打開安防市場(chǎng)缺口透霧攝像機(jī)“秒殺”傳統(tǒng)攝像機(jī)

隨著季節(jié)的深入、大霧天氣的頻繁，視頻監(jiān)控再次進(jìn)入考驗(yàn)。特別是在交通、森林等領(lǐng)域，“霧”會(huì)造成有效視頻監(jiān)控距離大大縮短，使圖像變得模糊，嚴(yán)重的情況下圖像一片雪白，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)變得毫無(wú)用處，嚴(yán)重影響到城市安全。老生常談的透霧攝像機(jī)在這個(gè)時(shí)候顯得尤為重要。

霧霾天氣 透霧攝像機(jī)“噱頭”市場(chǎng)暴露

眾所周知，目前市面上的多款監(jiān)控?cái)z像機(jī)都具備防水、防霧、防爆功能，但這些僅僅只是針對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)本身而言。紅外監(jiān)控?cái)z像機(jī)的誕生解決了夜視監(jiān)控難題，寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的誕生解決了低照度監(jiān)控難題，當(dāng)面對(duì)霧霾天氣時(shí)，透霧攝像機(jī)的誕生又將這種極端天氣輕松搞定。

有人說攝像機(jī)可依靠透霧鏡頭將霧霾"過濾"，也有人說透霧的最核心在于圖像還原算法。由于透霧攝像機(jī)是近兩年才逐漸普及的產(chǎn)品，許多廠家都打著可透霧、透沙塵的噱頭招搖撞騙，其只不過是安裝一個(gè)濾鏡切換、改變圖像對(duì)比度。這種換湯不換藥的做法只不過是在濫竽充數(shù)。

一般而言，具備透霧功能的攝像機(jī)鏡頭必須具備三個(gè)要素：具有色差補(bǔ)償?shù)溺R頭、具備近紅外線靈敏度的CCD、黑點(diǎn)平拉伸的圖像處理器。出現(xiàn)濃霧天氣時(shí)，一般的可見光無(wú)法穿透霧氣，但是在近紅外波段，有一種名為“子彈光”的光線可以穿透霧氣，而這種光線就是我們實(shí)現(xiàn)透霧功能的關(guān)鍵。

不過，雖然透霧攝像機(jī)能夠輕松解決霧霾等極端天氣給城市監(jiān)控帶來(lái)的難題，但目前國(guó)內(nèi)真正掌握透霧攝像機(jī)技術(shù)的安防企業(yè)并不多，有些企業(yè)不過只是打著透霧的噱頭好讓自己的產(chǎn)品賣得好一些。

打開市場(chǎng)缺口 透霧攝像機(jī)能“兼顧”

長(zhǎng)期以來(lái)，紅外攝像機(jī)一度被人稱為全天候攝像機(jī)，但是卻因?yàn)殪F霾、積塵等原因達(dá)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(shí)際需求。透霧攝像機(jī)能夠清晰記錄圖像，廣泛應(yīng)用于這些領(lǐng)域，并得到用戶的高度好評(píng)。透霧攝像機(jī)中植入的寬動(dòng)態(tài)夜視增強(qiáng)功能，其實(shí)夜晚的光照條件遠(yuǎn)比白天復(fù)雜，動(dòng)態(tài)范圍不亞于銀行門口的室內(nèi)外的光照差異程度，夜晚要實(shí)現(xiàn)夜視圖像的寬動(dòng)態(tài)，用通常的白天寬動(dòng)態(tài)的處理方法存在局限性，比如2次曝光成像中的一張通常是1/50秒，可是在夜晚的低照度條件下1/50秒的曝光時(shí)間仍然不能得到正常圖像時(shí)，透霧DSP就需要增強(qiáng)了。

透霧攝像機(jī)采用夜視增強(qiáng)的方式來(lái)提升，智能電透霧是隨著攝像機(jī)DSP技術(shù)的發(fā)展而開發(fā)出的一種機(jī)型，暗處的照度實(shí)現(xiàn)整個(gè)圖像的寬動(dòng)態(tài)，再加上智能邊緣銳化智能視頻信號(hào)處理技術(shù)，是攝像機(jī)的DSP自動(dòng)偵測(cè)圖、伽馬值調(diào)整增色等智能處理得到其他技術(shù)所無(wú)可比擬的像的密度，自動(dòng)調(diào)整顏色對(duì)比度和亮度。因?yàn)榄h(huán)境因素引起變差的圖像得到糾正達(dá)到透霧的目的，普通夜視高清攝像機(jī)光線復(fù)雜時(shí)不能兼顧。

為滿足許多特定監(jiān)視攝像場(chǎng)景圖像增強(qiáng)的需求，使得攝像機(jī)在煙霧、雨霧、塵霧、霾、蒸汽、水汽、逆光、反光、弱光、眩光、強(qiáng)紅外光等環(huán)境下獲得理想的畫質(zhì)，透霧攝像機(jī)一般都融入數(shù)字寬域圖像增強(qiáng)技術(shù)。

