近年來(lái)，終端用戶(hù)對(duì)圖像質(zhì)量要求越來(lái)越高，LCD液晶屏圖攝像機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)從過(guò)去的同質(zhì)化低端的惡性競(jìng)爭(zhēng)，逐步走向差異化個(gè)性化的發(fā)展道路。細(xì)分市場(chǎng)出現(xiàn)了超低照度攝像機(jī)，超寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)，照車(chē)牌攝像機(jī)，和透霧攝像機(jī)等應(yīng)對(duì)不同領(lǐng)域終端用戶(hù)的專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品。其中又以透霧攝像機(jī)的技術(shù)含量最高，利潤(rùn)空間最大。隨著近幾年極端天氣不斷增多，全球各地LCD液晶屏圖出現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間大霧籠罩的天氣，透霧攝像機(jī)的應(yīng)用更是大大提升。
一、透霧攝像機(jī)鏡頭透霧技術(shù)
透霧原理表明，在不可見(jiàn)光的范圍內(nèi)，有一頻率的光可以穿透霧氣，根據(jù)波長(zhǎng)不同需要對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行處理，以達(dá)到對(duì)其聚焦的目的,同時(shí)還需在攝像機(jī)上進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，來(lái)將這一頻率的不可見(jiàn)光進(jìn)行成像，由于這個(gè)不可見(jiàn)光沒(méi)有對(duì)應(yīng)的可見(jiàn)光色彩圖，所以呈現(xiàn)的圖像為黑白色。透過(guò)云霧、水氣拍攝物體，相當(dāng)于透過(guò)了兩重透鏡(水珠與實(shí)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(wú)法正常的投射在CCD成像面上，從而阻礙普通模式鏡頭從云霧、水氣中得到正常、清晰的圖像。
過(guò)去CCTV鏡頭還處于300mm以下階段，觀測(cè)距離一般限定在1公里以?xún)?nèi)，這種應(yīng)用對(duì)天氣能見(jiàn)度的要求低，但在焦距已經(jīng)發(fā)展到750mm的今天，大霧天氣對(duì)監(jiān)控圖像的影響就不得不引起我們的重視了。尤其是在高速公路、森林防火、油田監(jiān)控和離海面較近的港口碼頭等遠(yuǎn)距離監(jiān)控中尤為重要。這種環(huán)境往往更容易產(chǎn)生霧氣，使24小時(shí)不間斷監(jiān)控面臨新的挑戰(zhàn)。
針對(duì)這種情況，少數(shù)有設(shè)計(jì)、研發(fā)能力的廠商經(jīng)過(guò)努力開(kāi)發(fā)出具有透霧功能的鏡頭，并成功讓成品上市。這種技術(shù)的出現(xiàn)，大大拓寬了視頻監(jiān)控的應(yīng)用范圍，并且是人類(lèi)依靠聰明智慧戰(zhàn)勝自然環(huán)境的又一經(jīng)典案例。市場(chǎng)上多數(shù)廠商在不具備生產(chǎn)透霧鏡頭產(chǎn)品能力的情況下，使用普通的產(chǎn)品充當(dāng)透霧鏡頭來(lái)銷(xiāo)售，宣稱(chēng)具有透霧功能，是極不負(fù)責(zé)任的行為。當(dāng)然，這在實(shí)際測(cè)試中是無(wú)法蒙混過(guò)關(guān)的，最終擺脫不了被淘汰的命運(yùn)，但給lcd液晶屏圖對(duì)此功能有需求的用戶(hù)在產(chǎn)品選擇上制造了許多障礙和浪費(fèi)許多時(shí)間。
二、從鏡頭到濾光片解讀透霧監(jiān)控?cái)z像機(jī)
自然光由波長(zhǎng)不同的光波組合而成，人眼可見(jiàn)范圍大致為390nm-780nm，波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短分別對(duì)應(yīng)了紅橙藍(lán)綠青橙紫七種顏色，其中波長(zhǎng)小于390nm的叫做紫外線，波長(zhǎng)大于780nm的叫做紅外線。不同波段的光因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)的不同具有不同的特性，霧氣、煙塵影響可見(jiàn)光成像的原因，而紅外線因?yàn)閾碛休^長(zhǎng)的波長(zhǎng)，在傳播時(shí)受氣溶膠的影響較小，可穿透一定濃度的霧靄煙塵，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確聚焦，這就是光學(xué)透霧的依據(jù)。
1、鏡頭
