霧霾對視頻監控系統的影響是直接、直觀的，成為“看不清、看不見”的又一重要因素。業界紛紛發聲表示關切，并提出解決問題之道，攝像機的透霧技術因此成為熱點，透霧算法成了產品競爭的核心技術。但是，大多文章讀過之后，卻有種霧里看花的感覺。文章對技術原理的論述不很嚴謹，準確，關鍵技術的說明不具體、明確，使人看不清“透霧”如何實現。聯想到業內對其它技術的論述、理解和報道也有這種感覺，很想說：“對安防技術不要霧里看花。”

　　從透霧技術說起

　　論述透霧技術的文章，都會首先說明霧霾生成的機理和其產生的光學效應。如當空氣中積聚了超量的微小水滴和顆粒物時(PM2.5達到一定量值)，就形成了霧霾。霧霾會降低空氣的能見度，減小可觀察景物的距離和景物的清晰度。還會把這些微小顆粒物理解為氣溶膠粒子，由于它對光線的散射作用，導致景物變模糊，邊緣和細節分辨能力下降，同時多次散射的作用又使景物圖像更嚴重的劣化。

　　這些論述是正確的，但過分的渲染，會使關于透霧技術的論述成為悖論。因為它對光學圖像的損傷是不可逆的，導致光學圖像的失真是不可恢復的。

　　霧霾對圖像的損傷

　　霧霾造成(景物)光學圖像損傷主要包括以下幾個方面：

　　空間分辨能力的下降，既是圖像模糊，其原因就是上面講到散射效應。它是不修復的，因此、透霧技術對圖像的改善是有限度的，霧里看花又要看得真真切切是不可能的;

　　圖像亮度，或景物照度的下降，主要表現在遠景目標的亮度降低，原因是霧霾造成空氣透光率的降低;

　　圖像對比度或反差的下降，整個圖像失去層次感。產生的原因所上述各項外，還因為近景圖像較高亮度對遠景圖像的抑制作用。

　　霧霾對圖像影響的后兩項是可以改善的，這就是目前大家采用透霧技術解決的問題。

　　透霧技術

　　針對上述問題，可以采用的解決方法(透霧技術)主要有以下幾種方案。

　　圖像處理算法，增強圖像亮度、對比度和加大反差。一是提高遠景圖像部分的亮度，抑制前景圖像部分的亮度，二是增強低亮度部分圖像的對比度。這種圖像處理算法與寬動態技術基本相同，都是通過圖像亮度密度分布(直方圖)的變換，來改善圖像的視覺效果。不同是：寬動態技術主要是提高目標(前景)圖像部分的亮度和對比度，抑制背景圖像部分的亮度。透霧技術則相反。

　　有些文章提到：采用濾波或圖像復原算法來恢復受損的圖像，可得到如同沒有霧霾影響的清晰彩色圖像，還沒有充分的理論支持，也沒有實際應用。

　　提高光電轉換效率，利用攝像器件的光電轉換特性，擴大曝光窗口。目前的攝像器件在近紅外段(0.78μm-0.95μm)，仍有較好的靈敏度，在正常環境下，為保證良好的彩色還原性，用濾光片把其截掉。而這一段的光線由于波長較長(比之可見光)，對霧的穿透性較好，利用它、可擴大感光的光譜寬度(曝光窗口)，獲得較好的曝光效果。

　　因工作在近紅外波段，所以要采用寬光譜鏡頭，以保證在整個波段內，都能將景物準確地成像在攝像器件的焦平面上，或工作在這一波段時，自動微調鏡頭的后截距，以得到良好的成像。

　　基于上述原理，結合主動照明的方式，可獲得更好的效果。利用紅外光源照明，并采用波光片去除部分可見光的干擾，可實現很好的透霧攝像。

　　這種透霧技術主要是通過鏡頭、攝像器件等光學器件實現，包括采用高靈敏度攝像器件，稱為光學透霧。而上一種方法稱為算法透霧。兩者結合應用會得到更好的透霧效果。

　　顯然、利用近紅外成像的光學透霧技術，生成的是較好的黑白圖像。采用黑白/彩色自動轉換攝像機，輕霧時，通過算法透霧，仍可獲得彩色圖像;當霧重時，則要自動轉換為黑白方式(將濾光片移去)，通過光學透霧結合算法透霧，獲得可用的黑白圖像。再次強調：當景物失去了色彩，還要將其恢復為彩色圖像既不可能，也無必要。

