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抗雾霾透雾技能深度解析

2013年,雾霾成为年度关键词。这一年的1月,4次重雾霾笼罩30个省(区、市)。在北京,仅有5天不是雾霾天。有报告显示,中国最大的500个城市

2013年,“雾霾”成为年度要害词。这一年的1月,4次重雾霾笼罩30个省(区、市)。在北京,仅有5天不是雾霾天。有陈述显现,我国最大的500个城市中,只要不到1%的城市到达世界卫生组织引荐的空气质量标准,与此同时,世界上污染最严峻的10个城市有7个在我国。

  雾霾来势汹汹,一般在城市中尤为严峻,对视频监控体系提出了严峻考验,其首要影响有以下几个方面:

  1. 物体外表的反射光因为大气粒子的散射而发生衰减,形成物体成像的亮度削弱;

  2. 反射光经大气粒子前向散射作用参加其它像素点成像,导致图画含糊、分辨率下降;

  3. 部分大气粒子的粒径较大,在成像进程中成为噪声;

  4. 与成像无关的天然光经过大气粒子的散射,进入图画传感器参加成像,这种后向散射作用形成图画饱和度、对比度下降及色彩偏移。

  伴跟着我国雾霾气候的日益严峻,不少监控摄像机现已失去了其监控的作用,雾霾导致摄像机的监控间隔、图画明晰度下降,甚至导致车辆、人物等监控主体的要害细节信息丢掉,一旦发生事情,将很难取得有用信息,大大下降了视频监控体系的有用性。

  那么视频监控该怎么应对雾霾来袭呢?答案是透雾技能。望文生义,透雾技能便是在雾霾气候下,仍然能够穿透雾霾搅扰,让摄像机取得杰出的监控作用,不会影响监控间隔和图画明晰度。一般来说,透雾技能分为电子透雾(亦称数字透雾)和光学透雾(亦称物理透雾)两种。

  电子透雾是根据人类视觉感知模型规划的后端图画康复技能,经过ISP算法来修正画面、消除雾感,到达画面更通透的视觉作用;光学透雾使用近红外光成像,因为近红外光波长较长,在传达时受大气粒子搅扰较小,能穿透雾霾,然后出现明晰的图画细节。其实这两种透雾技能并非是应对雾霾气候而开发的新式技能,前期在森林、港口、码头号区域,因为常常简略起雾,早以经过透雾技能来完结远间隔的明晰监控。而跟着雾霾来袭,透雾技能逐步成为高端摄像机的标配技能,如宇视科技全系列室外使用的IPC均支撑电子透雾,而最高端的HIC5600系列又在此基础上全线支撑光学透雾。

  那么电子透雾和光学透雾这两者之间又有什么区别,各有什么优下风呢?

  电子透雾

  电子透雾选用的是可见光成像,并经过ISP算法来修正画面,现在ISP算法首要分为两大类:图画增强透雾技能和图画康复透雾技能。图画增强透雾技能不考虑图画降质原因,适用规划广,能有用地进步雾天图画的对比度,改进图画的视觉作用,但会发生更多的噪声,甚至形成更多图画细节的丢掉。图画康复透雾技能是研讨雾天图画降质的物理进程,并树立退化模型,反演退化进程,补偿退化进程形成的失真,以便取得原始图画的最优估量值,然后改进图画质量,这种办法针对性强,得到的去雾作用天然,处理的要害点及难点是模型中参数的估量。

  从电子透雾的算法解说中能够看出其优势在于:1、画面色彩得以保存;2、不会添加额定硬件本钱。

  但电子透雾的下风也很明显,首要因为可见光穿透才能弱,在遇到水汽、尘埃隔绝时会形成较大的散射,导致部分信息丢掉,此刻即便经过算法修正画面、消除雾感,也无法对丢掉的信息“从无到有”进行康复;此外,电子透雾根据不同的算法透雾作用各有不同,简略的算法在图画复原作用上有局限性,而杂乱的算法对硬件功用提出了更高的要求,并且就现在的图画复原技能全体水平而言,电子透雾只能使用在一般的雾气环境中,一旦雾霾浓度提高,电子透雾的作用就会大大下降。

  光学透雾

  天然光由波长不同的光波组合而成,人眼可见规划大致为390nm-780nm,称为可见光,而波长小于390nm的叫做紫外光,波长大于780nm的叫做红外光。不同波段的光因为波长的不同具有不同的特性,一般红外光因为具有较长的波长,在传达时受大气粒子搅扰影响较小,可穿透必定浓度的雾霭烟尘,摄像机能够使用这部分光线来完结穿透雾霾的监控。这便是光学透雾的原理。

  从原理可知光学透雾的优势在于红外光穿透才能强,不会丢掉监控主体的细节,图画更明晰。但其下风也存在:1、因为红外光没有对应的可见光色彩图,所以在监视器上出现的图画为是非色彩,所以不适用于有必要需求五颜六色图画的场所;2、光学透雾的要点在于截取近红外光成像,而这部分作业大都由镜头完结,而透雾镜头价格昂贵,过高的本钱大大约束了光学透雾在实践项目中的大规划使用。

  全新透雾技能

  从前文剖析能够看到,电子透雾和光学透雾互有优下风,并且互补。那么是否能够交融这两种透雾技能的优势,供给一种既经济又有用的透雾摄像机呢?

  答案是必定的。

  经过对各种波段光线透雾功用的详尽研讨,并剖析在不同浓度雾霾下测验收集的很多实验数据,终究结合监控透雾使用需求,宇视科技全新研制出内置光学透雾+电子透雾的双透雾功用网络摄像机H%&&&&&%5600系列。在近间隔或一般雾气环境中,该系列摄像机经过敞开电子透雾消除雾感,取得明晰、通透的五颜六色图画;一旦雾霾影响严峻时,敞开光学透雾,即便只装备了一般镜头,仍然能完结明晰的光学透雾作用,不会丢掉任何细节,并且因为内置光学透雾组件,相较于传统的光学透雾镜头计划大大下降了本钱,能够在安全城市等职业中大规划推行使用。因为可见光和红外光聚集面不一致,所以这款透雾摄像机还内置了主动后焦(ABF)设备,在形式切换后主动触发,以取得最为明晰的图画。

  未来趋势

  在实践使用中,电子透雾作为一种ISP图画复原技能,其丧命缺点在于雾霾严峻时无法复原丢掉的信息,这是其成像原理决议的,即便图画复原算法再先进,也无法改进。一旦环境中雾霾浓度改变,电子透雾的作用将不可控,也便是说电子透雾的环境适应才能弱,并且研制更先进图画复原算法的性价比并不高,因而笔者以为根据监控需求的电子透雾技能将逐步收敛。

  而光学透雾一直以来在森林防火、海事、边防中有使用,具有较长的实践使用前史,其作用得到用户的认可,仅仅受限于昂扬的本钱而无法在其他通用职业中大规划推行,跟着新技能的发生,本钱问题得到解决,信任其在各职业中的使用远景将会越来越大。

  而提高光学透雾作用除了摄像机本身图画处理才能的进一步提高,镜头、视窗等配套成像体系也应该对红外光具有更高的透过率,因而配套体系的完善甚至sensor的进一步晋级是光学透雾未来尽力的方向。

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