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高清監(jiān)控，穿透霧霾--淺析華瑞通科技透霧技術。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。
一、霧霾天氣多發(fā)，視頻監(jiān)控需求
據(jù)央視新聞報道，2019年1月13日，中東部多地出現(xiàn)霧和霾天氣。華北、黃淮、江淮一帶的霧和霾天氣仍將持續(xù)，部分地區(qū)有重度霾。下周一（14日）起，一股冷空氣將影響我國，中東部大部地區(qū)自北向南將出現(xiàn)6～8℃降溫，也將驅散近期持續(xù)的霧和霾。
今明兩天，華北黃淮霧霾多發(fā)
中央氣象臺預計，華北南部、黃淮、江漢等地仍有輕至中度霾，部分地區(qū)重度霾。其中，河北中南部、山東西部和湖北北部等地的部分地區(qū)有能見度不足200米的強濃霧，局地有能見度不足50米的特強濃霧。
受大霧影響，河北境內多條高速封閉，石家莊、秦皇島等地機場航班延誤。
（山東部分高速路低能見度，截至目前，境內包括長深高速、京滬高速等在內的40多條高速的收費站封閉，實行臨時管制。）
（13日，榮烏高速公路山東煙臺崇義收費站因大霧天氣臨時關閉，部分車輛掉頭繞行，監(jiān)控攝像頭也被濃霧遮擋。）
霧和霾天氣多發(fā)，大家出行請注意較低能見度對交通安全造成的不利影響；受霾天氣影響的區(qū)域，交通安全和室外公共場所安全也需要格外重視。
二、監(jiān)控透霧技術發(fā)展過程
監(jiān)控攝像機常常面對室外全天候監(jiān)控的考驗，除了強光、暗夜、雨雪天氣，霧霾就是監(jiān)控的一大“天敵”。由水汽、煙塵等構成的氣溶膠粒子是霧霾的主體，也是造成圖像質量退化的根本原因。
霧霾天氣下圖像色彩黯淡、對比度較低，一些重要目標的細節(jié)更是淹沒在霧氣中難以被察覺。因此，去除視頻中的霧氣，改善成像質量，是提升戶外視頻監(jiān)控應用價值的一項重要技術。
（柴靜霧霾調查紀錄片，《穹頂之下》）
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。
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。
華瑞通科技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。
（城市道路霧霾天氣）
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?！皽\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。
華瑞通科技在分析透霧理論的優(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。
（SSD算法透霧與淺透霧效果對比）
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。
（光學+算法透霧與光學透霧效果對比）
三、透霧技術視頻監(jiān)控產品
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。
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斎胍曨l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。
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。
四、透霧技術應用場景和應用行業(yè)
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；
總結：
超級透霧可用于多種戶外需要預防濃霧的場合，如高速公路、鐵路、航運、機場跑道等重要或事故易發(fā)區(qū)段；發(fā)電廠與電力傳輸設備、通訊基站等重點監(jiān)控區(qū)域；河道、港口、邊境、海事監(jiān)控、森林防火等觀察距離較長的監(jiān)控應用；中小學校園、城市廣場、旅游景區(qū)等。從應用的行業(yè)來看，包括交通、公安、航空、通訊、環(huán)保、水利、農林牧漁，以及邊防等。
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；黑白透霧，則是以“光學透霧”為基礎和典型代表，可增加透霧算法來達到更好的透霧效果，力求得到更好的透霧效果，
最典型的做法是“光學+算法透霧”，在濃霧下依舊清晰成像。透霧技術的發(fā)展也一直伴隨著透霧算法的進步，可以說，安防廠家誰掌握了透霧的核心算法，誰就掌握了“霧霾天”下的核心競爭力。透霧技術，助你撥開迷霧、不再迷茫。你是選擇彩色？還是更透的黑白？
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