從原理可知光學(xué)透霧的重點(diǎn)在于對(duì)特定近紅外波段光線的截取與準(zhǔn)確聚焦，而這部分工作大都由鏡頭完成，擁有透霧攝像機(jī)鏡頭專(zhuān)利的富士能監(jiān)控鏡頭中國(guó)總代理深圳中天銀河科技有限公司總經(jīng)理何介紹了透霧鏡頭誕生的始末：“2005年青藏鐵路項(xiàng)目中開(kāi)始有相應(yīng)透霧需求出現(xiàn)，而當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上優(yōu)質(zhì)的富士能鏡頭通過(guò)內(nèi)置處理器可選擇不同波長(zhǎng)，所以開(kāi)始考慮利用截取不同特定波段光線的方法實(shí)現(xiàn)透霧，最終在一系列試驗(yàn)后研制出透霧鏡頭及透霧攝像機(jī)成品，并于06年投入生產(chǎn)，在隨后的07得到專(zhuān)利批文，同時(shí)市場(chǎng)上也開(kāi)始出現(xiàn)透霧鏡頭這個(gè)概念?！?/P>
可以說(shuō)鏡頭的好壞決定了光學(xué)透霧的效果，日本圖麗株式會(huì)社市場(chǎng)推廣劉郭艷總結(jié)說(shuō)到：“鏡頭設(shè)計(jì)的難度首先在于光學(xué)設(shè)計(jì)，其中包括對(duì)光路的把握以及濾波片的選擇等，其次選材與工藝技術(shù)也決定了成品的效果。而透霧鏡頭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，自然是可利用的近紅外波段越寬越好，但是受限于鏡頭光路設(shè)計(jì)的難度與CCD的感光能力，目前安防業(yè)內(nèi)的鏡頭已知能利用的最長(zhǎng)紅外波段為1100nm?！?/P>
2、濾波片
了解日夜轉(zhuǎn)換攝像機(jī)的人對(duì)濾波片都不會(huì)陌生，一般此類(lèi)型攝像機(jī)裝有兩塊濾波片，一塊負(fù)責(zé)在白天過(guò)濾掉可見(jiàn)光之外的光波，令成像更為清晰亮麗;一塊應(yīng)用在夜晚，負(fù)責(zé)放行CCD可以承載的紅外波段，實(shí)現(xiàn)夜間的紅外監(jiān)控。
專(zhuān)業(yè)透霧鏡頭內(nèi)置有針對(duì)性很強(qiáng)的濾波片，作用是精確截取所需波段的光線，且為了適應(yīng)特定環(huán)境狀況，常常會(huì)加載多片針對(duì)不同波段的濾波片，并通過(guò)485接口與攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)切換。正常來(lái)說(shuō)，配合透霧鏡頭的攝像機(jī)在基礎(chǔ)成像性能上只要具備日夜轉(zhuǎn)換功能即可，但是考慮到透霧鏡頭高昂的造價(jià)，部分?jǐn)z像機(jī)廠家也開(kāi)始尋求更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的光學(xué)透霧模式，特視瞰光電科技(深圳)有限公司就率先使用了四濾色波長(zhǎng)切換裝置，其首席技術(shù)官蔣文來(lái)介紹道：“不同于過(guò)去兩濾波片的日夜轉(zhuǎn)換攝像機(jī)，我們創(chuàng)新的在攝像機(jī)里邊加入了四塊濾波片，除了實(shí)現(xiàn)日夜轉(zhuǎn)換，還通過(guò)增設(shè)一塊可選擇性過(guò)濾400nm-600nm波段光線的濾波片，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)光抑制;當(dāng)然為了更精確截取適合成像的近紅外波段，也特別增加了透霧濾波片，以實(shí)現(xiàn)較為經(jīng)濟(jì)的光學(xué)透霧。此機(jī)械裝置可由攝像機(jī)自動(dòng)控制，也可人工切換。而集光學(xué)透霧和電透霧兩種透霧功能為一身的四濾色片光電聯(lián)合智能透霧攝像機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)兩倍于能見(jiàn)度以上的透霧?！?/P>
3、瓶頸與發(fā)展
因?yàn)橹苯永每纱┩胳F靄的近紅外波段光線進(jìn)行成像，光學(xué)透霧雖然只能得到黑白監(jiān)控畫(huà)面，但是其成像效果突出，也已在海事、海洋有了不錯(cuò)的運(yùn)用;另一方面，受鏡頭高昂成本的限制，雖然近年來(lái)平安城市等大型項(xiàng)目甚至民用市場(chǎng)也出現(xiàn)了一定透霧需求，但是其實(shí)際數(shù)量仍有限。
與此同時(shí)，因?yàn)榧夹g(shù)方面已經(jīng)較為成熟，所以依靠鏡頭或說(shuō)光學(xué)完成更好的透霧，就需要另辟蹊徑。據(jù)此圖麗劉郭艷也表達(dá)了自己的看法：“短期內(nèi)鏡頭對(duì)波長(zhǎng)的寬容度很難向1100nm以外延伸，但是如果不用兼顧可見(jiàn)光，在近紅外波段內(nèi)還可做到一定延伸;所以可以考慮在一套設(shè)備中加載兩套鏡頭，正常情況下使用可見(jiàn)光鏡頭，霧天則使用專(zhuān)門(mén)的透霧鏡頭，這樣既可保留可見(jiàn)光的彩色畫(huà)面，還可把透霧鏡頭的寬容度做的更好，并實(shí)現(xiàn)多畫(huà)面的對(duì)比監(jiān)控。”
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