利用霧霾穿透技術(shù)改善自然因素對(duì)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)的影響

在“平安中國(guó)”、“雪亮工程”的政策下，中國(guó)城市已經(jīng)部署了超兩千萬(wàn)臺(tái)視頻攝像機(jī)。盡管當(dāng)前視頻監(jiān)控已經(jīng)朝著視頻結(jié)構(gòu)化時(shí)代邁進(jìn)，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(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)究竟有何影響？以霧霾天氣對(duì)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(lái)較大的安全隱患以及不少經(jīng)濟(jì)損失，如高速道路的連環(huán)交通事故等等。同時(shí)，霧霾天氣還可能導(dǎo)致車(chē)輛、人物等監(jiān)控主體的關(guān)鍵細(xì)節(jié)信息丟失，一旦發(fā)生事故，視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)根本沒(méi)有什么實(shí)用價(jià)值。

那么視頻監(jiān)控該如何應(yīng)對(duì)所帶來(lái)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(rèn)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(jī)獲得清晰可辨的視頻，從而減少對(duì)監(jiān)控視頻和圖像清晰度造成影響。 　　一般認(rèn)為，霧霾穿透技術(shù)分為電子透霧（算法透霧）和光學(xué)透霧（物理透霧）兩種。前者采用可見(jiàn)光成像，并通過(guò)算法來(lái)修復(fù)畫(huà)面；后者通過(guò)物理的方式，攝像機(jī)鏡頭直接利用可穿透霧霾的近紅外波段光線(xiàn)進(jìn)行成像，從而提升畫(huà)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(xiàn)進(jìn)行成像的光學(xué)透霧技術(shù)，其依舊存在不少劣勢(shì)，例如圖像損失、成本過(guò)高等。但也正是從上表我們可以得知，從某種意義上來(lái)看，電子透霧技術(shù)與光學(xué)透霧技術(shù)之間存在著互補(bǔ)關(guān)系。

在上述看似“互補(bǔ)”技術(shù)背景下，一種新的透霧技術(shù)——“電子＋光學(xué)雙重透霧”悄然面世。據(jù)了解，“電子＋光學(xué)雙重透霧”實(shí)質(zhì)就是在光學(xué)透霧的基礎(chǔ)上集成透霧算法，使得透霧效果得到進(jìn)一步的提升。這種技術(shù)依賴(lài)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(dòng)防御走向了主動(dòng)預(yù)防，“電子＋光學(xué)雙重透霧”也逐漸成為了當(dāng)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(jī)產(chǎn)品，例如宇視科技的雙透霧功能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)HIC5600系列、樂(lè)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(shí)需要提及的是，霧霾穿透技術(shù)的初衷，不僅僅是穿透霧霾。

“其實(shí)，霧霾穿透技術(shù)的初衷是解決低能見(jiàn)度的視頻問(wèn)題（如雨、霧、霾、揚(yáng)塵、沙塵、強(qiáng)光、逆光等）?！鄙钲谑袠?lè)科集成電路有限公司總經(jīng)理張立國(guó)表示，”但由于霧霾在這些‘天氣’中占比較大，所以被稱(chēng)為霧霾穿透技術(shù)。也就是說(shuō)，霧霾穿透技術(shù)的實(shí)質(zhì)，就是用來(lái)解決視頻監(jiān)控設(shè)備的低能見(jiàn)度問(wèn)題，提高其在低能見(jiàn)度的可視距離和視頻清晰度；同時(shí)我們還加上了強(qiáng)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(lái)看，公路／交通樞紐是霧霾穿透技術(shù)當(dāng)下應(yīng)用最廣泛的場(chǎng)景，并圍繞該技術(shù)衍生了不少交通安全監(jiān)測(cè)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(biāo)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可對(duì)道路路面狀況、道路環(huán)境、異常事件、交通狀況等信息實(shí)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)感知和采集，提高行駛安全系數(shù)等問(wèn)題。

