特殊天气监控摄像机技术解决方案-【新闻】

发布时间：2021-05-28 18:54:42 阅读：次来源：钛合金厂家

特殊天气监控摄像机技术解决方案

【安防产业网】“我们家的产品可以实现100%透雾功能，不仅能穿透雾气和霾，更可以穿透灰尘以及风沙。”笔者在探访的过程中，有公司如此介绍到，当笔者亮明身份，表示并不是想采购产品，而是想咨询一下该产品的技术特点后，该公司负责人含糊其辞，以开会为由挂断了电话。

虽然透雾摄像机的概念早在07年就进入了中国，但是昂贵的价格和复杂的技术让很多企业望而却步。近几年，随着安防业的壮大，及其本身技术实力的不断发展，透雾摄像机技术取得了快速发展。不过在这个过程中，出现了部分不良企业打着透雾的噱头，随便做个滤镜切换装置，稍改下DSP的灰度、对比度，然后盗用一段别家的录像文件就当透雾摄像机卖。这样的摄像机往往只是滥竽充数，值得大家警惕。

现在，让我们一起来走进透雾摄像机的世界。

透雾镜头：功能强大

具备透雾功能的摄像机镜头，有三个要素：具有色差补偿的镜头、具备近红外线灵敏度的CCD、黑点平拉伸的图像处理器。

出现浓雾天气时，一般的可见光无法穿透雾气，但是在近红外波段，有一种名为“子弹光”的光线可以穿透雾气，而这种光线就是我们实现透雾功能的关键。

一般的摄像机镜头，透过光谱的中心波长在500~600MM之间，而为了保证这种红外光的透过率，透雾摄像机的镜头必须在780~900MM之间。因此，很多透雾镜头采用了多层镀膜技术，让500~900MM波段的透过率达到80%以上，最终实现透雾效果。这种透雾方式，俗称为物理透雾。

采用这种方式虽然可以达到真正的透雾效果，但是昂贵的镜头不适用于大多数环境。研究人员为了降低成本，把这项技术直接移植到了摄像机上，用非透雾摄像机搭配透雾摄像机的方式压缩成本，同时画面也有不错的效果。

透雾算法：百家争鸣

透雾镜头虽然效果突出，但因为价格上的局限性，在商用、民用范围内很难普及，在这种情况下，很多企业推出了更为实惠的数字DSP处理技术，通过视频分析算法来达到透雾功能，俗称：数字透雾。

1、FPGA成像方法以及直方图均衡化算法

根据日立公司的薛总工程师介绍，日立透雾摄像机采用DSP处理的同时，还启用了FPGA的红外实时透雾成像方法：

FPGA成像方法针对雾天图像的退化现象，采用近红外波段成像和视频图像处理技术相结合的方式。根据视频图像相邻两场画面相似的一系列特点，提出了用改进的直方图均衡化算法的方式图像质量。

改进过的算法不仅可以提高画面清晰度，还可以简化系统结构，节约存储器部分硬件资源。实验表明，采用FPGA成像方法，在增强雾天图像的同时满足标准视频图像处理25fr锄/s的实时性要求，结合近红外波段透雾能力使雾天图像能见距离提高1.5倍以上。并且可以生成彩色画面。

2、视频增强算法(Retinex算法)

Retinex算法(视网膜”Retina”和大脑皮层”Cortex”的缩写)是基于人类视觉系统感知以及拍摄物体颜色、亮度的一种模型算法。

Retinex算法的理论基础就是将原始图像看成是由照射图像和物体反射属性组成，照射光图像直接决定一幅图像中像素能够达到的动态范围，物体反射属性决定了图像的内在性质，因此，在原始图像中去除或降低照射图像的影响从而保留本质的反射属性是Retinex理论的基本思想。与其它图像增强方法相比，Retinex算法具有锐化、颜色恒常性、动态范围压缩大、色彩逼真度高等特点。

Retinex算法基于DSP的嵌入式硬件结构，能自动适应PAL制和NTSC制式视频图像。并具有极低的延迟，延迟时间不超过一帧，即PAL制视频延迟40ms，NTSC制式视频延迟33ms。同时，它还支持全屏增强和局部窗口增强，局部增强窗口大小和位置可动态调整。

3、影像信号处理器(LSP)

在视频采集过程中，前端所要求的是把CCD或CMOS感光传感器所采集的影像经过视频接口采集，然后通过ISP进行成像处理，其中需要有“自动曝光(AE)”、“自动白平衡(AWB)”和“自动聚焦(AF)”处理，统称为(3A)。那么前端需要有3A柱状图分析，而统计信息则经由ISP中的H3A单元处理;由于考虑到镜头的畸形效果，因此需要LCD处理;为适应成像过程的高速相应，所谓IMCOP的影像性处理器和IPIPE影像流水处理单元也是必不可少的。这三个部分都存在于ISP中，同时集成的还有OSD以支持屏幕图文显示。并不是所有ISP都可以轻易地把人脸检测功能集成进来，而部分企业开发的ISP还有透雾功能，能有效地支持了智能应用。可以清晰还原雾气、阴霾、雨雪、沙尘暴等天气下的图像效果。

在中国，各地都在开展“平安城市”专项活动，但是南方多水雾，北方多沙尘。雾、雨、沙尘、这些气象环境会严重影响摄像机的工作，造成视频监控上的死穴。而透雾摄像机的应用，无异填补了这个漏洞，让视频监控的发展迈出了重要的一步。