全国雾霾，监控摄像头还能干活吗？说说摄像机透雾的那些事！

全国雾霾，监控摄像头还能干活吗？说说摄像机透雾的那些
事！
今天刷爆朋友圈的应该是这张图：（在北京第一高楼看雾霾来袭）
据环保部消息，本次重污染天气过程为今年入秋以来最严重污染过程，北京、天津、河北省石家庄、保定、邢台、邯郸、廊坊、衡水、唐山、沧州，山西省太原、临汾、晋中、运城，山东省德州、聊城、荷泽，河南省郑州、濮阳、新乡、安阳、焦作、鹤壁等23个城市空气质量可能连续4天达到重度及以上污染，且可能出现2天以上的严重污染，按规定从今天开始将启动重污染天气红色预警。

以上消息来自最近几天各大新闻报端报道的北方区的天气情况。

那叫一个惨啊。

如此惨烈的天气，那我们监控中的摄像机是啥情况呢？
人眼都看不到的地方，摄像机还在干活么？
如此雾霾天，好多人都笑谈对面红灯都看不到了，摄像机抓拍肯定没戏了吧。

非也，非也。

现在安防新技术，应对雾霾还是很有技术含量的！
至于雾霾是咋形成的，为啥这么厉害，这个不是咱要解决的问题，也不是咱能解决的问题。

但是雾霾的危害这个不言而喻，所以出门带好防护措施是很有必要的。

今天咱们就说说，摄像机透雾的那些事！到底有啥新技术能让监控摄像机看的更远看的更清晰！其实这就是我们说到的透雾摄像机的原理与应用。

先说说雾霾：
一般相对湿度小于80%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化
是霾造成的，相对湿度大于90%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是雾造成的，相对湿度介于80-90%之间时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是雾和霾的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。

再说说雾霾对视频监控设备的影响：
其实影响主要是以下三个方面：
一、反射光受到大气粒子的散射产生衰减，造成物体的对比度退化；
二、部分粒径较大的大气粒子遮挡像素点成像，导致图像细节丢失；
三、无关的自然光经过折射参与成像，造成图像饱和度、对比度降低
及色调偏移。

户外景物图像的对比度和颜色都会被改变或退化，使得图像中蕴含的许多特征被覆盖或变得模糊（你看到眼里的都是雾茫茫一片，当然色彩特征就会被覆盖或变得模糊啦），导致视频监控产品不能采集到清晰的现场图像，对平安城市的建设以及各类场所安全防范的实施和管理产生了严重影响。

因此安防市场对能够具有实时去雾功能的高清网络摄像机提出了需求。

视频监控设备（摄像机）的透雾技术：
摄像机的去雾技术可以分为物理去雾和数字去雾两种。

物理去雾即光学透雾主要由摄像机镜头实现，高清透雾镜头一般业内在大电动变倍镜头上才实现，价格昂贵，一般应用于港口、森林高点等场景。

数字去雾则是在摄像机或者后端软件上可实现，是一种基于人类视觉感知模型设计的后端图像复原技术，具有低成本、易部署等特点，适合广泛地推广应用于城市监控中。

镜头透雾技术
透雾原理表明，在不可见光的范围内，有一频率的光可以穿透雾气，根据波长不同需要对摄像机进行处理，以达到对其聚焦的目的,同时还需在摄像机上进行重新设计，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，所以呈现的图像为黑白色。

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，从而阻碍普通模式镜头从云雾、水气中得到正常、清晰的图像。

过去CCTV镜头还处于300mm以下阶段，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低，但在焦距已经发展到750mm的今天，大雾天气对监控图像的影响就不得不引起我们的重视了。

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具有透雾功能的镜头，并成功让成品上市。

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。

市场上多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，这在实际测试中是无法蒙混过关的，最终摆脱不了被淘汰的命运，但给LCD液晶屏图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
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。

以上说了这么多大部分都是理论上的，那么在安防实际当中产品是什么样子的呢？现在透雾摄像机发展到什么层次了呢？
接来下说说，透雾技术的发展：
第一代透雾技术
透雾监控需求最早出现在海事边防等，一开始只在透雾镜头上做研究，研发了一种光学透雾技术，也就是第一代透雾技术。