“霧霾穿透技術(shù)的應(yīng)用將不僅局限于低能見(jiàn)度的監(jiān)控場(chǎng)所，如：高點(diǎn)監(jiān)控、森林防火、航運(yùn)／海上作業(yè)、公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、港口、邊防崗哨、廣場(chǎng)、景區(qū)、車(chē)站、大型場(chǎng)館、小區(qū)外圍等場(chǎng)所。隨著科技不斷進(jìn)步和芯片運(yùn)算速度的提升，霧霾穿透系統(tǒng)將能夠在各項(xiàng)視頻系統(tǒng)，如安全安保、應(yīng)急管理、消防、單兵作戰(zhàn)，機(jī)器人，航空以及無(wú)人機(jī)、主動(dòng)安全的輔助駕駛和未來(lái)的無(wú)人駕駛、手持設(shè)備（手機(jī)）、AI眼鏡等行業(yè)進(jìn)行廣泛合作。不但能給安防安保、交通安全帶來(lái)新思維，也能給各行各業(yè)的視頻帶來(lái)革命性的新時(shí)代，改變對(duì)傳統(tǒng)攝像視頻系統(tǒng)的認(rèn)知。” 張立國(guó)認(rèn)為。

的確，基于霧霾穿透技術(shù)，目前市場(chǎng)上已經(jīng)有相當(dāng)多硬件產(chǎn)品面世，包括光學(xué)鏡頭、專(zhuān)業(yè)算法模塊、信號(hào)傳輸?shù)母黜?xiàng)硬件以及專(zhuān)用芯片?？蔀槎鄠€(gè)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(jiàn)度天氣下帶來(lái)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(diǎn)

盡管霧霾穿透技術(shù)經(jīng)過(guò)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(diǎn)。

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(duì)不同波段的敏銳度、光學(xué)濾鏡對(duì)不同波段的信號(hào)通過(guò)率、微弱視頻信號(hào)的獲取和識(shí)別、圖像信號(hào)實(shí)時(shí)視頻解析算法、圖像信號(hào)色彩還原和增強(qiáng)、光機(jī)電一體化融合等先進(jìn)技術(shù)，而就目前看來(lái)，這些技術(shù)依舊還存在較大的上升空間，換句話(huà)來(lái)說(shuō)，就是不成熟。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，集成霧霾穿透技術(shù)的視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)，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(duì)安防廠家的要求非常高，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)，需要通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)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(shí)，需要避免出現(xiàn)圖像噪聲過(guò)大，清晰度下降的情況，從而得到進(jìn)一步提升的透霧效果。也就是說(shuō)除了技術(shù)難題，這項(xiàng)技術(shù)的廠商的實(shí)力、財(cái)力都有較高的要求。

而除了以上兩點(diǎn)，張立國(guó)還指出，霧霾穿透技術(shù)的難點(diǎn)是在不同條件下對(duì)各波段透過(guò)的信號(hào)的實(shí)時(shí)解析（樂(lè)科已經(jīng)達(dá)到毫秒解析時(shí)間）。目前美國(guó)在感光芯片以及LENS 方面的技術(shù)有較好的優(yōu)越性，中國(guó)的算法能力也不錯(cuò)，如能在算法上深下功夫達(dá)到對(duì)不同信號(hào)的魯棒處理能力，同時(shí)選擇的較快的運(yùn)算芯片達(dá)到實(shí)時(shí)處理能力；將在智能交通包括輔助駕駛或無(wú)人駕駛、應(yīng)急管理、安保／安防率先解決急需問(wèn)題，逐步給視頻行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展?jié)摿Φ龋煌瑫r(shí)將紅外技術(shù)、熱成像等其他成像技術(shù)的兼容和應(yīng)用，將給各視頻系統(tǒng)帶來(lái)新的時(shí)代商機(jī)；加之5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用和毫米波點(diǎn)對(duì)點(diǎn)大數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可以給多領(lǐng)域應(yīng)用帶來(lái)新的思考···