當霧霾發生時，大氣中懸浮的細顆粒物對光線產生的阻擋、吸收和散射等作用會導致大氣能見度下降，視頻監控設備將很難采集到清晰的現場圖像;如遇霧霾天氣嚴重時，監控畫面更是朦朧不清，基本無法從中獲取有效信息。然而治理霧霾不是一件能一蹴而就的事情，這就對具有能夠實時透霧的監控設備提出了新的需求。安防廠家也針對此現狀積極改進其透霧技術，并推出各種樣式的透霧產品;其中，以透霧攝像機產品最為典型。

　　透霧技術的原理及應用

　　透霧技術，顧名思義即是穿透霧、霾的一種技術。在能見度低下的霧霾天氣中，通過透霧技術，攝像機便可穿透霧霾的干擾，一掃朦朧，還原清晰的監控畫面，保持良好的監控效果。在目前行業發展中，用于解決霧氣、霧霾環境下的安防監控的透霧技術，應用最多的主要是以下兩種方式：一是電子透霧，主要是通過算法對采集的圖像進行二次處理，實現圖像的優化和加強，從而使畫面達到更通透的效果;二是光學透霧，主要是通過光學元器件實現穿透霧霾，利用紅外光成像的原理來提升畫面清晰度。

　　電子透霧

　　電子透霧采用可見光成像，主要是在采集的圖像上進行圖像增強和圖像還原，從而達到畫面更通透的效果，是一種基于人類視覺感知模型設計的后端圖像復原技術。杭州海康威視數字技術股份有限公司(以下簡稱“海康威視”)產品售前經理姚靜認為：電子透霧經歷了兩個發展階段，早期的發展階段——“淺透霧”階段，實現圖像增強透霧方法。這類方法是不考慮圖像降質的原因，主要通過調整傳感器采集信息的分布，增強觀測目標的色彩對比與細節增強，減少信息在后續處理(例如ISP和編碼壓縮)中的損失，改善圖像的效果，令用戶觀測效果得到提升。但是這種透霧效果不明顯，也稱假性透霧。隨著目前霧霾天氣的日益嚴重及擴大化，“淺透霧”已不能支持監控設備在霧霾天氣稍微嚴重時依然保持清晰成像。那么電子透霧技術進入了第二個階段——“算法透霧”階段，實現圖像還原透霧方法。算法透霧可根據物理上霧霾的形成模型，通過局部區域灰白程度判斷霧霾的濃度，考查出圖像退化的原因，采用逆向處理方法，將退化過程進行建模，從而復原出清晰的無霧霾圖像。總的來說，算法透霧優于增強透霧，可以在保留圖像的原有色彩下大幅提升圖像的透霧效果。

　　從以上電子透霧原理的解釋可以得知其優勢在于：1、不會增加額外的硬件成本;2、能夠保留原有的色彩細節;3、透霧算法除了可以應用在前端攝像機上，還可以應用在后端的DVR、NVR、甚至顯示器上等硬件設備上。但是其劣勢也表現明顯：1、由于電子透霧是通過可見光成像，而可見光穿透能力弱，易受大氣的水汽、灰塵等阻隔、散射，因此在濃霧場景中，由可見光在大氣傳播過程中損失掉的信息，是無法“從無到有”進行恢復的;2、作為一種ISP圖像還原技術，在依靠透霧算法逆向推演過程中，當景物信息相對偏弱的時候，對圖像還原往往會引入噪聲，當降噪功能開啟后，在抹平的同時亦會導致畫面失真、細節丟失;3、基于不同的算法，其透霧效果各異。就目前透霧算法的整體水平而言，只能應用在一般的霧氣環境中，一旦霧霾濃度提升時，其效果將會大打折扣。