光学透雾采用针对红外波段成像特殊优化的镜头，通过滤光片对特定近红外波段光线进行截取，从而利用雾气中的红外光进行成像。

因为直接利用可穿透雾霭的近红外波段光线进行成像，光学透雾虽然只能得到黑白监控画面，但是其成像效果突出，已在海事有了不错的运用。

然而，由于镜头成本高昂，虽然近年来平安城市等大型项目甚至民用市场也出现了透雾需求，但是其实际数量仍有限。

第二代透雾技术
随着民用需求的不断增长，也为了更高性价比的透雾，厂家开始在摄像机视频图像增强技术上做研究，也就是现在安防监控市场上非常普遍的数字透雾摄像机。

数字透雾技术的第一个阶段——“浅透雾”阶段，这类方法通过调整传感器采集信息的分布，增强观测目标的色彩与细节，减少信息在后续处理中的损失，并提高了用户观测效果。

但这种透雾效果不明显，也称假性透雾。

目前很多安防厂家由于成本控制和技术限制，主要停留在“浅透雾”技术阶段。

但是，一部分用户不满足于对比度的提升，所以数字透雾摄像机进入了第二个阶段——“算法透雾”阶段，算法透雾可根据物理上雾霾的形成模型，通过局部区域灰白程度判断雾霾的浓度，从而复原出清晰的无雾霾图像。

算法透雾能够保留图像的原有色彩，同时能够在“浅透雾”的基础上大幅提升图像透雾效果。

第三代透雾技术
当下，部分厂家精益求精，市场上出现了第三代透雾技术。

除了使用低照度性能更好的感光芯片，甚至另辟蹊径在机器内部增加专门的透雾滤光片，而最主要的革新是配合光学透雾技术增加了相应的算法透雾，有人称之为“光学+算法透雾”，也有人称之为“双重透雾”。

双重透雾着力于在光学透雾的基础上集成透雾算法，在原有光学透雾的基础上使透雾效果得到进一步的提升，这种技术依赖于各大厂家透雾算法技术的不同，效果也有好坏。

由此看来，选择一台透雾设备，除了摄像机硬件本身(光学透雾)的能力，还需要比较各个品牌产品之间的“软实力”，也就是透雾算法上的优劣。

说了这么多透雾技术，那么透雾效果如何?
前面提到的透雾发展第三阶段“光学+算法透雾”，在黑白成像的光学透雾的基础上增加各家的透雾算法。

这种技术对安防厂家的要求非常高，产品在设计时，需要大量的实验论证，从多种方案中选择出
最合适的滤光片、镜头、传感器和特定的透雾算法组合，在保证了透雾效果的同时，需要避免出现图像噪声过大、清晰度下降的情况，从而得到震撼的透雾效果。

图光学+算法透雾原理示意图
现在有的厂家在第三代“光学+算法透雾”技术上独具创新——超级透雾，集成光学透雾、SSD透雾算法、自适应感应算法三位一体技术。

实现了自适应透雾算法可根据图像灰白程度判断雾霾浓度，在不同的透雾模式下可自动调节透雾等级：当浅雾时开启SSD算法透雾模式，根据雾的浓度，自动调节透雾程度，提升透雾效果，图像彩色;当浓雾时开启超级透雾模式，根据雾的浓度，自动调节透雾程度，增强透雾效果，图像黑白。

超级透雾可用于多种户外需要预防浓雾的场合，如高速公路、铁路、航运、机场跑道等重要或事故易发段;发电厂与电力传输设备、通讯基站等重点监控区域;河道、港口、边境、海事监控、森林防火等观察距离较长的监控应用;中小学校园、城市广场、旅游景区等。

从应用的行业来看，包括交通、公安、航空、通讯、环保、水利、农林牧渔，以及边防等。

透雾技术经过多年发展，经历了多个阶段，形成了以彩色透雾和黑白透雾两种不同的需求方向。

彩色透雾，以当下各大安防厂家竞争的“透雾算法”为核心关键;黑白透雾，则是以“光学透雾”为基础和典型代表，可增加透雾算法来达到更好的透雾效果。

为追求更好的透雾效果，最典型的做法是“光学+算法透雾”，在浓雾下依旧清晰成像。

透雾技术的发展也一直伴随着透雾算法的进步，可以说，安防厂家谁掌握了透雾的核心算法，谁就掌握了“雾霾天”下的核心竞争力。

近一两年雾霾天的增多，对各大安防厂商提供了不少的研究课题，就目前来看：雾霾天开车能违章这件事，也是不靠谱的！
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