穿越迷霧 透霧攝像機的技術(shù)解析及應用

　　何為透霧攝像機，其主要功能與普通攝像機有什么差異化特征?

　　顧名思義，透霧攝像機就是能穿透迷霧，采集到清晰圖像的攝像機。但這個(gè)“透霧”從實(shí)際應用來(lái)講，也可以透灰塵，透水汽，透細小的障礙物(比如透明罩的輕微臟污和雨水)等。普通攝像機在這些惡劣的環(huán)境下圖像質(zhì)量會(huì )大幅下降甚至無(wú)法采集監控目標的影像，透霧攝像機在這些場(chǎng)合往往能大顯身手。

　　透霧攝像機的歷史淵源出自何時(shí)?

　　透霧攝像機是近年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的一個(gè)專(zhuān)業(yè)攝像機，最早的透霧系統只有電子部分，準確講是圖像優(yōu)化處理系統，主要由后端PC對模糊的圖像進(jìn)行有限的優(yōu)化處理，再現現場(chǎng)。隨著(zhù)DSP技術(shù)的發(fā)展，人們又把以前在PC上的圖像優(yōu)化系統做成單一的運行程序固化到DSP芯片上，這就是所謂的數字透霧了，因為單純的數字透霧不會(huì )改變色彩，也叫彩色透霧。這是透霧攝像機的萌芽，但這時(shí)的攝像機對圖像的改善是非常有限。后來(lái)隨著(zhù)對光學(xué)系統的不斷探索，科學(xué)家發(fā)現不同波長(cháng)的光在霧中的穿透能力不同，研究人員把這個(gè)特性應用到鏡頭上，通過(guò)有選擇性的讓某些特殊波段的光透過(guò)，得到了比普通鏡頭更好的成像質(zhì)量，于是透霧鏡頭誕生了，但透霧鏡頭的價(jià)格很高，為了降低成本，研究人員把這個(gè)光學(xué)系統移植到攝像機上，從此，普通的非透霧鏡頭只要搭配透霧攝像機使用也可以達到不錯的成像質(zhì)量，這就是普通透霧攝像機的由來(lái)。但此時(shí)，透霧攝像機相對普通攝像機仍是非常昂貴，同時(shí)操作的不便利讓普通用戶(hù)望而卻步，從此透霧攝像機發(fā)展遭遇瓶頸，停滯不前。直到Anyvision公司推出全自動(dòng)智能透霧技術(shù)才打破悶局，開(kāi)始將透霧系統普及化。

　　各品牌推出的透霧攝像機在結構與功能上有什么差異?

　　現在各大廠(chǎng)商推的透霧攝像機主要從透霧鏡頭演變而來(lái)，結構功能上的區別不大，單純從透霧的圖像質(zhì)量來(lái)說(shuō)也大同小異，一般來(lái)說(shuō)主要包括數字圖像增強系統和光學(xué)圖像處理系統，但這兩個(gè)系統是單獨運行的，彼此并不影響，因此絕大多數的透霧攝像系統招標時(shí)往往注明要有RS485遠程控制功能。這意味著(zhù)管理員必須每時(shí)每刻關(guān)注監視器圖像的變化，當由一個(gè)人管理一個(gè)廣大的監控區域時(shí)(多路圖像)就更加尷尬，因為人的視線(xiàn)無(wú)法同時(shí)關(guān)注多個(gè)監視器的細節，從而導致很多時(shí)候重要畫(huà)面的缺失。有些管理員為了偷懶干脆24小時(shí)開(kāi)啟透霧模式，但因為透霧攝像機的光學(xué)特性，此時(shí)色彩幾乎完全丟失，對于某些客戶(hù)來(lái)說(shuō)，這也是無(wú)法接受的。這個(gè)尷尬的局面直到Anyvision的全自動(dòng)智能型透霧攝像機推出才被打破。Anyvision創(chuàng )造性的給透霧攝像機增加了一個(gè)系統—智能圖像分析系統，并且對迷霧、臟污、雨水等各種現實(shí)環(huán)境進(jìn)行大量的實(shí)際采樣并進(jìn)行仿真模擬，采用模糊智能圖像分析算法，對圖像進(jìn)行分析判定，再結合高性能DSP，將透霧攝像機難掌握、難操作，透霧效果不佳等弊病一掃而光。

