2015年的我国，环境污染仍然在持续，在环境保护部于近期发布的一份城市空气质量陈述中，参加查询的74个城市(包含京津冀、长三角、珠三角区域及直辖市、省会城市等)其轻度污染天数份额为22.2%，中度污染为8.0%，重度污染为4.6%，严峻污染为1.6%。这些**裸的数字阐明环境污染正时刻盘绕在你我身边，而城市雾霾气候越发密布的呈现恰恰便是环境污染最为直观的反响。
雾霾，你的真名叫什么
雾霾的构成在适当程度上是由于环境污染导致的，这点毫无疑问，但雾霾的详细成分又是什么呢?严格来说，雾霾是由两种成分组成，即雾与霾。雾是由很多悬浮在近地上空气中的细小水滴或冰晶组成的气溶胶体系，是一种近地上层空气中水汽凝聚的产品;而霾的成分则相对要杂乱得多了，空气中的尘埃、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子都是其组成部分，仔细的读者此刻就会问了，那对能见度影响较为严峻的是雾仍是霾呢?由前述的介绍可知，雾当然会对能见度构成影响，由于雾的成分首要是水滴与冰晶体，二者对光的反射、折射、散射以及自身的污浊与否都会对能见度发生影响，但无论是水滴仍是冰晶体都会跟着温度的升高而蒸腾，这也是为什么起雾地利，早上的雾气最为稠密，而比及上午时，雾气会变得淡薄乃至消失的原因了。由此可见，首要影响能见度的是霾了，很明显这些固态的成分是无法随便消失的，最多亦只会由此处飘往彼处算了。
解决方案在弯曲中发生
俗话说，知己知彼，方能百战不殆，那么在咱们对雾霾有了较为翔实的了解后，难题亦随之摆在了咱们眼前，要知道在视频监控范畴中，对画面的要求第一是明晰，第二是明晰，第三仍是明晰，而雾霾又会对能见度构成丧命影响，对立发生，那么又该怎么化解呢?透雾技能便是由此而生的。在议论透雾技能前，有一个概念比较容易与之混绕，那便是除雾功用，此功用在一些球机与一体机中较为常见，比如在一些室外温度较低的状况下，由于一体机或许球机自身在运转时是会发生热量的，导致机身表里有个温度差，此刻或许会在机身内部发生水滴及水蒸汽然后导致起雾，这当然会对监控画面的明晰度构成影响，此刻一体机或许球机一般会通过加热、通风设备来完结对水蒸气的去除，此便称之为除雾功用，应该说其与本文所要讨论的透雾技能的概念仍是较为不同的。
现在回到本文的主角-透雾技能，何为透雾技能?在这里小编回绝虚张声势，无妨直接断章取义一番，透雾技能便是穿透雾霾的技能，什么穿透雾霾?视频监控画面穿透雾霾，便是让摄像机即使是在雾霾气候时亦能展现出明晰的画面来。
正如本文的最初部分所言，跟着环境污染的加剧，城市雾霾气候的呈现越发频频，而一般摄像机在雾霾气候下的监控作用往往差强人意，其画面犹如一幅抽象画，除了模糊仍是模糊，让人不明所以，一旦有安全事故发生，其视频的参考价值适当有限，而一贯以贩卖“安全”为生的安防职业岂能忍受?也因而加持透雾技能的摄像机越来越广泛地得以使用，国内各大厂商纷繁发力于透雾技能的研制，可谓硕果累累。
就现在的视频监控而言，透雾技能的完结首要分为两种，其一是根据人类视觉感知模型而规划的图画康复技能，再结合先进的算法来修正画面，此乃电子透雾也;其二是使用近红外光相对可见光在传达时受气溶胶的影响较小，可穿透必定浓度雾霾的特性来完结透雾功用，咱们一般称之为光学透雾;两种透雾技能均能获得不错的透雾作用，但这二者的透雾作用孰优孰劣呢?真可谓一言难尽，暂时将其放置，留下后文再细细胪陈了。
电子透雾，缤纷国际的呈现
“电子透雾首要是选用图画处理技能，根据雾霾退化模型建立起对图画内容的数学描绘，并通过剖析核算(即算法)，提取以及强化景象特征，一起弱化乃至消除雾霾成分的影响，进行逆向的退化模型的恢复。”在谈到何为电子透雾时，来自杭州海康威视数字技能股份有限公司的工程师范蒙对笔者如是答复，根据海康威视工程师范蒙的解说可知，电子透雾技能可算得上是一种修修补补的技能，也便是说，它是由一种业已生成图画这种成果去逆推图画本来之真面目的，然后把这个通过透雾技能优化后的所谓真面目输出显现，很明显，这是一种逆向的推演进程。