　　上述技術還可應用于透過玻璃的觀察，如觀察行駛車輛內的人員情況;也可以用于觀察強光環境下的圖像，如車燈打開時，觀察車輛號牌。

　　被動紅外攝像(熱成像)技術是一種透霧技術，工作在遠紅外波段(10μm左右)但其空間分辨能力差，主要應用于特殊探測(火災、火場)的場合。

　　寬動態有多寬

　　寬動態攝像機是視頻監控系統的特色產品，很多廠家把它作為主要賣點。媒體上對寬動態技術的介紹及產品評測、推介很多。感覺寬動態技術越來越復雜、技術指標(數值)越來越高。實際上、攝像器件適應景物照度的能力是有限的，過低的曝光被器件的熱噪聲淹沒，過度的曝光則會溢出，因此、攝像器件可輸出圖像信號是有限度的(通常0.7VP-P)，可實現的動態范圍是有限值的。同時、人眼視覺特性可以適應(接受)的動態范圍也是有限度的，不能很好的分辨過低與過高亮度的圖像。電視技術依據這個特性，設計了攝像器件的輸出范圍。同時、人眼分辨圖像亮度(差)的能力也有限度。在可接受的亮度范圍內，可分辨的層次是有限的。無論電視技術可以把多么寬的亮度范圍調節為攝像機的正常輸出，人眼可分辨還是哪么多層次，不是說30dB動態范圍的圖像，可分辨10個臺階的亮度差，120dB動態范圍的圖像，就可分辨40個臺階。以上因素決定了攝像機的寬動態范圍應是有限度的。實際應用時、也并不是指標越高、技術越復雜，效果就越好。

　　實現寬動態的基本方法是控制曝光。在時間域，利用鏡頭的光圈控制是最適宜的方法，即光學方法;但在空間域，需要對圖像的不同區域進行分別的曝光控制(甚至分別控制每個像素的曝光)，是由電路技術實現的。無論哪種方法，實質上、都是通過直方圖的變換(均衡或部分峰化)，獲得圖像視覺效果的改善。

　　高清有多“清”

　　“高清”是視頻監控系統(圖像技術)發展的必然趨勢，視頻監控始終追求得到更豐富的圖像信息，特別是分辨圖像細節的能力，實現真實、透徹的感知。在廣播電視高清化帶動下，視頻監控正逐步實現高清化。特別是九部委聯署發布的“關于加強公共安全視頻監控建設聯網應用工作的若干意見”要求：到2020年，重點公共區域視頻監控覆蓋率達到100%，新建、改建高清攝像機比例達到100%;重點行業、領域的重要部位視頻監控覆蓋率達到100%，逐步增加高清攝像機的新建、改建數量。“高清”已成為視頻監控系統技術水平(檔次)的標志和系統建設的重要目標。

　　高清攝像機

　　對于視頻監控，“高清”還是個不確定的概念，包括電視制式，圖像格式和分辨能力等。應用較多的攝像機主要有：

　　高分辨率攝像機，在掃描格式(標清電視制式)不變的前提下，提高水平分辨率，目前、可以達到700TVL以上，如960H攝像機。因仍是傳統電視制式設備，故稱模擬高清。

　　大像素攝像機，攝像器件像素數量很大的攝像機，如200萬、500萬，甚至更高。通常、它們輸出標清視頻信號，與標清系統保持完全的互換性。在電子變焦(攝取局部圖像)時，仍有很高的分辨率(由于像素多);960H、4K攝像機等以圖像格式表示自己的高分辨率，也屬于大像素攝像機;有些大像素攝像機，圖像幀率較低(達不到電視幀頻)，則屬數碼相機的范疇。

　　高清電視攝像機，廣播電視高清的概念。相對于標清電視而言，高清電視的圖像分辨率在水平、垂直兩個方向上加倍;亮度、色度信號分離處理(標清通過頻譜交錯技術，兩者復合);圖像幅型比為16:9。因此、高清電視的掃描方式與基帶信號格式與標清電視不同，兩者不再兼容，不可互換。目前、主要有720P、1080i的1080P幾種圖像格式，它們的基帶信號是分量信號。

　　還有廠家提出了HDCVI高清制式，通過頻分復用的方法實現亮、色復合，因此、可采用同軸視頻電纜傳送基帶信號。這種制式的高清監控系統與傳統監控系統相同，屬CCTV方式，采用視頻矩陣切換。但其視頻帶寬要比標清系統寬的多，兩者也不能完全兼容。

