透雾摄像机详解

2014-03-28 21:03:51来源: 安防知识网 关键字:摄像机

    雾气缭绕在几年前给人就是一种世外桃源的感觉,浪漫无比,适合表白。然而在我们今天看来,这种景象危害度直逼二手烟!近一年来,雾霾侵袭我国各大城市已变得寻常,尤其是我大国都,雾霾笼罩城市各个角落,对各种厂商的监控摄像机造成了更大的影响。与此同时,世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。2014年1月4日,国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报。应对这种现象,带有透雾功能的摄像机也就成为了这个雾霾时代的监控必备。

 
  雾霾,雾和霾的统称,常见于城市。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,多出现于秋冬季节,是近地面层空气中水汽凝结的产物。雾的存在会降低空气透明度,使能见度恶化。霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的。它也能使大气浑浊,视野模糊并导致能见度恶化。

  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。

  在雾霾天气中的视频监控设备主要会受到以下三个方面的影响:

  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,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。

  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。

  电子透雾监控摄像机图像处理方式

  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。

关键字:摄像机

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2014/0328/article_6950.html
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