电子透雾关
电子透雾开
那么在这种逆向推演进程中，影响终究成像作用的关键要素是什么呢?那便是透雾技能的算法，谈到透雾算法，恐怕不得不提及何恺明博士于2009年宣布的论文《Single Image Haze Removal Using Dark Channel Prior》，作为当年核算机视觉范畴最顶尖国际会议的最佳论文，其首要的奉献在于总结出了含雾图画的根本规律-暗通道先验理论，简单说便是雾霾总是呈现灰白色，一旦景象遭到雾霾影响，皆显出灰白色来，然后根据物理上雾霾的构成公式，根据物体的灰白程度来判别出雾霾的浓度，然后有用地消除雾霾对画面发生的影响，恢复出更为实在的画面来。“何恺明博士的理论可算是近年在电子透雾技能方面所获得的最大开展之一。”海康威视工程师范蒙介绍道，但该算法亦有其局限性，比如在监控雪地、大海等场景时，其透雾作用往往会不太抱负，再者该算法虽然透雾作用杰出，但算法的杂乱程度颇高，导致其运算速度不快，影响了监控画面的实时性。
近年来，国内各大安防厂商对电子透雾技能的研制简直都是建立在何恺明博士所提出的暗通道先验理论上，虽然透雾算法是电子透雾作用好坏的决定性要素，但仅有优质的算法显然是不行的，一个足球团队的优异体现需求11个人的通力合作，电子透雾技能亦是如此，先进的算法还需相对应的硬件支撑方能完结，由于先进的算法往往是杂乱的，而算法越杂乱，就越需求强悍的硬件性能来合作完结。
“电子透雾技能作为一种较佳的透雾解决方案，有其先天分缺乏的一面，那便是作为一种图画增强技能，对大气传达进程中现已丢失掉的图画信息，是无法完结“从无到有”般地康复。”在言及电子透雾技能的局限性时，浙江宇视科技有限公司IPC团队回应道。此外，电子透雾技能在使用透雾算法进行逆向的退化模型恢复时，当画面中所含有的景象信息偏弱时，对景象的恢复往往还或许引进必定程度的噪声，而在面临较为严峻的雾霾时，选用电子透雾技能的话，透雾作用往往会不明显。当然咱们需怀着一颗哲思的心去评判人间万物，历来就不存在什么一了百了的解决方案，概莫能外。
那么在面临电子透雾技才能不从心的高浓度雾霾时，咱们又该怎么是好呢?科学的开展是没有极限的，下面咱们就来要点讨论一下高浓度雾霾的克星-光学透雾技能。
无限挨近实在细节，光学透雾
光学透雾技能相对电子透雾技能而言，发生的时刻或许更早，其发生之初首要使用在边防体系、海防体系以及森林防火等范畴中，跟着技能的前进及价格的回落，使用在民用级范畴的状况也逐渐多了起来。
那么什么是光学透雾技能呢?光学透雾便是使用透雾镜头完结对特定波长之光线(近红外光线)的扑捉然后完结明晰成像的。这里有两点需求留意，其一是特定波长之光线，咱们知道天然光是由紫、蓝、青、绿、黄、橙、红七种不同颜色的光线组合而成的，而且每一种颜色光线的波长是不同的，其间波长在100-380nm间的是紫外线，可见光的波长规模则在380-780nm间，而光学透雾所言特定波长之光线则在780nm以上，即红外线之波长规模，由于红外线的波长较长，在传达时其受气溶胶的影响较小，对雾霾烟尘具有必定的穿透才能，然后协助镜头完结准确的聚集。
其二是透雾镜头，“透雾镜头与一般镜头最大的不同在于能接受红外波段的宽度上，也即成焦面的宽容度，透雾镜头的宽容度肯定要更宽些。”来自深圳优色专显科技有限公司工程主管陈文永在答复透雾镜头与一般镜头的差异时作如是回应。上述的答复很明显包含了这样一个意思，那便是镜头能够扑捉到的红外线的波长规模越大，参加成像的红外线便越多，画面的亮度就越高，终究的成像天然就越明晰，透雾作用当然就更好了。那么实践状况又是怎样的呢?“受限于镜头光路规划的难度及CCD的感光才能，在现在已知的安防透雾镜头中，可使用的最长红外波段为1100nm。”优色专显科技工程主管陈文永弥补道。也便是说，现在的安防职业中，透雾镜头可收集到的红外线的波长规模大致在780-1100nm间。
