安防網訊 在視頻監(jiān)控行業(yè)霧霾已經成為高清監(jiān)控的隱形殺手很多人理所當然的認為在霧霾天氣下視頻監(jiān)控無法體現(xiàn)其價值但是視頻監(jiān)控比人眼更厲害的地方往往就是可以通過一系列特殊的處理看到人眼所不能看到的事物面對霧霾最常見的兩種處理方式就是熱成像技術和實時視頻透霧技術熱成像技術主要是通過非接觸探測紅外能量（熱量）并將其轉換為電信號進而在顯示器上生成熱圖像和溫度值從而進行一定范圍內的物體探測透霧技術則主要是從視頻圖像上進行一系列處理由于透霧技術能夠更加真實的還原場景所以透霧技術是當下炙手可熱的視頻處理技術

海康威視 姚靜

透霧技術經過多年的發(fā)展經歷了多個階段形成了以彩色透霧和黑白透霧兩種不同的需求方向彩色成像的數(shù)字透霧以當下各大安防廠家競爭的透霧算法為核心關鍵黑白成像的光學透霧則是以光學透霧為基礎和典型代表當然現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了一種增加了透霧算法的光學透霧力求得到更好的透霧效果也就是光學+算法雙重透霧在濃霧下依舊清晰成像

海康威視擁有齊全的透霧產品線包括前端處理的攝像機和后端處理的硬盤錄像機前端處理主要分為數(shù)字透霧型攝像機和超級透霧型攝像機后端處理主要是數(shù)字透霧處理

就應用效果來說透霧攝像機由于在采集圖像時就進行了原始圖像上的處理相比通過后端錄像機等設備處理的透霧效果更好一些采用后端設備處理透霧由于圖像在傳輸過程中容易損失也會導致圖像失真圖像還原度沒有前端處理理想但是后端設備透霧處理對圖像效果增強還是會有明顯的幫助

再來看數(shù)字透霧和超級透霧在圖像表現(xiàn)上的差別數(shù)字透霧技術的發(fā)展一般有兩個階段第一個階段淺透霧階段這類方法通過調整傳感器采集信息的分布增強觀測目標的色彩與細節(jié)使信息減少在后續(xù)處理（例如ISP和編碼壓縮）中的損失用戶觀測效果也能獲得提高但是這種透霧效果不明顯也稱假性透霧淺透霧也是目前市面上普遍采用的透霧技術第二個階段算法透霧階段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算法透霧能夠保留圖像的原有色彩同時能夠在淺透霧的基礎上大幅提升圖像透霧效果海康威視在充分分析透霧理論的優(yōu)勢與不足并進行深入的研究探索后結合安防監(jiān)控領域的視頻圖像透霧的特殊要求開發(fā)了一種SSD算法透霧技術該技術基于大氣光學原理區(qū)分圖像不同區(qū)域景深與霧濃度進行濾波處理獲得準確自然的透霧圖像稱之為SSD算法透霧

目前海康威視主流的數(shù)字透霧產品都是基于SSD算法透霧來實現(xiàn)的在輕霧霾情況下圖像效果表現(xiàn)良好

圖1 SSD算法透霧與淺透霧效果對比

海康威視的超級透霧就是光學+算法雙重透霧光學+算法雙重透霧是在光學透霧的基礎上集成透霧算法在原有光學透霧的基礎上使透霧效果得到進一步的提升這種技術對于安防廠家的要求非常高產品在設計時就需要通過大量的實驗論證從多種方案中選擇出最合適的濾光片鏡頭傳感器和特定的透霧算法組合在保證了透霧效果的同時需要避免出現(xiàn)圖像噪聲過大清晰度下降的情況從而得到進一步提升的透霧效果在霧氣較大的情況下依舊有較好的透霧效果圖像表現(xiàn)為黑白

