淺析霧霾穿透技術(shù)在視頻監(jiān)控行業(yè)的應(yīng)用

在“平安中國”、“雪亮工程”的政策下，中國城市已經(jīng)部署了超兩千萬臺視頻攝像機。盡管當前視頻監(jiān)控已經(jīng)朝著視頻結(jié)構(gòu)化時代邁進，但一些不可控的自然因素（如雨、雪、霧天氣）依舊是視頻監(jiān)控產(chǎn)品需要直面的難題。那不可控的自然因素對監(jiān)控攝像機究竟有何影響？以霧霾天氣對視頻監(jiān)控的影響為例，在霧霾天氣下，視頻監(jiān)控的距離、圖像清晰度都將有所下降，易帶來較大的安全隱患以及不少經(jīng)濟損失，如高速道路的連環(huán)交通事故等等。同時，霧霾天氣還可能導(dǎo)致車輛、人物等監(jiān)控主體的關(guān)鍵細節(jié)信息丟失，一旦發(fā)生事故，視頻監(jiān)控攝像機根本沒有什么實用價值。那么視頻監(jiān)控該如何應(yīng)對所帶來的影響呢？答案應(yīng)該是霧霾穿透視技術(shù)。何為霧霾穿透技術(shù)？廣義認為，霧霾穿透技術(shù)就是在霧霾天氣下，依然能夠穿透霧霾干擾，讓攝像機獲得清晰可辨的視頻，從而減少對監(jiān)控視頻和圖像清晰度造成影響。一般認為，霧霾穿透技術(shù)分為電子透霧（算法透霧）和光學透霧（物理透霧）兩種。前者采用可見光成像，并通過算法來修復(fù)畫面；后者通過物理的方式，攝像機鏡頭直接利用可穿透霧霾的近紅外波段光線進行成像，從而提升畫面清晰度。從上表我們可以得知，不管是以算法為主的電子透霧技術(shù)還是利用近紅外波段光線進行成像的光學透霧技術(shù)，其依舊存在不少劣勢，例如圖像損失、成本過高等。但也正是從上表我們可以得知，從某種意義上來看，電子透霧技術(shù)與光學透霧技術(shù)之間存在著互補關(guān)系。在上述看似“互補”技術(shù)背景下，一種新的透霧技術(shù)——“電子＋光學雙重透霧”悄然面世。據(jù)了解，“電子＋光學雙重透霧”實質(zhì)就是在光學透霧的基礎(chǔ)上集成透霧算法，使得透霧效果得到進一步的提升。這種技術(shù)依賴于各大廠家透霧算法技術(shù)的不同，效果也有好壞。而隨著安防行業(yè)已從被動防御走向了主動預(yù)防，“電子＋光學雙重透霧”也逐漸成為了當前的主流透霧技術(shù)，各大廠商也推出了相關(guān)透霧攝像機產(chǎn)品，例如宇視科技的雙透霧功能網(wǎng)絡(luò)攝像機HIC5600系列、樂科的霧霾穿透系統(tǒng)GA、BA以及GA＋系列等等。霧霾穿透技術(shù)在視頻監(jiān)控行業(yè)的應(yīng)用此時需要提及的是，霧霾穿透技術(shù)的初衷，不僅僅是穿透霧霾?！捌鋵崳F霾穿透技術(shù)的初衷是解決低能見度的視頻問題（如雨、霧、霾、揚塵、沙塵、強光、逆光等）?！睒房瓶偨?jīng)理張立國表示，”但由于霧霾在這些‘天氣’中占比較大，所以被稱為霧霾穿透技術(shù)。也就是說，霧霾穿透技術(shù)的實質(zhì)，就是用來解決視頻監(jiān)控設(shè)備的低能見度問題，提高其在低能見度的可視距離和視頻清晰度；同時我們還加上了強光弱化技術(shù)，能在多種惡劣情況下提供清晰可辯的優(yōu)質(zhì)視頻。從落地現(xiàn)狀來看，公路／交通樞紐是霧霾穿透技術(shù)當下應(yīng)用最廣泛的場景，并圍繞該技術(shù)衍生了不少交通安全監(jiān)測系統(tǒng)。