　　在實(shí)際運用中，Anyvision的全自動(dòng)智能型透霧攝像機只要在初次安裝時(shí)根據現場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行簡(jiǎn)單的調試，即可馬上投入使用。并且運行穩定。由于采用全自動(dòng)透霧模式，攝像機會(huì )自動(dòng)分析圖像是否有霧或水汽、灰塵、臟污等異常并實(shí)時(shí)開(kāi)啟預先設定的透霧模式，并且把數字圖像增強系統和光學(xué)透霧系統進(jìn)行智能聯(lián)動(dòng)，保證圖像的清晰透徹。從此，監控管理員無(wú)需再24小時(shí)死盯屏幕，大大解放了人力，讓實(shí)際監控效率一下提高了幾個(gè)級別。

　　透霧攝像機的應用前景在哪里?有多大?

　　應用方面最早主要在軍方，它彌補了熱成像系統的局限性，用清晰透徹的畫(huà)面及完美的成像現場(chǎng)細節，贏(yíng)得了軍方的青睞。隨著(zhù)環(huán)保意識崛起，許多國家對森林及水文監控系統的重視，透霧攝像機得到了一個(gè)非常合適的應用場(chǎng)合，開(kāi)始迅猛發(fā)展。

　　透霧攝像機目前廣泛運用在森林防火，水文監控，海岸監控，邊防，戰場(chǎng)偵查瞭望，油田礦場(chǎng)，港口、城市監控，道路監控，航空航天等場(chǎng)合。隨著(zhù)現代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及成本的不斷降低，透霧攝像機將會(huì )更多的運用到民用市場(chǎng)，比如交通工具的主動(dòng)安全防御。未來(lái)透霧功能將會(huì )成為像超寬動(dòng)態(tài)功能一樣應用廣泛的功能。

　　市場(chǎng)上“真透霧”與“假透霧”攝像機有什么區別?

　　由于數字透霧和光學(xué)透霧的成本還有成像質(zhì)量都有巨大的差別，一些不良廠(chǎng)商渾水摸魚(yú)，隨便做個(gè)濾鏡切換裝置，稍改下DSP的灰度、對比度，然后盜用一段別家的錄像文件就當透霧攝像機賣(mài)。這樣的攝像機往往只是濫竽充數，Anyvision全自動(dòng)智能透霧技術(shù)的出現，因為仿真算法復雜，技術(shù)門(mén)檻高，從某種程度上說(shuō)打擊了不良廠(chǎng)商的低劣模仿行為。

　　透霧攝像系統應用當中的誤區與注意事項

　　誤區一，盲目追求大尺寸圖像傳感器

　　現在一般說(shuō)透霧攝像機，標書(shū)里動(dòng)輒要1/2CCD,其實(shí)從透霧成像質(zhì)量來(lái)說(shuō)，大尺寸的1/2CCD和小尺寸的1/3CCD沒(méi)有任何不同。一般來(lái)講，除非甲方硬性要求夜晚不能使用紅外照明系統，否則大尺寸CCD從成本考量沒(méi)有任何優(yōu)勢，從夜視性能來(lái)講，沒(méi)有紅外照明系統的大尺寸透霧系統遠遠不如帶有紅外照明系統的小尺寸成像系統。另外還必須注意的是，同樣焦距的鏡頭，采用1/3英寸的圖像傳感器有效監控距離遠遠超過(guò)采用1/2圖像傳感器的有效監控距離，這對于必須監控廣大范圍的透霧系統來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。如下圖所示：

　　由此可以得出以下公式：(單位mm)

　　假設采用750mm的鏡頭，監控目標寬度為10M即1000mm,代入公式計算后我們將得出以下結果：(單位mm)

　　通過(guò)上表我們可以看到差別是巨大的，必須明確的是這個(gè)只是監控半徑，如果配合云臺系統，差距還將倍增。因此根據自身的需求，選擇理性合適的系統，不僅能有效降低TCO(整體擁有成本)，還能大幅提高監控系統的運營(yíng)效率。系統集成商如果善加利用，將會(huì )大大提高項目利潤率，同時(shí)提高客戶(hù)滿(mǎn)意度。

　　誤區二，必須RS485遠程控制

　　老式的透霧系統由于無(wú)法主動(dòng)分析視頻，因此只能由人工來(lái)判定是否需要開(kāi)啟透霧模式，為了保護既得利益，因此許多標書(shū)里指明必須此功能。實(shí)際上在A(yíng)nyvision全自動(dòng)智能透霧系統里，此功能已成為雞肋，因為太煩瑣，根本沒(méi)人會(huì )使用。

