2011年11月以來，PM2.5、霧霾成為每個人生活中最熱門的關鍵詞之一。幾年來，霧霾越發(fā)嚴重，今年從入秋開始，霧霾便再度襲來，迅速蔓延至中國的大塊版圖，成為影響人們身心健康和工作生活的一大問題。在霧霾籠罩下，導致普通監(jiān)控攝像機難以看清和識別建筑、人臉、車牌等實物，對于城市治安和交通管治等工作存在隱患，為了彌補視頻監(jiān)控在大霧天中成為“近視眼”，攝像機必須支持透霧技術。
■ 文/焦盛元
今年“兩會”上，霧霾治理成為提及頻度最高的熱點之一。代表委員們認為，政府應進一步加強防治力度，更加注重運用市場和法治手段，促進企業(yè)更好地履行社會責任，全社會“同呼吸、共奮斗”，形成合力，以切實的成效保護和改善生態(tài)環(huán)境、造福全體人民。
大力治霾已上升至國家政策高度，然而效果卻收效甚微。自10月以來，華北中南部、黃淮、江淮中東部、江南東北部、東北地區(qū)中部及四川盆地等地相繼出現(xiàn)輕到中度霾天氣，局地重度霾，其中北京、天津、河北中南部、山東西部等地PM2.5值屢次爆表，達到重度污染。
霧霾對視頻監(jiān)控的影響
隨著人類對自然的過度開發(fā)，環(huán)境問題日益凸顯，近年來新增的問題之一則是霧霾的出現(xiàn)，霧霾對視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出了嚴峻考驗，主要表現(xiàn)在幾個方面：物體表面的反射光由于大氣粒子的散射而產(chǎn)生衰減，造成物體成像的亮度減弱，圖像色彩暗淡;反射光經(jīng)大氣粒子前向散射作用參與其它像素點成像，導致圖像模糊、分辨率下降;部分大氣粒子的粒徑較大，在成像過程中成為噪聲，成像上布滿糙點;與成像無關的自然光經(jīng)過大氣粒子的散射，進入圖像傳感器參與成像，造成圖像飽和度、對比度降低及色調偏移，一些重要目標的細節(jié)更是難以辨識。
霧霾來襲，視頻監(jiān)控如何對抗?答案是透霧技術。這種情況之下，就需要攝像機具備“透視”的功能，撥開云霧，還原始真。
發(fā)展歷程：透霧技術呈階段式發(fā)展
一般而言，透霧技術分為數(shù)字透霧(亦稱算法透霧)和光學透霧(亦稱物理透霧)兩種。然而，數(shù)字透霧和光學透霧互有優(yōu)劣勢，并且互補。因此，目前出現(xiàn)了能夠融合這兩種透霧技術的優(yōu)勢，“光學+算法”透霧技術為攝像機同時兼?zhèn)浣?jīng)濟實用的功能。
光學透霧：第一代透霧技術
據(jù)杭州海康威視數(shù)字技術股份有限公司技術支持工程師姚靜介紹，透霧監(jiān)控需求最早出現(xiàn)在海事邊防等國防應用，一開始相關產(chǎn)品都只在透霧鏡頭上做研究，研發(fā)了一種光學透霧技術，也就是我們通常所說的第一代透霧技術。浙江大華技術股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理遲陽解釋，光學透霧的依據(jù)是霧氣、煙塵等空氣中的小顆粒對光線有阻擋作用，使光線反射而無法通過，所以只能接收可見光的人眼是看不到煙塵霧氣后面的物體的。而波長越長，衍射能力越強，即繞過阻擋物的能力越強，而紅外線因為擁有較長的波長，在傳播時受氣溶膠的影響較小，可穿過一定濃度的霧靄煙塵，實現(xiàn)準確聚焦，從而呈現(xiàn)清晰的圖像細節(jié)。
數(shù)字透霧：第二代透霧技術
為了彌補光學透霧的黑白成像，實現(xiàn)更好的透霧效果，同時減低成本，不少廠商為了進入民用市場開始進一步在透霧技術上做文章，從而出現(xiàn)了第二代透霧技術數(shù)字透霧。與光學透霧實現(xiàn)原理不同，數(shù)字透霧主要是通過對圖像的二次處理，是一種算法矯正，而光學透霧是通過物理的方式，通過光學成像的原理提升畫面清晰度。
天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司產(chǎn)品總監(jiān)郭輝說到，數(shù)字算法透霧可根據(jù)物理上霧霾的形成模型，通過局部區(qū)域灰白程度判斷霧霾的濃度，從而復原出清晰的無霧霾圖像。采用算法透霧技術能夠保留圖像的原來色彩，在光學透霧的基礎上大幅提升圖像透霧效果。
光學+算法：第三代透霧技術
前兩種透霧技術各有千秋，卻也都存在一定的缺陷，且具有互補性，于是第三代透霧技術便將前兩代透霧技術進行融合，打造“光學+算法”的透霧技術，配置低照度性能更好的感光芯片和專門的透霧濾光片，同時配合光學透霧鏡頭增加了相應的算法透霧，成為目前市場上透霧效果最好的技術。光學+算法透霧，在原有光學透霧的基礎上使透霧效果得到進一步的提升，海康威視姚靜認為，“這種技術依賴于各大廠家透霧算法技術的不同，效果也有好壞”。天地偉業(yè)郭輝也表示，“安防廠商需要不斷改進自己的核心算法，才能夠真正掌握技術上的核心競爭力。”