在大霧天氣的情況，系統(tǒng)以視頻呈現(xiàn)為基礎(chǔ)，是一套保障惡劣環(huán)境道路安全行駛為目標的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可對道路路面狀況、道路環(huán)境、異常事件、交通狀況等信息實時進行自動感知和采集，提高行駛安全系數(shù)等問題?！办F霾穿透技術(shù)的應(yīng)用將不僅局限于低能見度的監(jiān)控場所，如：高點監(jiān)控、森林防火、航運／海上作業(yè)、公路、鐵路、機場、港口、邊防崗哨、廣場、景區(qū)、車站、大型場館、小區(qū)外圍等場所?！薄半S著科技不斷進步和芯片運算速度的提升，霧霾穿透系統(tǒng)將能夠在各項視頻系統(tǒng)，如安全安保、應(yīng)急管理、消防、單兵作戰(zhàn)，機器人，航空以及無人機、主動安全的輔助駕駛和未來的無人駕駛、手持設(shè)備（手機）、AI眼鏡等行業(yè)進行廣泛合作。不但能給安防安保、交通安全帶來新思維，也能給各行各業(yè)的視頻帶來革命性的新時代，改變對傳統(tǒng)攝像視頻系統(tǒng)的認知?！睆埩J為。的確，基于霧霾穿透技術(shù)，目前市場上已經(jīng)有相當多硬件產(chǎn)品面世，包括光學鏡頭、專業(yè)算法模塊、信號傳輸?shù)母黜椨布约皩Ｓ眯酒??？蔀槎鄠€領(lǐng)域提供相關(guān)解決方案：火災(zāi)救援方案、山體滑坡救援方案、智慧旅游監(jiān)控解決方案、環(huán)保智能監(jiān)控解決方案、道路結(jié)冰預(yù)警及決方案等等。這些產(chǎn)品及解決方案的面世，為霧霾穿透技術(shù)給各安全生產(chǎn)、交通、安保、救援等在低能見度天氣下帶來了更多的可能性。霧霾穿透技術(shù)在視頻監(jiān)控行業(yè)的痛點盡管霧霾穿透技術(shù)經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，其技術(shù)已經(jīng)逐步走向成熟，但該技術(shù)在視頻監(jiān)控行業(yè)的應(yīng)用，仍舊還有不少痛點。在技術(shù)方面，霧霾穿透技術(shù)涉及多方面核心技術(shù)，如:感光芯片對不同波段的敏銳度、光學濾鏡對不同波段的信號通過率、微弱視頻信號的獲取和識別、圖像信號實時視頻解析算法、圖像信號色彩還原和增強、光機電一體化融合等先進技術(shù)，而就目前看來，這些技術(shù)依舊還存在較大的上升空間，換句話來說，就是不成熟。舉個簡單的例子，集成霧霾穿透技術(shù)的視頻監(jiān)控攝像機，其有效視距依舊受到霧霾程度的影響。而由于涉及多種技術(shù)，霧霾穿透技術(shù)對安防廠家的要求非常高，產(chǎn)品在設(shè)計時，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。也就是說除了技術(shù)難題，這項技術(shù)的廠商的實力、財力都有較高的要求。而除了以上兩點，張立國還指出，霧霾穿透技術(shù)的難點是在不同條件下對各波段透過的信號的實時解析（樂科已經(jīng)達到毫秒解析時間）。目前美國在感光芯片以及LENS方面的技術(shù)有較好的優(yōu)越性，中國的算法能力也不錯，如能在算法上深下功夫達到對不同信號的魯棒處理能力，同時選擇的較快的運算芯片達到實時處理能力；將在智能交通包括輔助駕駛或無人駕駛、應(yīng)急