四面“霾”伏之下 透霧攝像機(jī)大有可為

　　12月的一天，網(wǎng)上不少網(wǎng)友發(fā)布北方城市室外PM2.5實(shí)測濃度數(shù)值。其中一位北京市海淀區(qū)網(wǎng)友用手持設(shè)備測量后數(shù)值竟高達(dá)2008微克/立方米。這種手持式設(shè)備檢測方法用的是“光散射”方法，即當(dāng)發(fā)光物體的光線打在顆粒物上，反射光和顆粒物大小呈一定關(guān)系，基于這一原理，手持式設(shè)備由一束光打在一團(tuán)氣上，產(chǎn)生的反射光強(qiáng)度，反算顆粒物的多少，再經(jīng)過一些方法的換算，得出PM2.5的質(zhì)量濃度。

　　顯然，在這種霧霾天氣里，基于光學(xué)原理采集圖像的監(jiān)控?cái)z像機(jī)也將大受天氣影響。如何能夠在惡劣的天氣中繼續(xù)保持監(jiān)控設(shè)備的可靠性呢? 在這樣的天氣里，透霧攝像機(jī)就大有可為了。

　　攝像機(jī)透霧技術(shù)分為光學(xué)透霧以及數(shù)字透霧。前者使用特殊鏡頭利用光學(xué)原理進(jìn)行濾波處理從而獲得較好圖像，后者則是通過軟件算法增強(qiáng)圖像。

　　光學(xué)鏡頭透霧

　　光學(xué)透霧原理是這樣的，在不可見光的范圍內(nèi)，有某種頻率特殊的光可以穿透霧氣，但是由于這種光線起波長不同，所以需要在攝像機(jī)上進(jìn)行處理，以達(dá)到對其聚焦的目的，同時(shí)還需要在攝像機(jī)上進(jìn)行從新設(shè)計(jì)，用來將這一頻率的不可見光進(jìn)行成像。由于捕捉出來的這種不可見光沒有對應(yīng)的可見光色彩圖，所以最終在后端呈現(xiàn)的圖像為黑白顏色。

　　過去CCTV鏡頭還處于300mm以下階段時(shí)，觀測距離一般限定在1公里以內(nèi)，這種應(yīng)用對天氣能見度的要求比較低，但是焦距已經(jīng)發(fā)展到750mm的今天，霧天對監(jiān)控圖像的影響就不得不引起我們的重視了。這種情況尤其是在高速公路、森林防火、油田監(jiān)控和離海面較近的港口碼頭等遠(yuǎn)距離監(jiān)控中尤為重要。這種環(huán)境往往更容易產(chǎn)生霧氣，使24小時(shí)不間斷監(jiān)控面臨新的挑戰(zhàn)。

　　針對這種情況，少數(shù)有設(shè)計(jì)、研發(fā)能力的廠商經(jīng)過努力開發(fā)出了具有透霧功能的鏡頭，并成功實(shí)現(xiàn)了成品上市。這種技術(shù)的出現(xiàn)，大大拓寬了視頻監(jiān)控的應(yīng)用范圍，并且是人類依靠聰明智慧戰(zhàn)勝自然環(huán)境的又一經(jīng)典案例。市場上少數(shù)廠商在不具備生產(chǎn)透霧鏡頭產(chǎn)品能力的情況下，使用普通的產(chǎn)品充當(dāng)透霧鏡頭來銷售，宣稱具有透霧功能，是極不負(fù)責(zé)任的行為。當(dāng)然，在實(shí)際測試中無法蒙混過關(guān)，最終擺脫不了被淘汰的命運(yùn)，但給lcd液晶屏圖對此功能有需求的用戶在產(chǎn)品選擇上制造了許多障礙和浪費(fèi)許多時(shí)間。

　　數(shù)字算法透霧

　　光學(xué)透霧技術(shù)雖然效果突出，但因?yàn)楣鈱W(xué)鏡頭價(jià)格居高不下，所以性價(jià)比往往不是很高。所以在商用、民用范圍內(nèi)很難普及，在這種情況下，很多企業(yè)推出了更為實(shí)惠的數(shù)字DSP處理技術(shù)，通過視頻分析算法來達(dá)到透霧功能，俗稱：數(shù)字透霧。

　　數(shù)學(xué)透霧則是通過攝像機(jī)ISP或者后端軟件上可實(shí)現(xiàn)，是基于人類視覺感知模型設(shè)計(jì)的后端圖像復(fù)原技術(shù)，并集合了多種圖像算法，是較為重要的一類圖像處理技術(shù)。目前已知的透霧算法大致可以分為兩大類：一種是非模型的圖像增強(qiáng)方法，通過增強(qiáng)圖像的對比度，滿足主觀視覺的要求來達(dá)到清晰化的目的;另一種是基于模型的圖像復(fù)原方法，它考察圖像退化的原因，將退化過程進(jìn)行建模，采用你想處理，以最終解決圖像的復(fù)原問題。數(shù)字透霧其優(yōu)勢是能有效提升視覺對比度，以低成本、易部署等特點(diǎn)，適宜廣泛應(yīng)用于城市監(jiān)控中，缺點(diǎn)是其效果受制于算法模型以及圖像處理芯片的性能。

　　數(shù)字透霧技術(shù)的出現(xiàn)大大拓寬了視頻監(jiān)控的應(yīng)用范圍，并且是人類依靠聰明智慧戰(zhàn)勝自然環(huán)境的又一經(jīng)典案例。目前市場上少數(shù)廠商在不具備生產(chǎn)透霧鏡頭產(chǎn)品能力的情況下，使用普通的產(chǎn)品充當(dāng)透霧鏡頭來銷售，宣稱具有透霧功能是極不負(fù)責(zé)任的行為。當(dāng)然，在實(shí)際測試中無法蒙混過關(guān)，最終擺脫不了被淘汰的命運(yùn)。

　　光學(xué)透霧與數(shù)字透霧的區(qū)別

　　未來趨勢

　　雖然數(shù)字透霧技術(shù)顯示出來的在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢比較大，但是它存在一個(gè)幾乎致命的缺陷：霧霾嚴(yán)重時(shí)無法還原丟失的信息。因?yàn)閿?shù)字透霧的成像原理，無論設(shè)備的圖像還原算法再先進(jìn)，也只能承載一部分圖像的缺失。一旦環(huán)境中霧霾濃度發(fā)生較大的變化，數(shù)字透霧的效果將不可控。換句話說：數(shù)字透霧技術(shù)環(huán)境適應(yīng)性遠(yuǎn)比光學(xué)透霧差，同時(shí)研發(fā)更先進(jìn)圖像還原算法的性價(jià)較低，最終造成數(shù)字透霧技術(shù)并不能一家獨(dú)大的局面。

　　同時(shí)：光學(xué)透霧一直以來在一些官方或者軍方場合：如森林防火、海事、邊防應(yīng)用廣泛，并在長時(shí)間的實(shí)際應(yīng)用歷史獲得了用戶的認(rèn)可。同時(shí)，光學(xué)透霧技術(shù)受限于高昂的攝像頭成本也無法在其他通用領(lǐng)域發(fā)展壯大。

　　最終而言：兩種透霧技術(shù)各有所長，各有縮短。以目前的技術(shù)而言，要完全達(dá)到100%的透霧效果，顯然不太現(xiàn)實(shí)。那么對于一般用戶而言，如何選擇適合自己的透霧技術(shù)，才是征服霧霾天氣的關(guān)鍵所在。