应对雾霾黄色预警 监控需合适“眼镜”

　　近日来，中国中东部大部地区持续遭遇严重的雾霾天气，多地PM2.5值濒临“爆表”。北京环保监测中心数据显示，截至12日晚23时，北京西直门北、南三环、奥体中心等监测点PM10实时浓度突破900，西直门北监测点最高达993，其核心多是扬尘、汽车尾气等细微污染物。

　　冬季为大雾多发季节，大雾造成地面能见度较低，对于航空、公路等交通领域来说都是高危险天气，尤其是高速公路受大雾天气的影响最为严重，此次持续的雾霾天气，更是对交通路面监控提出了更大的挑战。在冬季恶劣天气下，完善的交通指挥控制系统是保障交通网络顺利有序运行的关键。

　　雾霾天气对监控设备的“威胁”

　　室外监控设备是交通指挥控制的“眼睛”，在冬季“昼短夜长”且天气环境多变的情况下，对交通监控摄像机在性能、专业化、可靠性等方面提出了更高的要求。大气介质主要由空气分子、水汽和气溶胶组成。气溶胶是悬浮在气体中的小粒子构成的弥散系。某些粒子具有高吸湿性，起到水清凝结中心的作用，其大小与环境相对湿度、水汽供应和由碰撞而发生凝聚的成都有关。由于大气中各种颗粒的大小、类型及聚集程度的不同产生晴、霾、雾、云、雨等各种天气。在有雾的天气条件下，从物体表面反射的光线在到达成像设备的过程中会受到空气中悬浮颗粒的影响，气溶胶粒子是雾霾形成的主要因素，也是图像质量产生退化的根本原因，其影响主要有以下几个方面：

　　气溶胶粒子对光线有散射作用，散射损失使“透射光”强度衰减，造成了图像的对比度下降；由于气溶胶粒子的非均匀性，使球面波畸变成非球面波，导致图像变模糊，边缘和细节降低；气溶胶粒子的粒径较大，粒子的自身成像不容忽视，可以近似理解成“噪声”；气溶胶粒子对成像光线的散射部分会因为多次散射的作用，和原有的前向散射部分叠加在一起成像，产生一定的模糊，导致图像色彩黯淡、对比度变低，使户外监控视频质量明显降低，而且一些重要目标的细节更是淹没在雾气中难以被察觉，视频监控系统的实用性受到很大影响。

　　总之，雾霾天气不仅会使得室外监控设备的实用性受到很大的影响还会导致交通事故频发。因此，在雾霾天气下去除视频中的雾气，进而改善画质，成为提升户外监控系统应用价值越发重要的一项关键技术。

　　隐形眼镜：雾天监控透雾技术

　　随着安防市场需求的增长，透雾产品在类型更丰富的同时也难免出现鱼龙混杂的情况。透雾有光学与电子两种方式，且多为搭配使用。有些摄像机只是在原有日夜转换的基础上增加了一个对比度加强的算法，简单来说即在需要透雾时进入夜间红外感应模式，这种方式虽然能在特定环境下得到不错的透雾效果，但是由于滤波片并不能精确截取所需光段，算法亦只能进行简单的整体调整，所以不具备普遍实用性，即所谓的假透雾。而且市场上相对专业雾天监控摄像机，画面都处于黑白状态。而且该类摄像机的采购成本较高，而且尚无法满足彩色监控的需求。那怎样的监控设备才能满足现在环境下的需求呢？

　　从技术上来讲，具备透雾功能的摄像机镜头，要有三个要素：具有色差补偿的镜头、具备近红外线灵敏度的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。

　　一般的摄像机镜头，透过光谱的中心波长在500~600MM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780~900MM之间。因此，很多透雾镜头采用了多层镀膜技术，让500~900MM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，但是昂贵的镜头不适用于大多数环境。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，同时画面也有不错的效果。

　　透雾镜头虽然效果突出，但因为价格上的局限性，在商用、民用范围内很难普及，为了应对冬季大雾天气的影响，提升雾天环境下的监控质量，降低监控成本已是大势所趋。

　　显形眼镜：多功能监控防护罩

　　目前摄像机在防尘方面采用IP等级标准。防尘最高可达6等级，即灰尘禁锢尘埃无法进入。目前摄像机产品大都达到了该等级。由于户外环境复杂，在更多的摄像机产品中还加入了特别的外壳进行保护——防护罩，这是监控系统中重要的组件。它是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。

　　室外防护罩密封性能一定要好，保证微尘颗粒不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设备。当天气太热时，排风扇自动工作；太冷时加热板自动工作；当防护罩玻璃上有雨水时，可以通过控制系统启动雨刮器。摄象机防护罩的选择，首先是要包容所使用的摄象机加镜头，并留有适当的富余空间，其次是依据使用环境选择适合的防护罩类型，在此基础上，将包括防护罩及云台在内的整个摄像前端之重量累计，选择具有相应承重值的支架。还要看整体结构，安装孔越少越利于防水，再看内部线路是否便于联接，最后还要考虑外观、重量、安装座等等。

　　在防护罩中，除了用于一体化摄像系统的球形防护罩外，还有圆柱形、长方形等不同形状，要能适应不同的使用环境。防护罩的材料主要有铝质、合金、挤压成型、不锈钢等。

　　单纯的防尘有时也无法达到较好的拍摄效果，如外壳上的拍摄口堆积或沾满了灰尘，也将影响到拍摄成像效果，这样则需要后期维护人员经常进行保洁。近几年市场上也逐步出现带雨刷的护罩，以节省后期的维护成本。近期甚至市场上有个别企业宣传使用了新型材料，可以不沾尘，但具体的使用效果有待检验。

　　透雾霾这一细分化市场主要面向国内，发展至今，在技术应用上已经取得了不错的成效，但是一方面难以通过统一的评判标准划分雾霭、烟尘的等级，另一方面相关产品也缺少相应标准。而在前期测试时，除了实地测试，厂家一般会利用干冰，烟雾等进行很局限性的模拟测试。但是因为无法达到与自然界雾霭相同的物理特性，测试结果少有说服力，顶多只能做一个参考依据。

　　在中国，各地都在开展“平安城市”专项活动，但是南方多水雾，北方多沙尘。雾、雨、沙尘、这些气象环境会严重影响摄像机的工作，造成视频监控上的死穴。而透雾霾摄像机的应用，无异填补了这个漏洞，让视频监控的发展迈出了重要的一步。