浅析雾霾穿透技术在视频监控行业的应用

在“平安中国”、“雪亮工程”的政策下，中国城市已经部署了超两千万台视频摄像机。尽管当前视频监控已经朝着视频结构化时代迈进，但一些不可控的自然因素（如雨、雪、雾天气）依旧是视频监控产品需要直面的难题。那不可控的自然因素对监控摄像机究竟有何影响？以雾霾天气对视频监控的影响为例，在雾霾天气下，视频监控的距离、图像清晰度都将有所下降，易带来较大的安全隐患以及不少经济损失，如高速道路的连环交通事故等等。同时，雾霾天气还可能导致车辆、人物等监控主体的关键细节信息丢失，一旦发生事故，视频监控摄像机根本没有什么实用价值。那么视频监控该如何应对所带来的影响呢？答案应该是雾霾穿透视技术。何为雾霾穿透技术？广义认为，雾霾穿透技术就是在雾霾天气下，依然能够穿透雾霾干扰，让摄像机获得清晰可辨的视频，从而减少对监控视频和图像清晰度造成影响。一般认为，雾霾穿透技术分为电子透雾（算法透雾）和光学透雾（物理透雾）两种。前者采用可见光成像，并通过算法来修复画面；后者通过物理的方式，摄像机镜头直接利用可穿透雾霾的近红外波段光线进行成像，从而提升画面清晰度。从上表我们可以得知，不管是以算法为主的电子透雾技术还是利用近红外波段光线进行成像的光学透雾技术，其依旧存在不少劣势，例如图像损失、成本过高等。但也正是从上表我们可以得知，从某种意义上来看，电子透雾技术与光学透雾技术之间存在着互补关系。在上述看似“互补”技术背景下，一种新的透雾技术——“电子＋光学双重透雾”悄然面世。据了解，“电子＋光学双重透雾”实质就是在光学透雾的基础上集成透雾算法，使得透雾效果得到进一步的提升。这种技术依赖于各大厂家透雾算法技术的不同，效果也有好坏。而随着安防行业已从被动防御走向了主动预防，“电子＋光学双重透雾”也逐渐成为了当前的主流透雾技术，各大厂商也推出了相关透雾摄像机产品，例如宇视科技的双透雾功能网络摄像机HIC5600系列、乐科的雾霾穿透系统GA、BA以及GA＋系列等等。雾霾穿透技术在视频监控行业的应用此时需要提及的是，雾霾穿透技术的初衷，不仅仅是穿透雾霾。“其实，雾霾穿透技术的初衷是解决低能见度的视频问题（如雨、雾、霾、扬尘、沙尘、强光、逆光等）。”乐科总经理张立国表示，”但由于雾霾在这些‘天气’中占比较大，所以被称为雾霾穿透技术。也就是说，雾霾穿透技术的实质，就是用来解决视频监控设备的低能见度问题，提高其在低能见度的可视距离和视频清晰度；同时我们还加上了强光弱化技术，能在多种恶劣情况下提供清晰可辩的优质视频。从落地现状来看，公路／交通枢纽是雾霾穿透技术当下应用最广泛的场景，并围绕该技术衍生了不少交通安全监测系统。在大雾天气的情况，系统以视频呈现为基础，是一套保障恶劣环境道路安全行驶为目标的综合监控系统，可对道路路面状况、道路环境、异常事件、交通状况等信息实时进行自动感知和采集，提高行驶安全系数等问题。“雾霾穿透技术的应用将不仅局限于低能见度的监控场所，如：高点监控、森林防火、航运／海上作业、公路、铁路、机场、港口、边防岗哨、广场、景区、车站、大型场馆、小区外围等场所。”“随着科技不断进步和芯片运算速度的提升，雾霾穿透系统将能够在各项视频系统，如安全安保、应急管理、消防、单兵作战，机器人，航空以及无人机、主动安全的辅助驾驶和未来的无人驾驶、手持设备（手机）、AI眼镜等行业进行广泛合作。不但能给安防安保、交通安全带来新思维，也能给各行各业的视频带来革命性的新时代，改变对传统摄像视频系统的认知。”张立国认为。的确，基于雾霾穿透技术，目前市场上已经有相当多硬件产品面世，包括光学镜头、专业算法模块、信号传输的各项硬件以及专用芯片。可为多个领域提供相关解决方案：火灾救援方案、山体滑坡救援方案、智慧旅游监控解决方案、环保智能监控解决方案、道路结冰预警及决方案等等。这些产品及解决方案的面世，为雾霾穿透技术给各安全生产、交通、安保、救援等在低能见度天气下带来了更多的可能性。雾霾穿透技术在视频监控行业的痛点尽管雾霾穿透技术经过数年的发展，其技术已经逐步走向成熟，但该技术在视频监控行业的应用，仍旧还有不少痛点。在技术方面，雾霾穿透技术涉及多方面核心技术，如:感光芯片对不同波段的敏锐度、光学滤镜对不同波段的信号通过率、微弱视频信号的获取和识别、图像信号实时视频解析算法、图像信号色彩还原和增强、光机电一体化融合等先进技术，而就目前看来，这些技术依旧还存在较大的上升空间，换句话来说，就是不成熟。举个简单的例子，集成雾霾穿透技术的视频监控摄像机，其有效视距依旧受到雾霾程度的影响。而由于涉及多种技术，雾霾穿透技术对安防厂家的要求非常高，产品在设计时，需要通过大量的实验论证，从多种方案中选择出最合适的滤光片、镜头、传感器和特定的透雾算法组合，在保证了透雾效果的同时，需要避免出现图像噪声过大，清晰度下降的情况，从而得到进一步提升的透雾效果。也就是说除了技术难题，这项技术的厂商的实力、财力都有较高的要求。而除了以上两点，张立国还指出，雾霾穿透技术的难点是在不同条件下对各波段透过的信号的实时解析（乐科已经达到毫秒解析时间）。目前美国在感光芯片以及LENS方面的技术有较好的优越性，中国的算法能力也不错，如能在算法上深下功夫达到对不同信号的鲁棒处理能力，同时选择的较快的运算芯片达到实时处理能力；将在智能交通包括辅助驾驶或无人驾驶、应急