　　光學透霧

　　在認識光學透霧之前，讓我們先來了解一下基本的光學知識。大氣中的自然光是由波長不同的光波組合而成，人眼可見范圍大致為390nm-780nm，波長從長到短分別對應了紅橙黃綠青藍紫七種顏色，其中波長小于390nm的叫做紫外線，波長大于780nm的叫做紅外線。不同波段的光因為波長的不同具有不同的特性，而紅外線因為擁有較長的波長，在傳播時受氣溶膠的影響較小，可穿透一定濃度的霧靄煙塵，實現準確聚焦，這就是光學透霧的主要依據。

　　光學透霧采用紅外光成像，因此成像的重點在于對特定近紅外波段光線的截取與準確聚焦。實現這一原理的核心元器件是透霧濾光片，而透霧濾光片裝在鏡頭還是裝在攝像機上，也會帶來透霧效果的差異。

　　透霧鏡頭

　　可以說鏡頭的好壞決定了光學透霧的效果，而鏡頭設計的難度在于光學設計及材質選擇與工藝技術上，其中包括對光路的把握以及濾波片的選擇等。專業的透霧鏡頭內置有針對性很強的濾波片，作用是精確截取所需波段的光線，為了適應特定環境狀況，常常會加載多片針對不同波段的濾波片，并通過485接口與攝像機聯動，實現切換。另外，透霧鏡頭的最大的不同在于能承載紅外波段的寬度，即成焦面的寬容度。從原理上，可利用的近紅外波段越寬越好，但是受限于鏡頭光路設計的難度與CCD的感光能力，目前安防業內的鏡頭已知能利用的最長紅外波段為1100nm。

　　濾波片

　　目前攝像機廠家考慮到透霧鏡頭高昂的造價，為了尋求更經濟實惠的光學透霧模式，利用光學透霧截取近紅外光成像的原理，他們會選擇在普通鏡頭的攝像機上增加透霧濾波片，當攝像機切換到透霧模式的同時自動切換透霧濾光片，通過透霧濾波片精確截取適合成像的近紅外波段，從而實現較為經濟的光學透霧。

　　從上述光學透霧原理解析，我們可以知道直接利用相較于可見光具有更大穿塵透霧能力的近紅外波段光線進行成像，不僅可以采集到清晰的監控畫面，而且能保留更多的圖像細節，在夜市下、長遠距離下及嚴重霧霾天氣下都能獲得極好的監控效果，目前已在海事、海洋領域有了不錯的運用。但是由于過濾了可見光，圖像只能以黑白呈現。另外，受鏡頭高昂成本的限制，因此在實際項目及民用市場的應用中受到極大的限制。

　　兩種技術的難點突破

　　從以上兩種透霧技術的原理及應用上，可以看出各自的優劣勢。那么這兩種透霧技術在未來發展層面上需要突破的難點在哪里呢?讓我們看看以下專家給出的看法：

　　浙江宇視科技有限公司(以下簡稱“宇視”)IPC高級產品經理陳乾：電子透霧的核心—透霧算法，是一種圖像增強技術,集成在IPC的芯片上。不同的算法有各自的優缺點，糟糕的算法會使畫面失真，簡單的算法則透霧效果不足，但是復雜的算法又對硬件性能有要求，相應的成本也會增加。因此，電子透霧的未來發展難點將在于透霧算法的提升以及如何提高承載復雜透霧算法的處理器能力。

　　蘇州科達科技股份有限公司(以下簡稱“科達”)監控產品經理李偉偉：光學透霧的重點在于截取近紅外光線成像，而這部分大都由鏡頭完成。目前的透霧鏡頭價格昂貴，限制了其在市場上的大規模應用。因此，光學透霧的發展難點將在于如何降低透霧鏡頭的成本。

　　海康威視姚靜：基于霧霾形成的不確定性，還需要做到模式自適應，智能開啟透霧功能。目前的攝像機在電子透霧上可以通過對比參數判定是否需要開啟透霧模式，達到自動偵測霧氣，或者通過預設模式判定出霧氣濃淡，選擇進入相應的透霧模式。然而就目前情況來看，這種偵測霧濃度的準確度還有待于進一步提升。而光學透霧，由于在功能上需要區分不同的模式，大多時候都需要自己手動開啟透霧模式。

