透雾技术：拨开云雾，还原始真 - 安防知识网

2011年11月以来，PM2.5、雾霾成为每个人生活中最热门的关键词之一。几年来，雾霾越发严重，今年从入秋开始，雾霾便再度袭来，迅速蔓延至中国的大块版图，成为影响人们身心健康和工作生活的一大问题。在雾霾笼罩下，导致普通监控摄像机难以看清和识别建筑、人脸、车牌等实物，对于城市治安和交通管治等工作存在隐患，为了弥补视频监控在大雾天中成为“近视眼”，摄像机必须支持透雾技术。

　　■ 文/焦盛元

　　今年“两会”上，雾霾治理成为提及频度最高的热点之一。代表委员们认为，政府应进一步加强防治力度，更加注重运用市场和法治手段，促进企业更好地履行社会责任，全社会“同呼吸、共奋斗”，形成合力，以切实的成效保护和改善生态环境、造福全体人民。

　　大力治霾已上升至国家政策高度，然而效果却收效甚微。自10月以来，华北中南部、黄淮、江淮中东部、江南东北部、东北地区中部及四川盆地等地相继出现轻到中度霾天气，局地重度霾，其中北京、天津、河北中南部、山东西部等地PM2.5值屡次爆表，达到重度污染。

　　雾霾对视频监控的影响

　　随着人类对自然的过度开发，环境问题日益凸显，近年来新增的问题之一则是雾霾的出现，雾霾对视频监控系统提出了严峻考验，主要表现在几个方面：物体表面的反射光由于大气粒子的散射而产生衰减，造成物体成像的亮度减弱，图像色彩暗淡;反射光经大气粒子前向散射作用参与其它像素点成像，导致图像模糊、分辨率下降;部分大气粒子的粒径较大，在成像过程中成为噪声，成像上布满糙点;与成像无关的自然光经过大气粒子的散射，进入图像传感器参与成像，造成图像饱和度、对比度降低及色调偏移，一些重要目标的细节更是难以辨识。

　　雾霾来袭，视频监控如何对抗?答案是透雾技术。这种情况之下，就需要摄像机具备“透视”的功能，拨开云雾，还原始真。

　　发展历程：透雾技术呈阶段式发展

　　一般而言，透雾技术分为数字透雾(亦称算法透雾)和光学透雾(亦称物理透雾)两种。然而，数字透雾和光学透雾互有优劣势，并且互补。因此，目前出现了能够融合这两种透雾技术的优势，“光学+算法”透雾技术为摄像机同时兼备经济实用的功能。

　　光学透雾：第一代透雾技术

　　据杭州海康威视数字技术股份有限公司技术支持工程师姚静介绍，透雾监控需求最早出现在海事边防等国防应用，一开始相关产品都只在透雾镜头上做研究，研发了一种光学透雾技术，也就是我们通常所说的第一代透雾技术。浙江大华技术股份有限公司产品经理迟阳解释，光学透雾的依据是雾气、烟尘等空气中的小颗粒对光线有阻挡作用，使光线反射而无法通过，所以只能接收可见光的人眼是看不到烟尘雾气后面的物体的。而波长越长，衍射能力越强，即绕过阻挡物的能力越强，而红外线因为拥有较长的波长，在传播时受气溶胶的影响较小，可穿过一定浓度的雾霭烟尘，实现准确聚焦，从而呈现清晰的图像细节。

　　数字透雾：第二代透雾技术

　　为了弥补光学透雾的黑白成像，实现更好的透雾效果，同时减低成本，不少厂商为了进入民用市场开始进一步在透雾技术上做文章，从而出现了第二代透雾技术数字透雾。与光学透雾实现原理不同，数字透雾主要是通过对图像的二次处理，是一种算法矫正，而光学透雾是通过物理的方式，通过光学成像的原理提升画面清晰度。

　　天津天地伟业数码科技有限公司产品总监郭辉说到，数字算法透雾可根据物理上雾霾的形成模型，通过局部区域灰白程度判断雾霾的浓度，从而复原出清晰的无雾霾图像。采用算法透雾技术能够保留图像的原来色彩，在光学透雾的基础上大幅提升图像透雾效果。

　　光学+算法：第三代透雾技术

　　前两种透雾技术各有千秋，却也都存在一定的缺陷，且具有互补性，于是第三代透雾技术便将前两代透雾技术进行融合，打造“光学+算法”的透雾技术，配置低照度性能更好的感光芯片和专门的透雾滤光片，同时配合光学透雾镜头增加了相应的算法透雾，成为目前市场上透雾效果最好的技术。光学+算法透雾，在原有光学透雾的基础上使透雾效果得到进一步的提升，海康威视姚静认为，“这种技术依赖于各大厂家透雾算法技术的不同，效果也有好坏”。天地伟业郭辉也表示，“安防厂商需要不断改进自己的核心算法，才能够真正掌握技术上的核心竞争力。”

