透霧攝像機技術解析

空氣中的液滴和固體小顆粒不僅危害人體健康，引起霧霾而導致交通事故多發(fā)，同時也使戶外監(jiān)控視頻質量明顯降低。在霧霾天氣下，圖像顯得色彩黯淡、對比度低，一些重要目標的細節(jié)淹沒在霧氣中難以觀察，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實用性受到很大影響。除去視頻中的霧氣，改善圖像質量成為越來越重要的提升戶外視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用價值的一項關鍵技術。

　　實時視頻透霧技術介紹

　　目前透霧算法大致可分為兩大類: 一是非模型的圖像增強方法，通過增強圖像的對比度，滿足主觀視覺的要求來達到清晰化的目的;另一種是基于模型的圖像復原方法，它考查圖像退化的原因，將退化過程進行建模，采用逆向處理，以最終解決圖像的復原問題。

　　安防產品被應用于各種復雜場景、惡劣天氣，全天候實時監(jiān)控對產品便攜性與功耗、處理效果、處理的自適應性等方面都提出了較苛刻的要求。良好的視頻透霧技術應在大氣透射模型的基礎上融合圖像增強與復原的技術優(yōu)勢，從而獲得較為理想的圖像效果并被實際工程化引用。

　　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，我司研究人員結合安防監(jiān)控領域視頻圖像透霧的特殊要求，開發(fā)了一種基于大氣光學原理，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、自然的透霧圖像的實時視頻透霧技術。該技術能根據霧況的變化自動調整從而適應各種應用場景，避免出現近景透霧過度發(fā)黑而遠景模糊的效果;同時兼顧了實現的效率與復雜度，保證了整個透霧的實時性與可工程化。同時，該技術可以有效去除霧氣帶來的影響且能避免對某些場景的過度處理導致的色彩誤差及霧氣過度去除帶來的不真實感。

　　實時視頻透霧技術優(yōu)勢

　　實時視頻透霧技術與其它透霧方法相比優(yōu)勢主要有以下幾方面:

1、透霧能力：實時視頻透霧技術能根據不同的景深準確地去除相應程度的霧氣。圖像增強的方法可能出現近景透霧效果較好而遠景則仍然殘余了很多朦朧霧氣的問題?；趫D像復原方法的透霧效果與它選擇成分的準確性有關，成分選擇準確則透霧處理效果較好，如成分選擇不準確則可能出現很糟糕的結果，因此該透霧算法性能不夠穩(wěn)定;

　　2、通透性：實時視頻透霧技術處理后的圖像很通透，有較好的對比度。而其它方法因存在景深估計的準確程度問題而殘余了霧氣,使透霧后的圖像并不是很通透;

　　3、細節(jié)保留程度：實時視頻透霧技術中包含保持細節(jié)的特殊處理，因此透霧后的圖像能把原來隱藏在霧氣后的細節(jié)信息繼續(xù)保持甚至部分增強，這也是其它方法難以達到的;

　　4、色彩的飽和度與還原能力：實時視頻透霧技術不會改變圖像的色調而是增加其色彩的飽和度，其它透霧方法則可能出現色調失真的問題;

　　5、不會引起圖像偏暗現象：實時視頻透霧技術包含有亮度提升性能，不會出現結果圖像偏暗的現象。其他方法則可能引起對比度降低的問題;

　　6、應用范圍廣泛：實時視頻透霧技術也可用于無霧的圖像進行處理，提高原圖的對比度與飽和度，同時能改善圖像的通透感，起到提升圖像視覺品質的作用。

　　實時視頻透霧技術在安防監(jiān)控領域的應用

　　實時視頻透霧技術能從多個角度提升視頻監(jiān)控的質量。它是一種透霧技術，可用于氣溶膠導致的各種天氣條件的透霧處理;它還是一種增強算法，能明顯提升圖像的對比度、使圖像變通透、清晰;能顯著增強圖像的細節(jié)信息，使原來被隱藏的圖像細節(jié)被充分展示;能提升圖像的飽和度，使圖像色彩鮮艷活潑、生動，透霧處理后的圖像保持準確的色調、自然的外觀，因而獲得了良好的圖像質量與視覺感受。

　　實時視頻透霧技術具備很強的可工程化能力。該技術可適用于各種分辨率包括百萬像素級高清圖像;在各種分辨率下均能保證實時準確的透霧處理;能根據目標場景實時評估當前霧濃度并自適應的調整透霧強度，無懼場景的霧況改變;該技術能得出精確的景深信息，對同一場景中非均勻的霧氣能準確去除而不會殘留透霧瑕疵。

　　實時視頻透霧功能在部分攝像機上初步實現，實際采集的透霧處理效果。在圖像在細節(jié)、通透性、色彩等各方面均有顯著提高。

　　實時透霧技術能與視頻壓縮、智能分析技術結合，為其帶來更大的價值。目前主流的視頻壓縮算法都是有損壓縮，會對圖像中對比度較低的細節(jié)造成損傷，而有霧視頻一般就是對比度低、細節(jié)偏少，因此被編碼壓縮后往往模糊不清且無法恢復。采用該技術能有效地增強圖像對比度和細節(jié)，保證有價值的信息不會被編碼壓縮丟失，顯著提高了信息的有效性。對于智能分析而言也是類似，經實時透霧技術處理的圖像，其分析結果的錯誤率尤其是漏報率顯著降低，從而大幅提高智能分析系統(tǒng)的實用性。

　　隨著工業(yè)的發(fā)展和氣候的變化，霧霾越來越成為一種常見的天氣現象，對戶外應用的視頻監(jiān)控品質造成很大的挑戰(zhàn)。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，在視頻領域還沒理想的應對方案。實時視頻透霧技術的出現，能為視頻監(jiān)控領域帶來多方面的價值。

　　從應用的產品與解決方案來看，實時視頻透霧技術在安防監(jiān)控領域，可應用于前端攝像機、快球的透霧以提升圖像的質量;可應用于DVR，用于提升圖像的質量;可應用于大屏顯示器，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。