圖2 光學+算法透霧與光學透霧效果對比

前面提到了數(shù)字透霧型攝像機和超級透霧型攝像機提供了彩色透霧和黑白透霧兩種不同的效果選擇 ｜

海康威視數(shù)字透霧型攝像機的核心就是SSD透霧算法SSD透霧算法處理的流程見圖3所示其輸入為點陣格式視頻數(shù)據(jù)輸出為經處理后的結果與輸入視頻格式相同由于SSD算法透霧方法能夠將細節(jié)進行有效的恢復和增強處理因此對經過一定程度有損壓縮后的視頻也能夠起到相當?shù)男Ч?span id="rxstgvw" class="myIcon">輸入視頻數(shù)據(jù)可以是未經有損壓縮編碼處理的有霧視頻也可以是壓縮有霧視頻的解碼圖像相對而言未經有損編碼處理的視頻由于其包含的信息量更為豐富透霧后能獲得更為理想的處理結果由于同時包含了全局和局部的霧濃度估計SSD算法透霧技術能夠根據(jù)霧況自動調整適應各種變化場景以及場景內的局部區(qū)域避免出現(xiàn)近景透霧過度發(fā)黑而遠景模糊的情況同時兼顧了實現(xiàn)的效率與復雜度保證了整個透霧的實時性與可工程化

圖3 SSD算法透霧流程圖

而海康威視自主研發(fā)的第三代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那么何為光學透霧呢?自然光由波長不同的光波組合而成人眼可見范圍大致為390nm-780nm波長從長到短分別對應了紅橙藍綠青橙紫七種顏色其中波長小于390nm的叫做紫外線波長大于780nm的叫做紅外線不同波段的光因為波長的不同具有不同的特性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可穿透一定濃度的霧靄煙塵實現(xiàn)準確聚焦這就是光學透霧的依據(jù)光學透霧技術就是采用針對紅外波段成像特殊優(yōu)化的鏡頭通過濾光片對特定近紅外波段光線進行截取從而利用霧氣中的紅外光進行成像

圖4 超級透霧原理示意圖

同時海康威視超級透霧型攝像機具備自適應透霧算法可根據(jù)圖像灰白程度智能判斷霧霾濃度在不同的透霧模式下可自動調節(jié)透霧等級當淺霧時開啟SSD算法透霧模式根據(jù)霧的濃度自動調節(jié)透霧程度提升透霧效果圖像彩色當濃霧時開啟超級透霧模式根據(jù)霧的濃度自動調節(jié)透霧程度增強透霧效果圖像黑白

隨著工業(yè)的發(fā)展以及其對氣候的影響霧霾成為一種越來越常見的天氣現(xiàn)象這對戶外應用的監(jiān)控系統(tǒng)的畫面品質造成很大的影響透霧需求將越來越龐大而目前實際工程中主要通過雷達紅外等其它手段在霧霾氣候中感知和監(jiān)測目標由于技術和成本的限制雷達紅外等在視頻監(jiān)控領域還沒有理想的應對方案視頻透霧技術的出現(xiàn)能夠為視頻監(jiān)控領域帶來多方面的價值從應用場景來看透霧技術可用于多種戶外場合如高速公路的交通事故易發(fā)區(qū)高速公路卡口位置公共汽車的輔助駕駛設施監(jiān)控區(qū)域公安機關關注的各重點場所與區(qū)域發(fā)電廠與電力傳輸設備的重點監(jiān)控區(qū)域中小學校園城市商業(yè)中心與城市廣場等從應用的行業(yè)來看包括交通行業(yè)公安行業(yè)教育航空數(shù)碼產品遙感圖像處理食品安全監(jiān)控甚至包括特殊的軍事應用等從應用的產品與解決方案來看透霧技術在安防監(jiān)控領域可以應用于前端攝像機球機的透霧與提升圖像的質量可以應用于DVR以提升圖像的質量可以應用于大屏顯示器以提升其色彩飽和度與圖像質量還可以用于嵌入式客戶軟件以提升預覽圖像的質量等

前面有提到數(shù)字透霧和光學透霧的原理區(qū)別而這也恰恰決定了數(shù)字透霧和光學透霧不同的效果表現(xiàn)和價格成本數(shù)字透霧能夠保留圖像原有的色彩圖像還原能力比光學透霧略差但是還是有部分場景會要求保留圖像原有的色彩同時要求攝像機的成本投入更低此時數(shù)字透霧會是比較理想的選擇光學透霧則由于是利用紅外成像所以圖像是黑白的但是圖像還原能力更好同時由于涉及到更多的硬件投入產品成本也更高一些部分對于透霧有高要求的場景會選擇光學透霧比如海事港口等