　　实际应用：民用市场难入但前景无限

　　透雾摄像机因其特殊性，弥补了热成像系统的局限性，用清晰透彻的画面及完美的成像现场细节，赢得了军方的青睐，刚开始主要应用在军方。后来随着环保意识崛起，许多国家对森林及水文监控系统的重视，透雾摄像机得到了一个非常合适的应用场合，开始迅猛发展，广泛用于森林、江河、国境海岸、机场等地区。随着我国平安城市建设力度的不断加大，在城镇道路、车载透雾、城镇取水口等地方也有广泛的应用。

　　海康威视姚静指出由“光学+算法”升级后的超级透雾技术，可用于多种户外需要预防浓雾的场合，如高速公路、铁路、航运、机场跑道等重要或事故易发区段;发电厂与电力传输设备、通讯基站等重点监控区域;河道、港口、边境、海事监控、森林防火等观察距离较长的监控应用;中小学校园、城市广场、旅游景区等。从应用的行业来看，包括交通、公安、航空、通讯、环保、水利、农林牧渔，以及边防等。

　　长期以来，红外摄像机一度被人称为全天候摄像机，但是却因为雾霾、积尘等原因达不到人们的期望值。除具备基本功能外，如何在大雾环境下记录高清图像，成为这些行业用户的实际需求。

　　在实际应用中，受制于技术的缺陷，透雾摄像机难以迅速进入民用市场。首先，光学透雾因其在红外波段成像只能是黑白图像，且这种透雾方式对镜头、滤波片等硬件设备的要求过高，造成成本太贵，想要在民用市场实现广泛应用还需要时日;其次，算法透雾对于企业研发实力要求高，目前能够实现这种图像处理算法的厂家不是很多，造成市场上以次充好现象严重，打击了消费者的购买欲望。“从市场经济的角度来看，该现状对透雾摄像机的推广十分不利”，大华股份迟阳对此表示担忧。

　　但是，随着近几年雾霾持续出现，从时间上和范围上不断加深，且柴静的《穹顶之下》纪录片将雾霾问题推向社会，引起国家和群众超高关注的连锁反应。未来随着用户对监控需求的不断提升，透雾算法的不断突破以及设备成本的下降，透雾摄像机以其良好的透雾效果将不断赢得市场好评，随之市场规模会不断扩大，大华股份迟阳按照目前测算的结果，计算透雾摄像机每年会有超过10万台以上的市场需求。未来也将会朝着提高成像质量，朝着细分市场和民用市场不断延伸。

　　透雾技术哪家强厂商来PK

　　在实际透雾时，根据雾的成因、颗粒大小、浓度、密度的不同，透雾摄像机的监控效果也各不相同，业界普遍认为一款具备透雾功能的摄像机镜头必须具备三个要素：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。但考虑到市场和用户，则需要从价格、用户体验方面进行考究。这也成为透雾摄像机无法广泛使用的重要因素。关于透雾摄像机，a&s通过不断的测评、检测，基本对行业内的不同厂商的不同透雾摄像机有不少了解，并在不断的测评中见证了透雾摄像机三个阶段的发展。

　　海康威视在技术上不断突破，自主研发第三代“光学+算法透雾”技术：超级透雾，业界首创集成光学透雾、SSD透雾算法、自适应感应算法三位一体技术。

　　大华自从在摄像机中引入数字透雾技术后，一直保持着自己的特色，其产品支持自动和手动可调的方式来处理图像的模糊情况。而在手动模式下，分别可对透雾强度、大气模式可调，以增强“除雾”效果。

　　天地伟业摄像机就测试情况看，在操作层面上、处理的智能化程度非常高，无需过多的人为手动调节干预，即可实现良好的透雾应用。

　　结语

　　经过多年的发展，视频监控已经实现了从“看得见”走向“看得清”的道路，尤其是透雾技术的出现，为视频监控增添了“透视”的功能。随着透雾技术的不断发展，“光学+算法”透雾技术逐渐成为未来厂商不断发力的大方向。作为安防行业潜力最大的技术之一，透雾技术将能在技术和应用上更进一步。

　　然而，市场的鱼龙混杂，不断充斥着“假透雾”“雾里看花”现象，用户难以鉴别，也就“挑花了眼”。要想冲破雾霾，不再模糊，企业还需从算法上做突破，掌握透雾的核心算法，就能走在技术的最前端。