穿越迷霧 透霧攝像機(jī)的技術(shù)解析及應(yīng)用

　　何為透霧攝像機(jī)，其主要功能與普通攝像機(jī)有什么差異化特征?

　　顧名思義，透霧攝像機(jī)就是能穿透迷霧，采集到清晰圖像的攝像機(jī)。但這個(gè)“透霧”從實(shí)際應(yīng)用來講，也可以透灰塵，透水汽，透細(xì)小的障礙物(比如透明罩的輕微臟污和雨水)等。普通攝像機(jī)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(jiān)控目標(biāo)的影像，透霧攝像機(jī)在這些場(chǎng)合往往能大顯身手。

　　透霧攝像機(jī)的歷史淵源出自何時(shí)?

　　透霧攝像機(jī)是近年來才發(fā)展起來的一個(gè)專業(yè)攝像機(jī)，最早的透霧系統(tǒng)只有電子部分，準(zhǔn)確講是圖像優(yōu)化處理系統(tǒng)，主要由后端PC對(duì)模糊的圖像進(jìn)行有限的優(yōu)化處理，再現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)。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(yùn)行程序固化到DSP芯片上，這就是所謂的數(shù)字透霧了，因?yàn)閱渭兊臄?shù)字透霧不會(huì)改變色彩，也叫彩色透霧。這是透霧攝像機(jī)的萌芽，但這時(shí)的攝像機(jī)對(duì)圖像的改善是非常有限。后來隨著對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的不斷探索，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的光在霧中的穿透能力不同，研究人員把這個(gè)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(jià)格很高，為了降低成本，研究人員把這個(gè)光學(xué)系統(tǒng)移植到攝像機(jī)上，從此，普通的非透霧鏡頭只要搭配透霧攝像機(jī)使用也可以達(dá)到不錯(cuò)的成像質(zhì)量，這就是普通透霧攝像機(jī)的由來。但此時(shí)，透霧攝像機(jī)相對(duì)普通攝像機(jī)仍是非常昂貴，同時(shí)操作的不便利讓普通用戶望而卻步，從此透霧攝像機(jī)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，開始將透霧系統(tǒng)普及化。

　　各品牌推出的透霧攝像機(jī)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(jī)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(qiáng)系統(tǒng)和光學(xué)圖像處理系統(tǒng)，但這兩個(gè)系統(tǒng)是單獨(dú)運(yùn)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(biāo)時(shí)往往注明要有RS485遠(yuǎn)程控制功能。這意味著管理員必須每時(shí)每刻關(guān)注監(jiān)視器圖像的變化，當(dāng)由一個(gè)人管理一個(gè)廣大的監(jiān)控區(qū)域時(shí)(多路圖像)就更加尷尬，因?yàn)槿说囊暰€無(wú)法同時(shí)關(guān)注多個(gè)監(jiān)視器的細(xì)節(jié)，從而導(dǎo)致很多時(shí)候重要畫面的缺失。有些管理員為了偷懶干脆24小時(shí)開啟透霧模式，但因?yàn)橥胳F攝像機(jī)的光學(xué)特性，此時(shí)色彩幾乎完全丟失，對(duì)于某些客戶來說，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(jī)推出才被打破。Anyvision創(chuàng)造性的給透霧攝像機(jī)增加了一個(gè)系統(tǒng)—智能圖像分析系統(tǒng)，并且對(duì)迷霧、臟污、雨水等各種現(xiàn)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(duì)圖像進(jìn)行分析判定，再結(jié)合高性能DSP，將透霧攝像機(jī)難掌握、難操作，透霧效果不佳等弊病一掃而光。

　　在實(shí)際運(yùn)用中，Anyvision的全自動(dòng)智能型透霧攝像機(jī)只要在初次安裝時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)試，即可馬上投入使用。并且運(yùn)行穩(wěn)定。由于采用全自動(dòng)透霧模式，攝像機(jī)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)開啟預(yù)先設(shè)定的透霧模式，并且把數(shù)字圖像增強(qiáng)系統(tǒng)和光學(xué)透霧系統(tǒng)進(jìn)行智能聯(lián)動(dòng)，保證圖像的清晰透徹。從此，監(jiān)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(jiān)控效率一下提高了幾個(gè)級(jí)別。

　　透霧攝像機(jī)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(bǔ)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(chǎng)細(xì)節(jié)，贏得了軍方的青睞。隨著環(huán)保意識(shí)崛起，許多國(guó)家對(duì)森林及水文監(jiān)控系統(tǒng)的重視，透霧攝像機(jī)得到了一個(gè)非常合適的應(yīng)用場(chǎng)合，開始迅猛發(fā)展。

