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雾霾天气促使监控透雾技术新发展

 

 

    刚踏入2013年,全国三分之一的地区步入了雾霾天气,截止到1月14日,我国中东部地区雾霾天气依然持续,其中华北平原地区、黄淮、江淮、江汉、江南及华南北部、西南地区东部等地能见度不足1000米,部分地区能见度不足200米。据中央气象台预计,阴霾天气将持续到1月16日。
   据悉,连日来的大雾天气形成了巨大的污染带,从北京、天津到石家庄,从郑州、南通到贵阳,空气污染指数持续上升,全国74个重点监测城市近半数严重污染,北京城区PM2.5一度逼近1000。巨大的雾霾笼罩在中国上空,遮蔽了视线,严重影响着各地居民的正常生活及交通运输畅通。
  据了解,PM2.5作为空气质量标准成为衡量空气质量的重要指标,主要是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,其对空气质量和能见度等有重要的影响。当前的雾霾天气中,包含的液滴和固体小颗粒不仅危害人体健康,而且引起容易导致交通事故频发,同时也使得户外监控视频质量明显下降。据相关技术人员介绍,雾霾天气下,大部分视频监控系统所监控的图像色彩将会暗淡、其对比度也会变低,因此会导致一些重要目标的细节淹没在雾气中难以发现,这就会导致视频监控系统正常功能发挥受到影响。如何去除视频中遮挡的雾气等杂物,提高视频成像清晰度,成为当前户外视频监控系统中一项重要的技术,尤其是当前智能交通网的建设下,对这一要求更加迫切。
  一、雾霾促使视频监控图像质量退化
  视频监控行业资深媒体人表示,大气介质主要由空气分子、水汽和气溶胶组成。而气溶胶是悬浮在气体中的小粒子构成的弥散系;某些粒子具有高吸湿性,可以达到水汽凝结,这样根据大气中各种颗粒的大小、类型以及聚集程度的不同而导致不同的天气;大雾天气,是空气中所含颗粒较多,随着水汽凝结,逐渐形成。 然而,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。
  空气中所含气溶胶粒子是雾霾形成的主要因素,也是图像质量产生退化的根本原因,其对视频监控系统的主要影响有以下几个方面:
  (1)气溶胶粒子对光线有散射作用,散射损失使“透射光”强度衰减,造成了图像的对比度下降。
  (2)由于气溶胶粒子的非均匀性,使球面波畸变成非球面波,导致图像变模糊,边缘和细节降低。
  (3)气溶胶粒子的粒径较大,粒子的自身成像不容忽视,可以近似理解成“噪声”。
  (4)气溶胶粒子对成像光线的散射部分会因为多次散射的作用,和原有的前向散射部分叠加在一起成像,产生一定的模糊。
  二、当前透雾技术解析
  据了解,当前已知的透雾算法有三种类,其中一种是非模型的图像增强方法,另一种是基于模型的图像复原方法,第三种是实时视频透视技术。以上三种方法,一个是通过增强图像的对比度,满足主观视频的要求来达到清晰,一个是通过逆向建模方式复原图像,第三个则是基于大气光学原理,区分图像不同区域景深与雾浓度进行滤波处理,从而获得图像。据相关人士介绍,基于增强的方法能够提高图像的对比,从而增强感兴趣区域来提升可识别度,然而,这种方法未能采用补偿行为,因此其只能增强视觉感知,对图像进行优化,而不能逆向透视观察。
  据中国安防网编辑了解,当前图像复原方法目前有多种方式,而最有影响的莫过于滤波法、最大熵法和图像退化函数估计法;其前两种方法的计算量大,求值相当困难。图像退化函数估计法,则通过物理建模方式,先采集物理外形图像作为参考,最终确定物理模型参数,当雾天来临的时候就可以凭借之前物理建模的参数,判断出该物体在无雾的状态下的图像,从而读取出来。实时视频透雾技术,是海康威视结合安防监控领域的视频图像透雾的特殊要求而研发的;其能够根据具体的情况自动调整,避免了近景透雾过度发黑而远景模糊的情况。
  据海康威视相关人士介绍,实时视频透雾技术存在着,透雾能力强、通透性好、细节保留程度高、色彩饱和度高、还原能力强、不会引起图像偏暗现象和应用范围广的优势。
  三、视频监控系统的透视技术应用
  目前,视频监控系统中的透视技术应用主要体现在透雾摄像机方面。透雾摄像机中保留了原始的监控技能,同时又将宽动态和夜视红外功能及智能化视频信号处理技术,三者完美结合,组合成一部完整的监控摄像机。
  透雾摄像机目前市场发展前景广阔,运用于各个领域,如,森林、城市道路、江河、国境海岸、油气田等诸多方面。同时,随着我国平安城市及智慧城市建设,对监控视频需求不断增加,其中,透雾摄像机以其良好的透雾技术备受业界青睐。据预测,透雾摄像机每年会有10万台以上的市场需求,但这个需求随着我国雾霾天气覆盖区域的不断扩大,将会有大幅度地提高。
  总结:每年年初和年底都是我国大雾多发季,雾霾给整个社会带来了重要的影响,人们在质问大气环境污染的同时,不得不面对当前的一个现实——大雾的天数在延长。作为户外监控系统,如何更大地发挥视频监控在雾霾状态下的作用,成为行业内必须考虑的课题;因此,视频监控中透雾技术的应用就成为必然,而且其市场的需求会不断扩大,同时也有理由相信不久的将来透雾技术将会有进一步的提升。

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