理想氣候、空氣潔凈的地區(qū)，比如山區(qū)視覺距離能達近百公里，然而煙、霧、霾、水氣、雨、雪、灰塵、黑暗、水下等環(huán)境會大大降低視覺距離，光電成像系統(tǒng)通常是按照標準的清潔環(huán)境設計的，在這種惡劣的戶外條件下圖象質量會嚴重下降，嚴重影響觀察監(jiān)視。在這種條件下，透霧攝像機可以使圖像變得清晰，讓人們看得看得更遠更清晰。透霧攝像機其中的視頻增強算法，采用多尺度的自適應圖像圖像增強算法，具有銳化、色彩恒常、顏色高保真和高動態(tài)范圍壓縮等特性，在處理惡劣天氣下視覺質量較差的圖像時，圖像質量得到很大的改善。在硬件上使用高性能的DSP技術，通過優(yōu)化設計，實時實現了復雜的多尺度的算法，從而確保了透霧攝像機對不同的氣候環(huán)境的圖像增強具有普遍適應性。

　　神州數碼(中國)有限公司安防事業(yè)部平原告訴記者，透霧攝像機是指在有霧的環(huán)境中，能夠穿透霧氣，看到霧背后、霧氣中景物的攝像機。這種攝像機一般需要額外配備專業(yè)的透霧鏡頭，所以通常透霧攝像機多為槍機。透霧攝像機設有很多等級標準，用戶可以根據霧的濃度，選擇不同的透霧等級，調節(jié)攝像機的圖像精準度。而普通的攝像機，沒有透霧功能，在有霧氣的環(huán)境中，使用效果較差。

透霧攝像機發(fā)展歷程

　　透霧攝像機起源于紅外攝像機大熱時期的2007年，迄今為止已經走過了4個年頭，但是真正到了2010年底才開始了它的中興之旅。透霧攝像機的功能是隨著IR-cut濾光片切換裝置的使用而被發(fā)現的：當夜晚降臨時，微弱光線經過濾光片被過濾掉可見光成為黑白色圖像時，其剩余光譜只留下較小波段。當出現霧霾天氣時，把具有IR-cut濾光片切換裝置的攝像機照搬使用，研究人員發(fā)現可以改變一定的霧霾狀況，但是效果不是很理想。研究人員經過對濾光片的改良，發(fā)現特定的可見光波段具有透霧能力，其實這跟透霧鏡頭中內置的透霧濾光片切換裝置原理相同，說白了只是搬到了另外一個場所。

　　一直跟蹤透霧攝像機研究數年的深圳市埃力韋森光電科技有限公司夏石英總經理介紹說，透霧攝像機的發(fā)展歷經了三個時期，也就是三代，但是目前因為市場發(fā)育不成熟，市面上大部分的透霧攝像機是配置了專業(yè)的透霧鏡頭而達到成像的效果，也就是說“三代同堂”。具體說來，第一代透霧攝像機是借助軟件對所攝圖像進行后期優(yōu)化處理;第二代透霧攝像機則是以光學方式借助強大的透霧鏡頭來實現透霧效果;第三代透霧攝像機是結合了前兩代產品的優(yōu)點，并具備一定的自動預處理能力。說到底，透霧攝像機的透霧原理是在不可見光的范圍內，有一定頻率的光線可以穿透霧氣，但由于波長不同，所以需要鏡頭對其聚焦并進行設計，將此不可見光進行成像。由于這個不可見光沒有對應的可見光色彩圖，所以在監(jiān)視器上呈現的圖像為黑白色。面對此原理，一部分業(yè)內人士認為霧的水滴直徑在2~10um，中遠紅外基本上透不過去，甚至雷達均不能透過云霧，所以此理論純粹炒作概念。