透霧鏡頭

具備透霧功能的攝像機(jī)鏡頭，有三個(gè)要素：具有色差補(bǔ)償?shù)溺R頭、具備近紅外線靈敏度的CCD、黑點(diǎn)平拉伸的圖像處理器。

出現(xiàn)濃霧天氣時(shí)，一般的可見光無(wú)法穿透霧氣，但是在近紅外波段，有一種名為“子彈光”的光線可以穿透霧氣，而這種光線就是我們實(shí)現(xiàn)透霧功能的關(guān)鍵。

一般的攝像機(jī)鏡頭，透過光譜的中心波長(zhǎng)在500~600MM之間，而為了保證這種紅外光的透過率，透霧攝像機(jī)的鏡頭必須在780~900MM之間。因此，很多透霧鏡頭采用了多層鍍膜技術(shù)，讓500~900MM波段的透過率達(dá)到80%以上，最終實(shí)現(xiàn)透霧效果。這種透霧方式，俗稱為物理透霧。

采用這種方式雖然可以達(dá)到真正的透霧效果，但是昂貴的鏡頭不適用于大多數(shù)環(huán)境。研究人員為了降低成本，把這項(xiàng)技術(shù)直接移植到了攝像機(jī)上，用非透霧攝像機(jī)搭配透霧攝像機(jī)的方式壓縮成本，同時(shí)畫面也有不錯(cuò)的效果。

視頻增強(qiáng)算法

Retinex算法(視網(wǎng)膜”Retina”和大腦皮層”Cortex”的縮寫)是基于人類視覺系統(tǒng)感知以及拍攝物體顏色、亮度的一種模型算法。

Retinex算法的理論基礎(chǔ)就是將原始圖像看成是由照射圖像和物體反射屬性組成，照射光圖像直接決定一幅圖像中像素能夠達(dá)到的動(dòng)態(tài)范圍，物體反射屬性決定了圖像的內(nèi)在性質(zhì)，因此，在原始圖像中去除或降低照射圖像的影響從而保留本質(zhì)的反射屬性是Retinex理論的基本思想。與其它圖像增強(qiáng)方法相比，Retinex算法具有銳化、顏色恒常性、動(dòng)態(tài)范圍壓縮大、色彩逼真度高等特點(diǎn)。

Retinex算法基于DSP的嵌入式硬件結(jié)構(gòu)，能自動(dòng)適應(yīng)PAL制和NTSC制式視頻圖像。并具有極低的延遲，延遲時(shí)間不超過一幀，即PAL制視頻延遲40ms，NTSC制式視頻延遲33ms。同時(shí)，它還支持全屏增強(qiáng)和局部窗口增強(qiáng)，局部增強(qiáng)窗口大小和位置可動(dòng)態(tài)調(diào)整。

影像信號(hào)處理器

在視頻采集過程中，前端所要求的是把CCD或CMOS感光傳感器所采集的影像經(jīng)過視頻接口采集，然后通過ISP進(jìn)行成像處理，其中需要有“自動(dòng)曝光(AE)”、“自動(dòng)白平衡(AWB)”和“自動(dòng)聚焦(AF)”處理，統(tǒng)稱為(3A)。那么前端需要有3A柱狀圖分析，而統(tǒng)計(jì)信息則經(jīng)由ISP中的H3A單元處理;由于考慮到鏡頭的畸形效果，因此需要LCD處理;為適應(yīng)成像過程的高速相應(yīng)，所謂IMCOP的影像性處理器和IPIPE影像流水處理單元也是必不可少的。這三個(gè)部分都存在于ISP中，同時(shí)集成的還有OSD以支持屏幕圖文顯示。并不是所有ISP都可以輕易地把人臉檢測(cè)功能集成進(jìn)來(lái)，而部分企業(yè)開發(fā)的ISP還有透霧功能，能有效地支持了智能應(yīng)用?？梢郧逦€原霧氣、陰霾、雨雪、沙塵暴等天氣下的圖像效果。

“兼顧”之余 透霧攝像機(jī)實(shí)際數(shù)量仍有限

因?yàn)橹苯永每纱┩胳F靄的近紅外波段光線進(jìn)行成像，光學(xué)透霧雖然只能得到黑白監(jiān)控畫面，但是其成像效果突出，也已在海事、海洋有了不錯(cuò)的運(yùn)用;另一方面，受鏡頭高昂成本的限制，雖然近年來(lái)平安城市等大型項(xiàng)目甚至民用市場(chǎng)也出現(xiàn)了一定透霧需求，但是其實(shí)際數(shù)量仍有限。

與此同時(shí)，因?yàn)榧夹g(shù)方面已經(jīng)較為成熟，所以依靠鏡頭或說光學(xué)完成更好的透霧，就需要另辟蹊徑。因?yàn)槎唐趦?nèi)鏡頭對(duì)波長(zhǎng)的寬容度很難向1100nm以外延伸，但是如果不用兼顧可見光，在近紅外波段內(nèi)還可做到一定延伸，所以可以考慮在一套設(shè)備中加載兩套鏡頭。正常情況下使用可見光鏡頭，霧天則使用專門的透霧鏡頭，這樣既可保留可見光的彩色畫面，還可把透霧鏡頭的寬容度做的更好，并實(shí)現(xiàn)多畫面的對(duì)比監(jiān)控。