电子眼真的能穿透雾霾抓到闯红灯的你吗?

2014-10-15 09:37:29 来源:慧聪安防网
技术/方案频道文章B

[摘要] 前几日的北京让人有种无法呼吸的痛。连天严重的雾霾,让笔者也终于体会了泰戈尔诗的意境:世界上最远的距离,不是生与死的距离,而是我

  前几日的北京让人有种无法呼吸的痛。连天严重的雾霾,让笔者也终于体会了泰戈尔诗的意境:“世界上最远的距离,不是生与死的距离,而是我在北京街头牵着你的手,却看不见你。”此情此景,甚至有人吐槽道:“帝都这天气,要赶上个白内障拆线,大概会以为手术失败了吧!”

  吐槽一事终归是苦中作乐。雾霾不仅对我们人体的健康不利,而且会影响交通安全。出现雾霾天气时,空气质量差,视线能见度低容易引起交通阻塞、发生交通事故。近日便有一位女司机产生了困扰:“前几天那么大的雾,我在路口没看清红绿灯,结果闯了红灯,会不会被监控摄像头照下呢?”关于雾霾天“雾”闯红灯能否免罚这个问题,交管部门给出了回答:“电子眼能拍清就罚。”于是乎,摆在广大司机面前的一个严峻的问题就是——如果自己因为雾霾的蒙蔽而没看清红绿灯导致违章,电子眼究竟能否穿透雾霾抓住违章的自己呢?这就要从“电子眼”本身的透雾性能来分析了。

  一、透雾技术的定义及类别

  近年来,雾霾天气在全国不同区域蔓延,空气污染指数持续攀升,大范围雾霾的笼罩下室外能见度大大缩小,能见度的降低也给城市安防带来了极大的挑战。大雾天气下物体表面反射的光在到达成像设备的过程中会受到空气悬浮颗粒的影响,从而使得设备无法获得清晰图片。面对这极端天气,为了获得更清晰的监控效果,摄像透雾技术应运而生并不断发展。

  摄像透雾技术,也称为视频图像增透技术,是指将因雾、水汽、灰尘等导致模糊的图像变得清晰,突出图像中感兴趣的部分,使得图像的质量得到改善,信息量得到增强的过程。

  透雾不同于简单的除雾技术,它需要通过光学、算法等手段相互结合,根据图像杂质浓度自动调整算法,实现图像的色度补偿,从而获得与实景接近的较清晰图像。

  透雾技术主要有以下几类:

  1、光学透雾

  在光谱中,红外线是不可见光线,波长介于微波与可见光之间。红外线可分为三部分,即近红外线,波长为0.78~2.50m;中红外线,波长为2.50~25m;远红外线,波长为25~l000m。

  在不同波段的光因为波长的不同呈现不同的光谱特性。透雾功能的实现基于近红外光谱,近红外还可分为近红外短波区域和近红外长波区域。近红外线在传播时受气溶胶的影响较小,可穿透一定浓度的雾霭烟尘,实现准确快速聚焦,这就是光学透雾的依据。当出现云雾和烟尘天气时,一般的可见光无法穿透,利用近红外光线可绕射微小颗粒原理,在雾霾天气采用近红外滤光片、镀膜技术及电子图像增强技术,算法处理能提升远距离监控图像效果。

  光学透雾的关键在于镜头与滤光片。透雾摄像设备需要具备三个要素:具有色差补偿的镜头、具备近红外线灵敏度高的CCD、黑电平调节的图像处理器。通过镜头对特定近红外波段光线进行截取,准确聚焦成像。一般的摄像机镜头,透过光谱的中心波长在500~600MM之间,而为了保证在可见光和近红外波段都有很高的透过率,且两个波段切换过程中对色差进行修正保证切换后不需要再调节焦距,透雾摄像机的镜头透过光谱的中心波长必须在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。

  2、算法透雾

  摄像机的透雾概念早在2007年进入中国,但高昂的成本和复杂的技术让很多安防企业却步。经过十几年发展和专业技术的积累,透雾技术有了较大突破。而要实现更好的透雾效果还是要依靠电子透雾算法处理,这样才能在应用中脱颖而出。目前行业内大致上有以下几种算法透雾:

  第一种是基于FPGA成像方法以及直方图均衡化算法透雾。它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提高图像质量。此外,还可通过改善算法复杂度提高画面清晰度。

  第二种是Retinex算法,即视频增强算法。它对校正后的像素点灰度值进行线性拉伸,得到增强的图像。该算法具有锐化、颜色恒常性、动态范围压缩大、色彩逼真度高、处理延迟低等特点。

  第三种则是影像信号处理器(LSP)算法透雾处理。该技术要求透雾设备必须具备“自动曝光(AE)”、“自动白平衡(AWB)”和“自动聚焦(AF)”的3A功能,适于直接内嵌于摄像机中应用。

  3、光电透雾

  光学透雾利用可穿透雾霭的近红外波段光线进行成像,但只能得到黑白监控画面,而光电透雾技术将光学透雾和算法透雾两种透雾功能相结合,通过机芯一体化通过内嵌的FPGA芯片和ISP/DSP进行运算处理实现彩色画面输出。一方面,该透雾技术可区分远景、近景,雾气浓淡等因素,选择透雾级别,可实现区域效果最佳,不同于过去对画面对比度整体的提高,且没有延时。另一方面,芯片的高速运算必将产生噪声点,夜间光照不足时影响尤为突出,所以一体机芯普遍需要采用CCD传感器和大光圈镜头,以达到良好的低照效果。

  4、假透雾

  假透雾即通过人为调节对比度、锐度、饱和度、亮度等数值,或做一些滤镜切换装置,让图像重点突出,从而改善主观视觉效果。假透雾在雾霾环境下,切换到选择夜间红外感应模式时,可以看到一定效果的图像画面,但镜头不能对景物重新进行聚焦,因而不能满足视觉体验。非透雾摄像机可以实现一定程度的“透雾”,但透雾效果非常有限。

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[责任编辑:knight]

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