　　早期的傳統(tǒng)模擬槍機借助透霧鏡頭在青藏線中應用，當時選擇此類型鏡頭重要考量因素則正是高原地帶大霧天氣頻發(fā)。如富士能最具代表性的透霧鏡頭D32和D60系列產品，其充分運用了特殊的光學鏡片、大幅提升光通量的EBC寬帶多層鍍膜技術、支撐鏡體內裝配的十多片鏡片組準確且平滑移動的精密加工技術，以及準確且能任意對馬達進行控制的軟件技術，從而滿足了夜視、透霧、防抖等多種多樣的用途需求。因為數量少、品牌少的緣故，市場上專業(yè)級日系透霧鏡頭售價都在萬元線以上，筆者了解到，目前安防專業(yè)級透霧鏡頭有富士龍、科娃等幾個日系品牌在做。就在配備專業(yè)鏡頭的透霧攝像機遭受價格高企質疑的同時，多家國內企業(yè)又推出了不依靠鏡頭，只依靠攝像機進行光學處理達到透霧效果的透霧攝像機。透霧攝像機的品牌也比較有限，比較知名的有日系的池野、池田，國產的有神州數碼(安朋)、永輝、紫光積陽、科安信、埃力韋森、富尼泰達、億成安、華天成、弘毅安、凱世佳等等品牌。

　　深圳市永輝科技市場部經理李善興對透霧攝像機如此描述：“利用高集成度設計方法，通過在攝像機中放置專用的高精度光學轉換器件、專用CCD成像器件，配和最新技術研發(fā)的專用攝像機濾光片切換機構，從光學、電子、軟件多方面構成一個光、電一體化的專家級視頻透霧監(jiān)控解決方案，因為采用了影像增益引擎技術搭配影像優(yōu)化電路，能夠自動偵測圖像中的灰度霧像數據，實時調整圖形的動態(tài)范圍曲線，強化色彩還原度，使該攝像機具備了彩色透霧功能，可以在彩色模式情況下，讓迷霧中的景像清晰可見”，相比之前配備專業(yè)鏡頭的透霧攝像機，該解決方案可以“可以應用各類CCTV鏡頭，給用戶一個廣泛的應用選擇”，“透霧攝像機配置專門的透霧切換控制裝置，只需遠程發(fā)送切換命令即可實現正常模式和透霧模式的轉換。透霧攝像機配合專用特種鏡頭可以發(fā)揮更佳的透霧性能”。由此段描述來看，該產品架構極大地解決了之前透霧攝像機的諸多問題，方便了用戶的控制切換。

霧霾，視頻監(jiān)控的最大障礙

　　令人記憶猶新的2010年12月1日，中央氣象臺發(fā)布大霧藍色預警：全國大部分地區(qū)發(fā)生大霧天氣。當天的大霧給人們交通出行帶來了極大的不便，其實這只是我們熟知的，大霧天氣是交通事故頻發(fā)的重要因素，同時，大霧天氣對于視頻監(jiān)控也有很大的影響，特別是在交通、森林等領域，“霧”會造成有效視頻監(jiān)控距離大大縮短，使圖像變得模糊，嚴重的情況下圖像一片雪白，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)變得毫無用處，嚴重影響到城市安全，這時候，很多人頭腦中都出現了去年北京展會上風靡一時的透霧攝像機，在此情況下，透霧攝像機顯得尤為重要，這到底是怎樣一種產品?

　　自然界中的霧是懸浮在貼近地面的大氣中的大量微細水滴(或冰晶)的可見集合體，使能見度降到1公里以下。霧是基于光學成像原理的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的大敵，霧造成有效視頻監(jiān)控距離大大縮短，使圖像變得模糊，嚴重的情況下圖像一片雪白，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)變得毫無用處。不僅僅像英國倫敦、中國重慶等廣為人知的各地“霧都”，近年來隨著全球氣候變暖、城市化進程加速、人口密度增加，城市的大霧現象變得越發(fā)嚴重，城市大霧對城市的治安監(jiān)控、交通監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控等視頻環(huán)境造成極大的損害，嚴重時可能造成城市安防系統(tǒng)癱瘓。另外，森林、大面積植被環(huán)境由于綠色植物的呼吸作用，在每年春秋季的清晨、黃昏容易造成覆蓋大面積區(qū)域的霧氣，這些霧氣給森林的安全防范以及火災防范造成了極大的危害，使通常的長焦距鏡頭攝像機系統(tǒng)失去原有的威力。再比如海岸、港口、河道由于水汽蒸發(fā)原因，常年濕度較大，形成無法消除的大量水霧，常年的水霧密集使港灣的監(jiān)控難以有效實施。多年以來，很多的光學、電子、軟件專家致力于視頻圖像的霧氣消除研究工作，然而事實證明單一解決手段無法從根本上解決這個問題。