光学透雾关
光学透雾开
已然透雾镜头依托的是红外线的特征来完结透雾的，那么其扑捉到的图画是否会失掉颜色的丰富性，只能呈现出是非的画面?是的，这可算是光学透雾的一个缺点，究竟技能亦有其局限性。
由前述的讨论咱们知道，要想完结优质的光学透雾作用，其关键在于透雾镜头，难点亦在其上。专业的透雾镜头一般内置有针对性很强的滤波片，滤波片的作用在于愈加准确的截取所需波段长度的光线，一起为了应对不同环境下的透雾功用，往往还需求加载多片滤波片以满意对不同波段光线的有用截取，那么在不同的滤波片间是怎么完结切换的呢?联动，透雾镜头与摄像机联动的方法一般是通过RS485接口来完结的。当然，专业的透雾镜头对与之调配的摄像机亦是有必定要求的，那便是摄像机最少得具有根本的日夜转化功用。
“光学透雾的终究成像作用还会遭到被监控物体与布景自身对红外光的反射性质等要素的影响，被监控物与布景反射红外光的差异越大，光学透雾的作用便越好。”宇视科技IPC团队最终弥补道。由前述的介绍咱们可知，光学透雾技能是从图画的源头发力，虽然其会失掉颜色的丰富性，但在画面的实在性及细节的丰富性上算得上是适当给力的。
孰优孰劣
前文中咱们就电子透雾与光学透雾进行了较为深化的讨论，那么在这两种透雾技能中，哪种透雾技能之作用会更好呢?笔者对此问题亦是感到较为头疼，一种莫可名状、一言难尽的感觉涌上心头，但也无妨以自己浅陋的常识堆集来稍加剖析。
电子透雾的一个优势在于颜色体现上，也即通过电子透雾技能处理后的图画，其对颜色的恢复是较为实在的，此为其一;其二是电子透雾的使用规模愈加广泛，由于电子透雾技能的中心在于透雾算法，而算法是能够加诸在任何硬件设备上的，只需该硬件设备满意透雾算法加诸的条件即可，因而，咱们不光能够在作为前端的摄像机上见到电子透雾功用，在后端的DVR、NVR乃至显现器上亦可见到电子透雾功用，电子透雾可算是一种使用规模广、经济实惠且作用不错的一种透雾技能，但其有一些先天分缺乏的当地，作为一种后端图画康复技能，电子透雾是一种依托透雾算法来逆向演推的进程，当景象信息相对偏弱时，对图画的恢复往往还会引进噪声，这点跟降噪算法较为类似，当降噪功用敞开后，在抹平画面噪声的一起，亦会导致画面细节的丢失，鱼与熊掌，不行兼得。再者，糟糕的透雾算法乃至或许会导致画面失真，而优质的透雾算法往往会相对杂乱些，这对背面支撑该算法运转的硬件设备亦是有要求的。
与治标的电子透雾不同，光学透雾可算是一种治本之策，由于它根据的是近红外光的特性完结在图画源头便进行实在扑捉的一种技能，虽然其扑捉到的图画失掉了颜色的丰富性，但画面的实在性更为牢靠，也因而，在电子透雾面临浓重雾霾束手无策之际，光学透雾却能获得绝佳的透雾作用(见图2)，即使是在雾霾十分少的状况下，光学透雾相对电子透雾在对前景细节的把控上仍然具有优势，但其完结方法相对要杂乱些，专业的透雾镜头+滤光片，导致光学透雾的完结本钱适当昂扬，约束了其使用规模，现在光学透雾首要使用在边防体系、海防体系以及森林防火等范畴中，再者鉴于光学透雾的完结原理，现在其只能使用在前端收集设备的摄像机上。
结语
安防职业中，对视频监控画面的要求永远是“清无止境”的，而雾霾对画面明晰度的影响可谓是丧命性的，透雾技能的呈现可谓解了安防职业的当务之急，但无论是电子透雾抑或光学透雾，均有其局限性，可喜的是现在国内一些闻名安防厂商已开宣布集电子透雾+光学透雾的双透雾功用于一身的摄像机，且实践的使用作用亦适当不错(详见本期的专题评测)，这愈加坚决了笔者的一个信仰：跟着技能的不断进化完善，雾霾下的高明晰监控成像终将成为铁一般的实际。
