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淺析霧霾穿透技術在視頻監控行業的應用

在“平安中國”、“雪亮工程”的政策下,中國城市已經部署了超兩千萬臺視頻攝像機。盡管當前視頻監控已經朝著視頻結構化時代邁進,但一些不可控的自然因素(如雨、雪、霧天氣)依舊是視頻監控產品需要直面的難題。

那不可控的自然因素對監控攝像機究竟有何影響?以霧霾天氣對視頻監控的影響為例,在霧霾天氣下,視頻監控的距離、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濟損失,如高速道路的連環交通事故等等。同時,霧霾天氣還可能導致車輛、人物等監控主體的關鍵細節信息丟失,一旦發生事故,視頻監控攝像機根本沒有什么實用價值。

那么視頻監控該如何應對所帶來的影響呢?答案應該是霧霾穿透視技術。

何為霧霾穿透技術?

廣義認為,霧霾穿透技術就是在霧霾天氣下,依然能夠穿透霧霾干擾,讓攝像機獲得清晰可辨的視頻,從而減少對監控視頻和圖像清晰度造成影響。   一般認為,霧霾穿透技術分為電子透霧(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還是利用近紅外波段光線進行成像的光學透霧技術,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,電子透霧技術與光學透霧技術之間存在著互補關系。

在上述看似“互補”技術背景下,一種新的透霧技術——“電子+光學雙重透霧”悄然面世。據了解,“電子+光學雙重透霧”實質就是在光學透霧的基礎上集成透霧算法,使得透霧效果得到進一步的提升。這種技術依賴于各大廠家透霧算法技術的不同,效果也有好壞。

而隨著安防行業已從被動防御走向了主動預防,“電子+光學雙重透霧”也逐漸成為了當前的主流透霧技術,各大廠商也推出了相關透霧攝像機產品,例如宇視科技的雙透霧功能網絡攝像機HIC5600系列、樂科的霧霾穿透系統GA、BA以及GA+ 系列等等。

霧霾穿透技術在視頻監控行業的應用

此時需要提及的是,霧霾穿透技術的初衷,不僅僅是穿透霧霾。

“其實,霧霾穿透技術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)。”深圳市樂科集成電路有限公司總經理張立國表示,”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。也就是說,霧霾穿透技術的實質,就是用來解決視頻監控設備的低能見度問題,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,能在多種惡劣情況下提供清晰可辯的優質視頻。

從落地現狀來看,公路/交通樞紐是霧霾穿透技術當下應用最廣泛的場景,并圍繞該技術衍生了不少交通安全監測系統。在大霧天氣的情況,系統以視頻呈現為基礎,是一套保障惡劣環境道路安全行駛為目標的綜合監控系統,可對道路路面狀況、道路環境、異常事件、交通狀況等信息實時進行自動感知和采集,提高行駛安全系數等問題。

“霧霾穿透技術的應用將不僅局限于低能見度的監控場所,如:高點監控、森林防火、航運/海上作業、公路、鐵路、機場、港口、邊防崗哨、廣場、景區、車站、大型場館、小區外圍等場所。隨著科技不斷進步和芯片運算速度的提升,霧霾穿透系統將能夠在各項視頻系統,如安全安保、應急管理、消防、單兵作戰,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、手持設備(手機)、AI眼鏡等行業進行廣泛合作。不但能給安防安保、交通安全帶來新思維,也能給各行各業的視頻帶來革命性的新時代,改變對傳統攝像視頻系統的認知。” 張立國認為。

的確,基于霧霾穿透技術,目前市場上已經有相當多硬件產品面世,包括光學鏡頭、專業算法模塊、信號傳輸的各項硬件以及專用芯片。可為多個領域提供相關解決方案:火災救援方案、山體滑坡救援方案、智慧旅游監控解決方案、環保智能監控解決方案、道路結冰預警及決方案等等。這些產品及解決方案的面世,為霧霾穿透技術給各安全生產、交通、安保、救援等在低能見度天氣下帶來了更多的可能性。

霧霾穿透技術在視頻監控行業的痛點

盡管霧霾穿透技術經過數年的發展,其技術已經逐步走向成熟,但該技術在視頻監控行業的應用,仍舊還有不少痛點。

在技術方面,霧霾穿透技術涉及多方面核心技術,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,而就目前看來,這些技術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,集成霧霾穿透技術的視頻監控攝像機,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,霧霾穿透技術對安防廠家的要求非常高,產品在設計時,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。也就是說除了技術難題,這項技術的廠商的實力、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 方面的技術有較好的優越性,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、應急管理、安保/安防率先解決急需問題,逐步給視頻行業帶來新的發展潛力等;同時將紅外技術、熱成像等其他成像技術的兼容和應用,將給各視頻系統帶來新的時代商機;加之5G技術的廣泛應用和毫米波點對點大數據傳輸技術,可以給多領域應用帶來新的思考···

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