　　透霧原理說起來簡單也不簡單，說復雜也不復雜：在不可見光的范圍內，有一頻率的光可以穿透霧氣，但是由于起波長不同，所以需要在攝像機上進行處理，以達到對其聚焦的目的，同時還需要在攝像機上進行從新設計，用來將這一頻率的不可見光進行成像，由于這個不可見光沒有對應的可見光色彩圖，所以在監(jiān)視器上呈現的圖像為黑白顏色。透過云霧、水氣拍攝物體，相當于透過了兩重透鏡(水珠與實際透鏡)，除了R光線可以正確聚焦在CCD成像面上，RGB光線中的GB均無法正常的投射在CCD成像面上，這樣就造成了普通模式鏡頭無法正常、清晰的得到云霧、水氣中的圖像，深圳紫光積陽科技采用的鏡頭內置有專利設計的UD鏡片組及GOTECH的技術，不但在日夜功能上及自動修正縱向色差上的特殊功能，使透霧技術及原有的日夜功能，對白天彩色RGB及夜晚的IR能量進行更精確的縱向色差調整，使RGB及IR等大自然能量更準確、集中到鏡頭成像面上，從而達到透過云霧、水氣拍攝環(huán)境及目標圖像。

透霧為全天候攝像機打開缺口

　　長期以來，紅外攝像機一度被人稱為全天候攝像機，但是卻因為霧霾、積塵等原因達不到人們的期望值。除具備基本功能外，如何在大霧環(huán)境下記錄高清圖像，成為這些行業(yè)用戶的實際需求。透霧攝像機能夠清晰記錄圖像，廣泛應用于這些領域，并得到用戶的高度好評。透霧攝像機中植入的寬動態(tài)夜視增強功能，其實夜晚的光照條件遠比白天復雜，動態(tài)范圍不亞于銀行門口的室內外的光照差異程度，夜晚要實現夜視圖像的寬動態(tài)，用通常的白天寬動態(tài)的處理方法存在局限性，比如2次曝光成像中的一張通常是1/50秒，可是在夜晚的低照度條件下1/50秒的曝光時間仍然不能得到正常圖像時，透霧DSP就需要增強了。透霧攝像機采用夜視增強的方式來提升，智能電透霧是隨著攝像機DSP技術的發(fā)展而開發(fā)出的一種機型，暗處的照度實現整個圖像的寬動態(tài)，再加上智能邊緣銳化智能視頻信號處理技術，是攝像機的DSP自動偵測圖、伽馬值調整增色等智能處理得到其他技術所無可比擬的像的密度，自動調整顏色對比度和亮度。因為環(huán)境因素引起變差的圖像得到糾正達到透霧的目的，普通夜視高清攝像機光線復雜時不能兼顧。

　　為滿足許多特定監(jiān)視攝像場景圖像增強的需求，使得攝像機在煙霧、雨霧、塵霧、霾、蒸汽、水汽、逆光、反光、弱光、眩光、強紅外光等環(huán)境下獲得理想的畫質，透霧攝像機一般都融入數字寬域圖像增強技術，寬動態(tài)夜視增強攝像機與傳統(tǒng)CCD攝像機相比，具有以下顯著功能特點：在亮度未變的情況下，暗處的亮度得到了提升，車子和車牌照得以能夠辨認;紅外夜視增強功能，有效解決紅外成像畫面“白蒙蒙”現象，使畫面層次突顯;夜視能見度增強30以上;彩色夜視色彩增強功能，使夜晚低照度下畫面顏色更加豐富、層次更加分明、提高畫質;彩色低照能見度增強30以上;煙、霧、塵、霾增透功能，能見度增強40以上;DAY/FOG/NIGHT三模攝像機普通雙濾色片的切換，是以攝像機設別到環(huán)境照度為基準的，而三模攝像機的設別內容增加為三個即：白天、霧天、夜晚。攝像機根據這三種設別來自動選擇濾色片，三模攝像機能夠根據照度和大氣中的渾濁程度來選擇光學，攝像機的DSP在獲取圖像的參數智能濾光片和進行相應的智能透霧寬動態(tài)夜視增強處理、提高、識別出霧的存在，進而進入智能處理得出較清晰的圖像，其圖像質量可謂真正的全天候攝像機。