　　可以看到：各種型式高清的圖像分辨能力不同，相互不能完全兼容。所以、籠統的講“高清”，在技術上不嚴謹、不準確。

　　在通常實時監控環境下(適當的觀看距離、動態圖像)，高清與標清圖像的觀察效果差別不大，960H與720P的水平分辨率相同。高清系統的優勢是觀察局部圖像和提取圖像細節信息時(將局部圖像擴展至全屏)，仍具有很高分辨率;圖像個體識別時，高分辨率是重要的條件，如電子警察或卡口系統進行號牌識別時，可得到較高識別率;但、圖像行為分析對圖像幀率穩定性要求較高，而對圖像分辨率要求不高。因此、高清系統設計要明確規定高清的型式，系統評價時，不僅要評測攝像機，還要綜合分析系統的各個環節(傳、存、顯、變換、處理)，判定系統最后實現的效果。

　　高清監控系統的實現

　　高清監控系統的實現，通常有三大標準體系之說(HDCCTV、ONVIF、PSIA)，實質是：

　　網絡視頻和CCTV兩種系統架構。

　　HDCCTV，是HDCCTV聯盟(HDcctv Alliance)推出的完整技術系統。由SDI技術派生而來，SDI(串行數字傳輸鏈路)是專為廣電開發，應用于演播室。將廣電高清(HDTV)視頻信號進行數字傳輸，不壓縮、不分包，無延遲、無抖動、圖像質量好。由于在結構上與傳統監控系統(CCTV)相同，可采用矩陣切換，并產生最適合人眼的觀察效果，被安防業界視為從標清向高清過渡的最佳途徑。但認為兩者可以無縫對接是錯誤的，SDI傳輸過程是：將并行分量制的基帶信號進行并串轉換(數字化)，通過一條電纜傳送，到顯示端再串并轉換為基帶信號。是超寬帶系統，特別是高清(HD-SDI、3G-SDI);傳輸電纜、切換矩陣與傳統系統并不兼容，不可能在標清系統上即插即用。顯然、其傳輸距離有限，長距離傳輸要與光纖傳輸結合應用。

　　網絡視頻，ONVIF與PSIA(兩個企業聯盟)已成為網絡視頻協議集(標準)的代名詞。在廣域系統中，網絡視頻是主要的選擇。這方面的論述很多，分歧很少，這里不再贅述。

　　高清監控系統應用要注意的問題是：與傳統系統的集成和實現圖像的組合顯示。

　　實現高清/標清系統或數字/模擬系統的集成，核心是實現“全交換”。兩個系統通常會采用“包交換”和“電路交換”兩種方式，且交換的輸出是不同的圖像格式。故實現全交換很困難，目前、一些平臺設備可有多種輸入和輸出，但都不能實現全交換。

　　圖像顯示是視頻監控系統的重要部分，上述圖像交換與之有密切關系。在大屏顯示的時代，將各種格式圖像組合在一起，統一調度、分配是必需的方式。要將不同格式的圖像進行相應的變換，才能實現組合顯示。這個過程中，切忌將高清信號下變換為標清信號，或將高分辨圖像變換為低分辨圖像。

　　綜上所述、高清系統的應用不是簡單的設備更換。要正確的理解高清的概念，消除一些模糊的認識，采用正確的技術，才能保證高清系統的應用，高清設備的更換得到好的效果，真正享受到高清之“清”。

　　不要霧里看花

　　不要霧里看花，首先是一種態度，科學、嚴謹的精神。筆者不認為自己的觀點一定是正確的，發表出來主要是引起討論，并強調科學的態度和嚴謹的作風。

　　安防技術正處于大變革的時代，IT化是大趨勢。不斷推出的新技術、新產品，為我們提供了更多的選擇，也增加了更多的疑惑。面對紛雜的局面，要準確理解新技術、產品的本質，可實現的功能、達到的限值及成熟性、適用性、經濟性，才能做出合理、正確的選擇。

　　不要霧里看花，不能太膚淺，流于形式，停留在概念上，不敢采用新技術或盲目追求新技術。更不能錯誤地理解新技術，進行錯誤的選擇。

　　安防行業要正確認識自己，展現自己。不能用一些模糊的概念把安防封閉起來，讓別人霧里看花，以產生一種神秘感、神圣感。要順應技術的趨勢，融入公共安全體系，融入社會服務體系，才能得到更好的發展，進入更廣闊的市場領域。