安星激光夜视仪:透雾摄像机简析 技术文章 激光夜视-安星数字CRM
Date: 2012-10-29 00:00:00Written By 安星数字系统有限公司公司技术部

安星激光夜视仪:透雾摄像机简析

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目前,透雾摄像机主要有彩色透雾和黑白透雾两种,其中彩色透雾只能在白天彩色显示,夜间一样是黑白显示。就透雾实现的方法来分,可分为物理透雾、通过视频显像算法处理的电子透雾、物理透雾和算法结合的整体透雾方法(安星数字系统有限公司所使用的彩色透雾方案)。

虽然透雾摄像机的概念早在零七年就进入了中国,但是稍贵的价格和复杂的技术让很多企业及用户都望而却步。近几年,随着安防业的壮大,及其本身技术实力的不断发展,透雾摄像机技术取得了快速发展。不过在这个过程中,出现了部分不良企业打着透雾的噱头,随便做个滤镜切换装置,稍改下DSP的灰度、对比度,然后盗用一段别家的录像文件就当透雾摄像机卖。这样的摄像机往往只是滥竽充数,值得大家警惕。

 

    现在,让我们一起来走进透雾摄像机的世界。

 

    透雾镜头及配套的摄像机:物理透雾,功能强大,价格稍贵。

 

    安星数字的透雾摄像机透雾镜头及透雾摄像机具备三个要素:多层镀膜镜头,具有色差补偿及红外成像校正镜头、具备近红外线灵敏度及超低照度CCD、黑点平拉伸的图像处理器。

 

    出现浓雾天气时,一般的可见光无法穿透雾气,但是在近红外波段,有一种名为子弹光的光线可以穿透雾气,而这种光线就是我们实现透雾功能的关键。

 

    在光谱中,可见光的波长范围是390~770纳米之间,一般的摄像机镜头,透过光谱的中心波长在500~600纳米之间,而为了保证这种红外光的透过率,透雾摄像机的镜头必须在780~900纳米之间。因此,安星数字采用的透雾镜头采用了多层镀膜技术,让390~980纳米波段的透过率达到80%以上,最终实现透雾效果。这种透雾方式,俗称为物理透雾。

 

    采用这种方式虽然可以达到真正的透雾效果,但是稍贵的镜头并不是所有用户都愿意接受的。研究人员为了降低成本,把这项技术直接移植到了摄像机上,用非透雾摄像机搭配透雾摄像机的方式压缩成本,同时成像画面也有不错的效果。

 

 

电子透雾,算法透雾:各有所长,百花齐放,

 

    透雾镜头虽然效果突出,但因为价格上稍有局限,在商用、民用范围内稍难普及,在这种情况下,很多企业推出了更为实惠的数字DSP处理技术,通过视频分析算法来达到透雾功能,俗称:数字透雾。

 

    1、摄像机视频增强算法(Retinex算法)

 

    视频增强Retinex算法是基于人类视觉系统感知以及拍摄物体颜色、亮度的一种模型算法。 

    视频增强Retinex算法的理论基础就是将原始图像看成是由照射图像和物体反射属性组成,照射光图像直接决定一幅图像中像素能够达到的动态范围,物体反射属性决定了图像的内在性质,因此,在原始图像中去除或降低照射图像的影响从而保留本质的反射属性是Retinex理论的基本思想。与其它图像增强方法相比,Retinex算法具有锐化、颜色恒常性、动态范围压缩大、色彩逼真度高等特点。

 

   视频增强 Retinex算法基于DSP的嵌入式硬件结构,能自动适应PAL制和NTSC制式视频图像。并具有极低的延迟,延迟时间不超过一帧,即PAL制视频延迟40msNTSC制式视频延迟33ms。同时,它还支持全屏增强和局部窗口增强,局部增强窗口大小和位置可动态调整。

 

    2、摄像机影像信号处理器(LSP)

 

   在采集视频信号的过程中,要求的是把CCDCMOS感光传感器等前端设备所采集的影像经过视频接口采集,然后通过ISP进行成像处理,其中需要有自动曝光(AE)”自动白平衡(AWB)”自动聚焦(AF)”处理,统称为(3A)。那么前端需要有3A柱状图分析,而统计信息则经由ISP中的H3A单元处理;由于考虑到镜头的畸形效果,因此需要LCD处理;为适应成像过程的高速相应,所谓IMCOP的影像性处理器和IPIPE影像流水处理单元也是必不可少的。这三个部分都存在于ISP中,同时集成的还有OSD以支持屏幕图文显示。并不是所有ISP都可以轻易地把人脸检测功能集成进来,而部分企业开发的ISP还有透雾功能,能有效地支持了智能应用。可以清晰还原雾气、阴霾、雨雪、沙尘暴等天气下的图像效果。

 

3、摄像机FPGA成像方法以及直方图均衡化算法

 

    根据业内消息,现在有些摄像机厂家的透雾摄像机采用DSP处理的同时,还启用了FPGA的红外实时透雾成像方法:

 

    利用FPGA成像方法针对雾天图像的退化现象,采用近红外波段成像和视频图像处理技术相结合的方式。根据视频图像相邻两场画面相似的一系列特点,提出了用改进的直方图均衡化算法的方式图像质量。

 

    这种改进过的算法不仅可以提高画面清晰度,还可以简化系统结构,节约存储器部分硬件资源。实验表明,采用FPGA成像方法,在增强雾天图像的同时满足标准视频图像处理25fr/s的实时性要求,结合近红外波段透雾能力使雾天图像能见距离提高1.5倍以上。并且可以生成彩色画面。 

 

    在国内,各地都在开展平安城市及“全球眼”项目,但是南方多水雾,北方多沙尘,夜间无光,摄像机全盲。雾、雨、沙尘、黑夜这些气象环境及自然现象会严重影响摄像机的工作,造成视频监控上的死穴。而安星数字激光夜视透雾摄像机,无异填补了这个漏洞,即透雾透尘,又在夜间无所阻挡,夜视距离远,如同白昼,让视频监控的发展迈出了重要的一步。

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