各種透霧攝像機的解決之道

　　國內有實力開發(fā)透霧攝像機的廠家并不多，已經推出該攝像機的安防廠商，其透霧技術應用的基本原理都是類似的。但傳統(tǒng)的透霧攝像機，都只能在黑白的狀態(tài)下透霧，而神州數碼AMPON(安朋)開發(fā)了黑白、彩色兩種模式下的透霧功能，實現了在兩種模態(tài)下的透霧，這是與市場同類產品最大的不同。以神州數碼AMPON(安朋)高清透霧DCS-B730攝像機為例，該攝像機采用最先進的影像增益引擎技術搭配影像優(yōu)化電路，使該攝像機具備雙模透霧功能，可自動偵測圖像中的灰度霧像數據，并統(tǒng)計全區(qū)圖像的亮度數據，經由高精細圖像處理算法，結合圖像處理芯片灰階曲線變換，針對各點計算出最佳修正曲線及對比度，實時調整圖像的動態(tài)范圍曲線并強化色彩還原度，以減少霧氣對圖像所產生的原始影像干擾，讓迷霧中的景象清晰可見，輕松還原高清圖像，廣泛應用于交通、港口、森林防火等監(jiān)控場所。此外AMPON(安朋)透霧攝像機，集成了交通強光抑制、紅綠燈識別、暗區(qū)補償等功能，是一款功能全面、性能優(yōu)秀的產品。

　　說起來， 透霧攝像機的結構并不是很復雜， 其外形也與常見的傳統(tǒng)模擬槍機相似， 一般來說采用超級靈敏度傳感器1 / 2 ” S O N Y E x w a v e H a d I I代或1/3”SONY SuperHad II代(內部代號638/639AK)CCD，配合紅外修正IR鏡頭，使黑白感紅外模式清晰成像，內置機械式切換紅外線濾鏡，有效保證夜間超高靈敏度的紅外線吸收能力，自動黑電平調整和輪廓校正功能，灰度等級達到135級標準，可以在有霧氣和陰霾天氣下的達到明顯透視效果，廣泛應用于公里、鐵路等交通系統(tǒng)、國防邊境、城市環(huán)境監(jiān)視、森林防火監(jiān)控等重要環(huán)境的視頻監(jiān)控。

　　深圳市山禾樂科技市場部經理柳順祿指出，其一、各品牌的透霧攝像機原理及結構基本是一致的，并且外觀、鏡頭、激光燈都成為可選搭配。其二、功能上主要取決于市場的需求來區(qū)別結構的組配，如長焦變倍鏡頭、激光燈、透霧鏡頭，激光透霧模塊等。透霧攝像機應用了兩大技術，分別為智能圖像糾正(ImageCorrection)和光學透霧(OpticalFog Reduction)。光學透霧是通過選擇物體反射的近紅外波段進行成像智能圖像糾正增強技術，采用基于模糊理論的單層次原理來實現透霧的。因為近紅外線能夠繞過懸浮顆粒物，使用多層次圖像增強算法及自適應圖像增強非線性算法解決以上問題，再采用濾波算法祛除空氣中的小水珠霧氣灰塵和水汽的結合體霾，在濾除噪聲的同時，最大限度地保持圖像信號的高質量。遇到浮在空氣中的煙塵等，繞過后直行，不改變方向和可見光頻譜細節(jié)，實現彩色增強、反差增強、邊緣增強、密度分離，可見光則受到上面這些諸多因素的映像產生光線傳輸的方向、模糊等，使不同場景下的攝像畫質得到明顯提高改變。物體反射光線透霧分為光學透霧和電透霧，根據不同的使用場合和不同的客戶要求，透霧攝像機采用光學透霧，或者采用物鏡、藍、綠、紅CCD靶面，用電透霧或者采用光電兩者結合智能透霧方式再配合夜視增強和寬動態(tài)的要求生產出不同種類的攝像機。

