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雾霾天逆天的存在:透雾摄像机让世界更清晰

[日期:2016-03-25] 来源:CPS中安网  作者: [字体: ]

  近两年来,伴随城市的快速发展带来了一系列的环境污染,比如汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧等等,这些污染源混合便形成了“雾霾天气”。 在雾霾天气下,大部分视频监控系统所监控的图像色彩将会暗淡、其对比度也会变低,因此会导致一些重要目标的细节淹没在雾气中难以发现,这就会导致视频监控系统正常功能发挥受到影响。

  尽管雾霾这么严重,走在凛冽的寒风里可能都找不到回家的路了,但是交警系统为什么还在可持续创收呢?这个问题让很多司机百思不得其解。

  因此,今天小编带你来扒一扒交警的这款黑科技产品--透雾摄像机。

  一、透雾摄像机的透雾原理

  自然光由波长不同的光波组合而成,人眼可见范围大致为390nm-780nm,波长从长到短分别对应了红橙蓝绿青橙紫七种颜色,其中波长小于390nm的叫做紫外线,波长大于780nm的叫做红外线。雾气、烟尘等空气中的小颗粒对光线有阻挡作用,使光线反射而无法通过,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。而波长越长衍射能力越强,即绕过阻挡物的能力越强,而红外线因为拥有较长的波长,在传播时受气溶胶的影响较小,可穿过一定浓度的雾霭烟尘,实现准确聚焦,这就是光学透雾的依据。

  

  实现透雾的三个要素:

  在不可见光的范围内,有一频率的光可以穿透雾气,但是由于起波长不同,所以需要在摄像机上进行处理,以达到对其聚焦的目的,同时还需要在摄像机上进行从新设计,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。

  ( 1)具有色差补偿的镜头

  想要得到较好的透雾效果,镜头的设计至关重要。为了保证可见光成像系统透雾前后都能得到理想的图像,镜头必须保证在可见光和近红外波段都有很高的透过率,且两个波段切换过程中对色差进行修正保证切换后不需要再调节焦距。

  普通镜头透过光谱的中心波长在500~600 m之间,透雾系统中的镜头需要在500~600 nm与780~900 nm都能得到很高的透过率,因此镜头采用了多层镀膜技术,将镜头500~900衄波段的透过率全大于80%。从原理上,自然是可利用的近红外波段越宽越好,但是受限于镜头光路设计的难度与CCD的感光能力,目前安防业内的镜头已知能利用的最长红外波段为1100nm。

  (2)近红外灵敏度高的CCD

  光谱从可见光波段至近红外波段频响曲线都好的超高灵敏度CCD摄像机是优良系统的必要条件,这样只用一台摄像机,通过变换滤光片的方法,便可达到可见光波段和近红线波段的分开使用,以利于用可见光波段来提高图像的清晰程度和利用近红外波段穿透薄雾的本领来增加观察距离的目的。

  (3)黑电平拉伸的图像处理

  海洋和城市上空水蒸气和固体微粒的散射造成了能见距离内远处的色彩平淡、灰暗和白光远距离成像超越不了能见距离,滤光镜的使用无疑起了不小的作用,但要达到人们对远距离观察图像越清晰越好,距离越远越好的使用要求。必须采用电子处理技术,进一步将这个由散射引起的像灰白色薄膜干扰信号滤掉,再把有用的白光或黑白信号进行处理,便能获得远距离物体的优良图像信号。

  二、透雾技术主要分为四种:

  光学透雾

  一般的可见光无法穿透云雾和烟尘,但近红外线可以穿透一定浓度的雾霭烟尘,光学透雾就利用近红外线可以绕射微小颗粒的原理,实现准确快速聚焦。技术的关键主要在镜头和滤光片。 通过物理的方式,利用光学成像的原理提升画面清晰度。缺点是只能得到黑白监控画面。

  算法透雾

  算法透雾技术,也称为视频图像增透技术,一般指将因雾和水气灰尘等导致朦胧不清的图像变得清晰,强调图像当中某些感兴趣的特征,抑制不感兴趣的特征,使得图像的质量改善,信息量得到增强。

  光电透雾

  光电透雾是结合上述两种功能,通过机芯一体化通过内嵌的FPGA芯片和ISP/DSP进行运算处理实现彩色画面输出。一方面,该透雾技术可区分远景、近景,雾气浓淡等因素,选择透雾级别,可实现区域效果最佳,不同于过去对画面对比度整体的提高,且没有延时。另一方面,芯片的高速运算必将产生噪声点,夜间光照不足时影响尤为突出,所以一体机芯普遍需要采用CCD传感器和大光圈镜头,以达到良好的低照效果。它是目前市场上透雾效果最好的技术。

  假透雾

  这主要是通过人为调节对比度、锐度、饱和度、亮度等数值,或做一些滤镜切换装置,让图像重点突出,从而改善主观视觉效果。 缺点是不能对景物重新进行聚焦,难以满足视觉体验。

  三、结语

  随着工业的发展以及其对气候的影响,雾霾越来越成为一种常见的天气现象,这对户外应用的监控系统的画面品质造成很大的影响。而去雾技术能够从多个角度提升视频监控的质量,可以用于各种有雾天气条件的透雾处理;能明显提升图像的对比度、使图像变通透、清晰;能够显著增强图像的细节信息,使原来被隐藏的图像细节被充分展示;能够提升图像的饱和度,使图像色彩鲜艳活泼、生动,透雾处理后的图像保持准确的色调、自然的外观,因而获得了良好的图像质量与视觉感受。

  此外,小编也温馨提示一下开车的朋友们,千万别想在雾霾天气浑水摸鱼,就算天气恶劣,依旧抵挡不住交警系统那颗敬业的责任心啊。

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