　　透霧攝像機(jī)目前廣泛運(yùn)用在森林防火，水文監(jiān)控，海岸監(jiān)控，邊防，戰(zhàn)場(chǎng)偵查瞭望，油田礦場(chǎng)，港口、城市監(jiān)控，道路監(jiān)控，航空航天等場(chǎng)合。隨著現(xiàn)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(jī)將會(huì)更多的運(yùn)用到民用市場(chǎng)，比如交通工具的主動(dòng)安全防御。未來透霧功能將會(huì)成為像超寬動(dòng)態(tài)功能一樣應(yīng)用廣泛的功能。

　　市場(chǎng)上“真透霧”與“假透霧”攝像機(jī)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(gè)濾鏡切換裝置，稍改下DSP的灰度、對(duì)比度，然后盜用一段別家的錄像文件就當(dāng)透霧攝像機(jī)賣。這樣的攝像機(jī)往往只是濫竽充數(shù)，Anyvision全自動(dòng)智能透霧技術(shù)的出現(xiàn)，因?yàn)榉抡嫠惴◤?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(dāng)中的誤區(qū)與注意事項(xiàng)

　　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(jī)，標(biāo)書里動(dòng)輒要1/2CCD,其實(shí)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(shì)，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(yuǎn)遠(yuǎn)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過采用1/2圖像傳感器的有效監(jiān)控距離，這對(duì)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(biāo)寬度為10M即1000mm,代入公式計(jì)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(gè)只是監(jiān)控半徑，如果配合云臺(tái)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(yùn)營(yíng)效率。系統(tǒng)集成商如果善加利用，將會(huì)大大提高項(xiàng)目利潤(rùn)率，同時(shí)提高客戶滿意度。

　　誤區(qū)二，必須RS485遠(yuǎn)程控制

　　老式的透霧系統(tǒng)由于無(wú)法主動(dòng)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(hù)既得利益，因此許多標(biāo)書里指明必須此功能。實(shí)際上在Anyvision全自動(dòng)智能透霧系統(tǒng)里，此功能已成為雞肋，因?yàn)樘珶┈?，根本沒人會(huì)使用。

　　誤區(qū)三，必須搭配電動(dòng)三可變鏡頭

　　這是項(xiàng)目投標(biāo)過程中標(biāo)書撰寫者所設(shè)置的陷阱，說到這個(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(yuǎn)程手動(dòng)控制，改成了攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制，也就是我們常說的自動(dòng)光圈。說到這里，廣大用戶應(yīng)該明白誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣了，畢竟，誰(shuí)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(jī)電子快門，但電子快門的曝光的反應(yīng)畢竟是不如自動(dòng)光圈的。

　　誤區(qū)四，必須視頻鏡頭

　　視頻驅(qū)動(dòng)的鏡頭相對(duì)DC驅(qū)動(dòng)效果確實(shí)不錯(cuò)，但我們必須明白為啥視頻驅(qū)動(dòng)會(huì)比DC驅(qū)動(dòng)好的原理。視頻驅(qū)動(dòng)鏡頭上一般有兩個(gè)電位器，分別調(diào)整圖像的平均值和峰值，這樣，當(dāng)畫面光線亮度不均勻，反差較大時(shí)，能夠根據(jù)用戶的設(shè)定達(dá)到一個(gè)合適的閥值。而DC驅(qū)動(dòng)鏡頭沒有這個(gè)電路，自然在這種情況下會(huì)過曝或過暗，有時(shí)還會(huì)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(dòng)智能透霧攝像機(jī)從設(shè)計(jì)開始就考慮了這個(gè)問題，在DSP中集成了峰值調(diào)整(也叫光峰抑制或強(qiáng)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(dòng)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(xiàng)：必須搭載優(yōu)秀的IR對(duì)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(huì)造成后焦點(diǎn)偏移導(dǎo)致圖像模糊，應(yīng)搭載優(yōu)秀的全波段IR對(duì)應(yīng)矯正鏡頭補(bǔ)償后焦偏移量，保證成像清晰。

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

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

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

　　透霧攝像機(jī)市場(chǎng)的細(xì)分：未來應(yīng)對(duì)不同的客戶將會(huì)有不同的特殊透霧攝像機(jī)，比如應(yīng)用在快球上的一體化透霧攝像機(jī)(可大大降低快球表面清潔的維護(hù)量，Anyvision已經(jīng)研發(fā)成功)。高清透霧攝像機(jī)、微型透霧攝像機(jī)等。透霧攝像機(jī)的家族成員將會(huì)越來越多。下面的幾張圖片是Anyvision的透霧一體攝像機(jī)和SONY480一體機(jī)對(duì)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(chǎng)將被啟動(dòng)，那時(shí)透霧攝像機(jī)將迎來更大的增長(zhǎng)。