　　透霧攝像機的核心是多波段攝像機和高靈敏度的微光CCD。CCD可根據環(huán)境自動在微光和近紅外兩種模式間切換，同時CCD的近紅外波段透霧特點還采用了獨特的時間域與空間域相結合的圖像處理技術，在霧天使用時，可具有3倍能見度的透霧能力，徹底改善了以往霧天監(jiān)控效果差的弊端，使得霧天監(jiān)控也可以像晴天時一樣清晰可見。而在晴天的夜晚，測試結果顯示，透霧攝像機可以完成對民航客機300多公里的超遠距離探測測試。當然，光是硬件支持僅僅是一個方面，還需要針對透霧的實時圖像處理軟件，并固化在DSP(數字信號處理)上得以實現。通過此軟件處理的拍攝圖像，在遠程、透霧、夜視等方面均有進一步的提高。

　　透霧攝像機拍攝模式的自動切換，以及實時圖像處理軟件等技術的運用，進一步簡化了透霧攝像機應用，并大幅度降低了成本，將原本主要應用于軍事領域的產品技術帶入到更多行業(yè)。去年在本刊評測室亮相的神州數碼AMPONDCS-B730，采用影像增益引擎技術搭配影像優(yōu)化電路，自動偵測圖像中的灰度霧像數據，實時調整圖形的動態(tài)范圍曲線，強化色彩還原度，使該攝像機具備了彩色透霧功能，可以在彩色模式情況下，讓迷霧中的景象清晰可見，使其可廣泛應用于防空、海防、邊防的安全保衛(wèi)，大型設施、油田、高速公路、海上養(yǎng)殖基地、海上重要設施的視頻監(jiān)控。另外，CBC推出的一款名為MIST透霧攝像機則能有效保證航海船只的正常運行，該攝像機水平清晰度達到540TVL，具備高感度數字式、機械式日夜轉換功能以及高速日夜模式切換，并且攝像機內部的新圖像處理系統(tǒng)，能自動檢測并判斷大霧、雨雪等惡劣的氣候環(huán)境，它能根據可視環(huán)境的惡劣程度自動進行圖像修正和對陰暗區(qū)域進行亮度調整。

結束語

　　從目前透霧攝像機的應用現狀看，在邊防、港口、高速公路，收費站等場所都部署了透霧攝像機，也取得了較好的監(jiān)控效果。但隨著用戶監(jiān)控需求的不斷提升，透霧攝像機還需改善產品性能，從多方面對其進行功能開發(fā)，以獲取更高清的圖像，實現監(jiān)控的高清化、智能化、網絡化。神州數碼平原認為，未來透霧攝像機需從兩個方面來提升應用品質。一方面，產品的性能始終都有提升的空間，因此，需進一步加強透霧的效果，這也是透霧攝像機的基本目標。如在提升透霧技術的同時，神州數碼AMPON(安朋)透霧攝像機還具有暗區(qū)補償、強光抑制、交通和紅綠燈辨別功能等等，通過多功能的完善，神州數碼AMPON(安朋)透霧攝像機可輕松滿足行業(yè)用戶需求，為用戶實時應用體驗提供最大價值。隨著近年來這些行業(yè)的增長和對安防監(jiān)控的近一步重視，透霧攝像機的市場規(guī)模在不斷擴大，按照目前測算的結果，透霧攝像機每年會有超過10萬臺以上的市場需求?？梢?，透霧攝像機的應用市場和發(fā)展前景是非常廣闊的?？梢灶A見，透霧攝像機在解決了夜間和霧天視頻監(jiān)控難題的同時，大幅度降低了應用成本和復雜度，如果全天候攝像機能夠如預料的那樣應運而生的話，必將開啟一個視頻監(jiān)控應用的新時代。