實際應用：民用市場難入 但前景無限
透霧攝像機因其特殊性，彌補了熱成像系統(tǒng)的局限性，用清晰透徹的畫面及完美的成像現(xiàn)場細節(jié)，贏得了軍方的青睞，剛開始主要應用在軍方。后來隨著環(huán)保意識崛起，許多國家對森林及水文監(jiān)控系統(tǒng)的重視，透霧攝像機得到了一個非常合適的應用場合，開始迅猛發(fā)展，廣泛用于森林、江河、國境海岸、機場等地區(qū)。隨著我國平安城市建設力度的不斷加大，在城鎮(zhèn)道路、車載透霧、城鎮(zhèn)取水口等地方也有廣泛的應用。
海康威視姚靜指出由“光學+算法”升級后的超級透霧技術，可用于多種戶外需要預防濃霧的場合，如高速公路、鐵路、航運、機場跑道等重要或事故易發(fā)區(qū)段;發(fā)電廠與電力傳輸設備、通訊基站等重點監(jiān)控區(qū)域;河道、港口、邊境、海事監(jiān)控、森林防火等觀察距離較長的監(jiān)控應用;中小學校園、城市廣場、旅游景區(qū)等。從應用的行業(yè)來看，包括交通、公安、航空、通訊、環(huán)保、水利、農(nóng)林牧漁，以及邊防等。
長期以來，紅外攝像機一度被人稱為全天候攝像機，但是卻因為霧霾、積塵等原因達不到人們的期望值。除具備基本功能外，如何在大霧環(huán)境下記錄高清圖像，成為這些行業(yè)用戶的實際需求。
在實際應用中，受制于技術的缺陷，透霧攝像機難以迅速進入民用市場。首先，光學透霧因其在紅外波段成像只能是黑白圖像，且這種透霧方式對鏡頭、濾波片等硬件設備的要求過高，造成成本太貴，想要在民用市場實現(xiàn)廣泛應用還需要時日;其次，算法透霧對于企業(yè)研發(fā)實力要求高，目前能夠實現(xiàn)這種圖像處理算法的廠家不是很多，造成市場上以次充好現(xiàn)象嚴重，打擊了消費者的購買欲望。“從市場經(jīng)濟的角度來看，該現(xiàn)狀對透霧攝像機的推廣十分不利”，大華股份遲陽對此表示擔憂。
但是，隨著近幾年霧霾持續(xù)出現(xiàn)，從時間上和范圍上不斷加深，且柴靜的《穹頂之下》紀錄片將霧霾問題推向社會，引起國家和群眾超高關注的連鎖反應。未來隨著用戶對監(jiān)控需求的不斷提升，透霧算法的不斷突破以及設備成本的下降，透霧攝像機以其良好的透霧效果將不斷贏得市場好評，隨之市場規(guī)模會不斷擴大，大華股份遲陽按照目前測算的結果，計算透霧攝像機每年會有超過10萬臺以上的市場需求。未來也將會朝著提高成像質量，朝著細分市場和民用市場不斷延伸。
透霧技術哪家強 廠商來PK
在實際透霧時，根據(jù)霧的成因、顆粒大小、濃度、密度的不同，透霧攝像機的監(jiān)控效果也各不相同，業(yè)界普遍認為一款具備透霧功能的攝像機鏡頭必須具備三個要素：具有色差補償?shù)溺R頭、具備近紅外線靈敏度的CCD、黑點平拉伸的圖像處理器。但考慮到市場和用戶，則需要從價格、用戶體驗方面進行考究。這也成為透霧攝像機無法廣泛使用的重要因素。關于透霧攝像機，a&s通過不斷的測評、檢測，基本對行業(yè)內的不同廠商的不同透霧攝像機有不少了解，并在不斷的測評中見證了透霧攝像機三個階段的發(fā)展。
?？低曉诩夹g上不斷突破，自主研發(fā)第三代“光學+算法透霧”技術：超級透霧，業(yè)界首創(chuàng)集成光學透霧、SSD透霧算法、自適應感應算法三位一體技術。
大華自從在攝像機中引入數(shù)字透霧技術后，一直保持著自己的特色，其產(chǎn)品支持自動和手動可調的方式來處理圖像的模糊情況。而在手動模式下，分別可對透霧強度、大氣模式可調，以增強“除霧”效果。
天地偉業(yè)攝像機就測試情況看，在操作層面上、處理的智能化程度非常高，無需過多的人為手動調節(jié)干預，即可實現(xiàn)良好的透霧應用。
結語
經(jīng)過多年的發(fā)展，視頻監(jiān)控已經(jīng)實現(xiàn)了從“看得見”走向“看得清”的道路，尤其是透霧技術的出現(xiàn)，為視頻監(jiān)控增添了“透視”的功能。隨著透霧技術的不斷發(fā)展，“光學+算法”透霧技術逐漸成為未來廠商不斷發(fā)力的大方向。作為安防行業(yè)潛力最大的技術之一，透霧技術將能在技術和應用上更進一步。
然而，市場的魚龍混雜，不斷充斥著“假透霧”“霧里看花”現(xiàn)象，用戶難以鑒別，也就“挑花了眼”。要想沖破霧霾，不再模糊，企業(yè)還需從算法上做突破，掌握透霧的核心算法，就能走在技術的最前端。
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作者：焦盛元