　　誤區三，必須搭配電動(dòng)三可變鏡頭

　　這是項目投標過(guò)程中標書(shū)撰寫(xiě)者所設置的陷阱，說(shuō)到這個(gè)我們必須了解下什么是電動(dòng)三可變，什么是電動(dòng)兩可變。從字面上理解似乎電動(dòng)三可變要多一變，其實(shí)不然，電動(dòng)兩可變鏡頭少的那一變指的是光圈人工遠程手動(dòng)控制，改成了攝像機現場(chǎng)自動(dòng)控制，也就是我們常說(shuō)的自動(dòng)光圈。說(shuō)到這里，廣大用戶(hù)應該明白誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣了，畢竟，誰(shuí)有耐心一天到晚去調整光圈?最終的結果必然是放棄使用該功能而使用攝像機電子快門(mén)，但電子快門(mén)的曝光的反應畢竟是不如自動(dòng)光圈的。

　　誤區四，必須視頻鏡頭

　　視頻驅動(dòng)的鏡頭相對DC驅動(dòng)效果確實(shí)不錯，但我們必須明白為啥視頻驅動(dòng)會(huì )比DC驅動(dòng)好的原理。視頻驅動(dòng)鏡頭上一般有兩個(gè)電位器，分別調整圖像的平均值和峰值，這樣，當畫(huà)面光線(xiàn)亮度不均勻，反差較大時(shí)，能夠根據用戶(hù)的設定達到一個(gè)合適的閥值。而DC驅動(dòng)鏡頭沒(méi)有這個(gè)電路，自然在這種情況下會(huì )過(guò)曝或過(guò)暗，有時(shí)還會(huì )產(chǎn)生不穩定的呼吸現象，圖像忽明忽暗。特別是在道路監控領(lǐng)域，這種情況更加普遍。(夜晚的車(chē)燈造成畫(huà)面亮度極度不均勻)Anyvision的全自動(dòng)智能透霧攝像機從設計開(kāi)始就考慮了這個(gè)問(wèn)題，在DSP中集成了峰值調整(也叫光峰抑制或強光抑制)算法，由于采用了高速DSP，反應更加迅速。從此搭配更加常規、也更加便宜的DC驅動(dòng)鏡頭也能在戶(hù)外甚至在夜晚的高速公路上采集高質(zhì)量的圖像。

　　注意事項：必須搭載優(yōu)秀的IR對應矯正鏡頭

　　由于透霧與非透霧模式所采用的光譜完全不同，普通鏡頭切換透霧模式會(huì )造成后焦點(diǎn)偏移導致圖像模糊，應搭載優(yōu)秀的全波段IR對應矯正鏡頭補償后焦偏移量，保證成像清晰。

　　根據透霧攝像機現在的技術(shù)現狀，未來(lái)該類(lèi)型機器的發(fā)展趨勢是什么?

　　自從Anyvision的全自動(dòng)智能透霧攝像機誕生，現代透霧攝像機技術(shù)已經(jīng)基本成熟，未來(lái)的發(fā)展主要來(lái)自以下幾個(gè)領(lǐng)域：

　　透霧成像質(zhì)量的進(jìn)一步提升：現在的透霧攝像機還只能穿透薄霧，對濃霧及厚的云層仍然無(wú)法穿透，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，新的算法、新的零部件將帶來(lái)性能的進(jìn)一步提升。

　　透霧攝像機市場(chǎng)的細分：未來(lái)應對不同的客戶(hù)將會(huì )有不同的特殊透霧攝像機，比如應用在快球上的一體化透霧攝像機(可大大降低快球表面清潔的維護量，Anyvision已經(jīng)研發(fā)成功)。高清透霧攝像機、微型透霧攝像機等。透霧攝像機的家族成員將會(huì )越來(lái)越多。下面的幾張圖片是Anyvision的透霧一體攝像機和SONY480一體機對比的效果圖。左邊為Anyvision，右邊為SONY。

　　應用普及化：隨著(zhù)成本的不斷降低，民用市場(chǎng)將被啟動(dòng)，那時(shí)透霧攝像機將迎來(lái)更大的增長(cháng)。