安防行业监控摄像机的四大透雾技术

背景

随着人类对自然的过度开发,环境问题日益凸显,近年来新增的问题之一则是雾霾的出现,雾霾对视频监控系统提出了严峻考验,主要表现在几个方面:物体表面的反射光由于大气粒子的散射而产生衰减,造成物体成像的亮度减弱,图像色彩暗淡;反射光经大气粒子前向散射作用参与其它像素点成像,导致图像模糊、分辨率下降;部分大气粒子的粒径较大,在成像过程中成为噪声,成像上布满糙点;与成像无关的自然光经过大气粒子的散射,进入图像传感器参与成像,造成图像饱和度、对比度降低及色调偏移,一些重要目标的细节更是难以辨识。

透雾技术主要分为四种:

一代透雾技术-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,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。

透雾镜头是指在红外光领域的长波长光线(700nm-950nm)的透过率非常高,且同时具备能控制这种高波长光线成像面(摄像机CCD靶面)功能的镜头.通过将这种镜头与高性能日夜两用摄像机配套使用,即使在雾气,灰尘,烟雾,小雨等可见光(彩色图像)环境中,普通镜头只能得到模模糊糊画面,有效观察距离大大缩短的恶劣条件下,也可拍摄到非常清晰,高对比度的黑白影像,提升远距离观察效果.
利用近红外光线可绕射微小颗粒原理,在薄雾天气采用近红外滤色片、镀膜技术及电子图像增强技术,能穿透薄雾.监控距离达到能见度的1.5倍以上,远距离全天候安全监控不再有盲点。

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。

参考文章

二代透雾技术-数字透雾(算法)

为了弥补光学透雾的黑白成像,实现更好的透雾效果,同时减低成本,不少厂商为了进入民用市场开始进一步在透雾技术上做文章,从而出现了第二代透雾技术数字透雾。与光学透雾实现原理不同,数字透雾主要是通过对图像的二次处理,是一种算法矫正,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。数字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。采用算法透雾技术能够保留图像的原来色彩,在光学透雾的基础上大幅提升图像透雾效果。

我的文章-经典暗通道去雾
我的代码-图像去雾算法Matlab实现

三代透雾技术-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。

前两种透雾技术各有千秋,却也都存在一定的缺陷,且具有互补性,于是第三代透雾技术便将前两代透雾技术进行融合,打造“光学+算法”的透雾技术,配置低照度性能更好的感光芯片和专门的透雾滤光片,同时配合光学透雾镜头增加了相应的算法透雾,成为目前市场上透雾效果最好的技术。

参考文章

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。
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

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最后修改:2020 年 07 月 07 日
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