的特徵,使得圖像的質量改善,信息量得到增強。數字算法透霧可根據物理上霧霾的形成模型,通過局部區域灰白程度判斷霧霾的濃度,從而復原出清晰的無霧霾圖像。採用算法透霧技術能夠保留圖像的原來色彩,在光學透霧的基礎上大幅提升圖像透霧效果。

我的文章-經典暗通道去霧
我的代碼-圖像去霧算法Matlab實現

三代透霧技術-光電透霧

光電透霧是結合上述兩種功能,通過機芯一體化通過內嵌的FPGA芯片和ISP/DSP進行運算處理實現彩色畫面輸出。一方面,該透霧技術可區分遠景、近景,霧氣濃淡等因素,選擇透霧級別,可實現區域效果最佳,不同於過去對畫面對比度整體的提高,且沒有延時。另一方面,芯片的高速運算必將產生噪聲點,夜間光照不足時影響尤爲突出,所以一體機芯普遍需要採用CCD傳感器和大光圈鏡頭,以達到良好的低照效果。它是目前市場上透霧效果最好的技術。

前兩種透霧技術各有千秋,卻也都存在一定的缺陷,且具有互補性,於是第三代透霧技術便將前兩代透霧技術進行融合,打造“光學+算法”的透霧技術,配置低照度性能更好的感光芯片和專門的透霧濾光片,同時配合光學透霧鏡頭增加了相應的算法透霧,成爲目前市場上透霧效果最好的技術。

參考文章

假透霧

這主要是通過人爲調節對比度、銳度、飽和度、亮度等數值,或做一些濾鏡切換裝置,讓圖像重點突出,從而改善主觀視覺效果。 缺點是不能對景物重新進行聚焦,難以滿足視覺體驗。
隨着工業的發展以及其對氣候的影響,霧霾越來越成爲一種常見的天氣現象,這對戶外應用的監控系統的畫面品質造成很大的影響。而去霧技術能夠從多個角度提升視頻監控的質量,可以用於各種有霧天氣條件的透霧處理;能明顯提升圖像的對比度、使圖像變通透、清晰;能夠顯著增強圖像的細節信息,使原來被隱藏的圖像細節被充分展示;能夠提升圖像的飽和度,使圖像色彩鮮豔活潑、生動,透霧處理後的圖像保持準確的色調、自然的外觀,因而獲得了良好的圖像質量與視覺感受

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