穿越迷霧 透霧攝像機的技術(shù)解析及應(yīng)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“透霧”從實際應(yīng)用來講，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)量會大幅下降甚至無法采集監(jiān)控目標的影像，透霧攝像機在這些場合往往能大顯身手。

　　透霧攝像機的歷史淵源出自何時?

　　透霧攝像機是近年來才發(fā)展起來的一個專業(yè)攝像機，最早的透霧系統(tǒng)只有電子部分，準確講是圖像優(yōu)化處理系統(tǒng)，主要由后端PC對模糊的圖像進行有限的優(yōu)化處理，再現(xiàn)現(xiàn)場。隨著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(tǒng)做成單一的運行程序固化到DSP芯片上，這就是所謂的數(shù)字透霧了，因為單純的數(shù)字透霧不會改變色彩，也叫彩色透霧。這是透霧攝像機的萌芽，但這時的攝像機對圖像的改善是非常有限。后來隨著對光學(xué)系統(tǒng)的不斷探索，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)不同波長的光在霧中的穿透能力不同，研究人員把這個特性應(yīng)用到鏡頭上，通過有選擇性的讓某些特殊波段的光透過，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，但透霧鏡頭的價格很高，為了降低成本，研究人員把這個光學(xué)系統(tǒng)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。但此時，透霧攝像機相對普通攝像機仍是非常昂貴，同時操作的不便利讓普通用戶望而卻步，從此透霧攝像機發(fā)展遭遇瓶頸，停滯不前。直到Anyvision公司推出全自動智能透霧技術(shù)才打破悶局，開始將透霧系統(tǒng)普及化。

　　各品牌推出的透霧攝像機在結(jié)構(gòu)與功能上有什么差異?

　　現(xiàn)在各大廠商推的透霧攝像機主要從透霧鏡頭演變而來，結(jié)構(gòu)功能上的區(qū)別不大，單純從透霧的圖像質(zhì)量來說也大同小異，一般來說主要包括數(shù)字圖像增強系統(tǒng)和光學(xué)圖像處理系統(tǒng)，但這兩個系統(tǒng)是單獨運行的，彼此并不影響，因此絕大多數(shù)的透霧攝像系統(tǒng)招標時往往注明要有RS485遠程控制功能。這意味著管理員必須每時每刻關(guān)注監(jiān)視器圖像的變化，當由一個人管理一個廣大的監(jiān)控區(qū)域時(多路圖像)就更加尷尬，因為人的視線無法同時關(guān)注多個監(jiān)視器的細節(jié)，從而導(dǎo)致很多時候重要畫面的缺失。有些管理員為了偷懶干脆24小時開啟透霧模式，但因為透霧攝像機的光學(xué)特性，此時色彩幾乎完全丟失，對于某些客戶來說，這也是無法接受的。這個尷尬的局面直到Anyvision的全自動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系統(tǒng)—智能圖像分析系統(tǒng)，并且對迷霧、臟污、雨水等各種現(xiàn)實環(huán)境進行大量的實際采樣并進行仿真模擬，采用模糊智能圖像分析算法，對圖像進行分析判定，再結(jié)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。

　　在實際運用中，Anyvision的全自動智能型透霧攝像機只要在初次安裝時根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境進行簡單的調(diào)試，即可馬上投入使用。并且運行穩(wěn)定。由于采用全自動透霧模式，攝像機會自動分析圖像是否有霧或水汽、灰塵、臟污等異常并實時開啟預(yù)先設(shè)定的透霧模式，并且把數(shù)字圖像增強系統(tǒng)和光學(xué)透霧系統(tǒng)進行智能聯(lián)動，保證圖像的清晰透徹。從此，監(jiān)控管理員無需再24小時死盯屏幕，大大解放了人力，讓實際監(jiān)控效率一下提高了幾個級別。

　　透霧攝像機的應(yīng)用前景在哪里?有多大?

　　應(yīng)用方面最早主要在軍方，它彌補了熱成像系統(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。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(yīng)用場合，開始迅猛發(fā)展。

　　透霧攝像機目前廣泛運用在森林防火，水文監(jiān)控，海岸監(jiān)控，邊防，戰(zhàn)場偵查瞭望，油田礦場，港口、城市監(jiān)控，道路監(jiān)控，航空航天等場合。隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和遙感技術(shù)的不斷進步，以及成本的不斷降低，透霧攝像機將會更多的運用到民用市場，比如交通工具的主動安全防御。未來透霧功能將會成為像超寬動態(tài)功能一樣應(yīng)用廣泛的功能。

　　市場上“真透霧”與“假透霧”攝像機有什么區(qū)別?