　　方案升級：雙透霧技術

　　雙透霧技術，顧名思義就是光學透霧+電子透霧。光學透霧主要依靠光學元器件，電子透霧主要依靠ICE運算，在光學透霧的基礎上集成透霧算法，在原有光學透霧的基礎上使透霧效果得到進一步的提升。這種技術對于安防廠家的要求非常高，產品在設計時，就需要對各種波段光線透霧性能做細致研究，通過大量的實驗論證，并分析在不同濃度霧霾下測試所采集的大量實驗數據，才能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 。

　　宇視陳乾進一步補充道：“電子透霧和光學透霧互有優劣勢，并且互補，完全可以融合在一起。結合這兩種監控透霧的應用需求，企業已研發出內置光學透霧+電子透霧的雙透霧功能網絡攝像機。它可以在近距離或一般霧氣環境中，通過開啟電子透霧消除霧感，獲得清晰、通透的彩色圖像;一旦霧霾影響嚴重時，采用內置的光學透霧組件就會開啟光學透霧，即使只配備了普通鏡頭，依然能實現清晰的光學透霧效果，不會丟失任何細節，并且由于相較傳統的光學透霧鏡頭方案大大降低了成本，可以在平安城市等行業中大規模推廣應用。”

　　透霧技術應用前景

　　傳統的透霧攝像機多采用光學透霧技術，搭配專業的透霧鏡頭因具有較長焦段，在遠距離監控的場景中能得到較好的透霧效果，已廣泛應用于森林防火、海事、邊防等，具有較長的實際應用歷史。由于專業的透霧鏡頭價格不菲，因而無法在其它通用行業中得到大規模的應用，但是在以上行業應用中所表現出來的透霧效果還是很突出的，得到用戶的廣泛認可。隨著新技術的產生，如果可以做到降低鏡頭成本的問題，相信未來的應用前景會越來越大。

　　霧霾天氣的日漸嚴重及擴大化，對具有實時透霧的攝像機的需求也在不斷增加，而電子透霧技術的出現，以其低成本、易部署等特點，加上良好的透霧效果，已贏得市場好評，在城市監控中得到廣泛應用。上海廣拓信息技術有限公司產品管理部經理趙輝提到：“對于輕度的霧與霧霾，目前市場上的透霧攝像機已經做到較好的透霧效果。無論是球機類型還是半球類型的攝像機產品均可以嵌入透霧算法后實現透霧功能，在近距離、輕度霧霾下的監控都能達到一定的透霧效果，只是最終的實現效果會因各廠家的生產技術不同而略有千秋。另外，隨著圖像芯片技術的發展，在推出透霧功能的算法核心后，開發商和設備廠商只需要基于圖像算法的引擎，就可以做出一個相對比較好的透霧效果。”科達李偉偉進一步補充道：“隨著處理器性能的不斷提升，圖像還原的數字透霧技術的優化，‘圖像還原的數字透霧’將成為SoC一個內置模塊，將來也會成為攝像機的標配功能。”

　　另外，電子透霧采用的是算法處理技術，雖然目前更多的是由前端攝像機進行嵌入，但在顯示器/監視器、DVR、NVR等后端設備上存在一定的需求，在后端嵌入電子透霧后，對于提升色彩飽和度與圖像質量會有一定幫助，能夠得到圖像二次優化后的成像效果;其次，也會讓透霧應用變得更為廣泛，滿足了目前透霧產品線不全或原有設備不支持透霧技術的后端升級應用。

　　結語

　　無論采用哪種技術，亦或使用哪種方式，目標就是在霧霾籠罩的天氣下，監控攝像機依然能夠透視霧霾，一掃朦朧，監控每個角落，呈現清晰的監控畫面。盡管當下透霧攝像機已做到克服輕度霧霾天氣的干擾，初步滿足市場的需求，但是隨著科技的不斷發展，透霧技術的不斷突破，或許在未來會出現更先進的應對霧霾的技術。