　　由于數(shù)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，一些不良廠商渾水摸魚，隨便做個濾鏡切換裝置，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。這樣的攝像機往往只是濫竽充數(shù)，Anyvision全自動智能透霧技術(shù)的出現(xiàn)，因為仿真算法復(fù)雜，技術(shù)門檻高，從某種程度上說打擊了不良廠商的低劣模仿行為。

　　透霧攝像系統(tǒng)應(yīng)用當中的誤區(qū)與注意事項

　　誤區(qū)一，盲目追求大尺寸圖像傳感器

　　現(xiàn)在一般說透霧攝像機，標書里動輒要1/2CCD,其實從透霧成像質(zhì)量來說，大尺寸的1/2CCD和小尺寸的1/3CCD沒有任何不同。一般來講，除非甲方硬性要求夜晚不能使用紅外照明系統(tǒng)，否則大尺寸CCD從成本考量沒有任何優(yōu)勢，從夜視性能來講，沒有紅外照明系統(tǒng)的大尺寸透霧系統(tǒng)遠遠不如帶有紅外照明系統(tǒng)的小尺寸成像系統(tǒng)。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(jiān)控距離遠遠超過采用1/2圖像傳感器的有效監(jiān)控距離，這對于必須監(jiān)控廣大范圍的透霧系統(tǒng)來說至關(guān)重要。如下圖所示：

　　由此可以得出以下公式：(單位mm)

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

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

　　誤區(qū)二，必須RS485遠程控制

　　老式的透霧系統(tǒng)由于無法主動分析視頻，因此只能由人工來判定是否需要開啟透霧模式，為了保護既得利益，因此許多標書里指明必須此功能。實際上在Anyvision全自動智能透霧系統(tǒng)里，此功能已成為雞肋，因為太煩瑣，根本沒人會使用。

　　誤區(qū)三，必須搭配電動三可變鏡頭

　　這是項目投標過程中標書撰寫者所設(shè)置的陷阱，說到這個我們必須了解下什么是電動三可變，什么是電動兩可變。從字面上理解似乎電動三可變要多一變，其實不然，電動兩可變鏡頭少的那一變指的是光圈人工遠程手動控制，改成了攝像機現(xiàn)場自動控制，也就是我們常說的自動光圈。說到這里，廣大用戶應(yīng)該明白誰優(yōu)誰劣了，畢竟，誰有耐心一天到晚去調(diào)整光圈?最終的結(jié)果必然是放棄使用該功能而使用攝像機電子快門，但電子快門的曝光的反應(yīng)畢竟是不如自動光圈的。

　　誤區(qū)四，必須視頻鏡頭

　　視頻驅(qū)動的鏡頭相對DC驅(qū)動效果確實不錯，但我們必須明白為啥視頻驅(qū)動會比DC驅(qū)動好的原理。視頻驅(qū)動鏡頭上一般有兩個電位器，分別調(diào)整圖像的平均值和峰值，這樣，當畫面光線亮度不均勻，反差較大時，能夠根據(jù)用戶的設(shè)定達到一個合適的閥值。而DC驅(qū)動鏡頭沒有這個電路，自然在這種情況下會過曝或過暗，有時還會產(chǎn)生不穩(wěn)定的呼吸現(xiàn)象，圖像忽明忽暗。特別是在道路監(jiān)控領(lǐng)域，這種情況更加普遍。(夜晚的車燈造成畫面亮度極度不均勻)Anyvision的全自動智能透霧攝像機從設(shè)計開始就考慮了這個問題，在DSP中集成了峰值調(diào)整(也叫光峰抑制或強光抑制)算法，由于采用了高速DSP，反應(yīng)更加迅速。從此搭配更加常規(guī)、也更加便宜的DC驅(qū)動鏡頭也能在戶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(yīng)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造成后焦點偏移導(dǎo)致圖像模糊，應(yīng)搭載優(yōu)秀的全波段IR對應(yīng)矯正鏡頭補償后焦偏移量，保證成像清晰。

　　根據(jù)透霧攝像機現(xiàn)在的技術(shù)現(xiàn)狀，未來該類型機器的發(fā)展趨勢是什么?

　　自從Anyvision的全自動智能透霧攝像機誕生，現(xiàn)代透霧攝像機技術(shù)已經(jīng)基本成熟，未來的發(fā)展主要來自以下幾個領(lǐng)域：

　　透霧成像質(zhì)量的進一步提升：現(xiàn)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法穿透，隨著技術(shù)的進步，新的算法、新的零部件將帶來性能的進一步提升。

　　透霧攝像機市場的細分：未來應(yīng)對不同的客戶將會有不同的特殊透霧攝像機，比如應(yīng)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越來越多。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(yīng)用普及化：隨著成本的不斷降低，民用市場將被啟動，那時透霧攝像機將迎來更大的增長。