1. Zusammenfassung

In diesem Artikel werden die technischen Prinzipien und Implementierungsmethoden beschrieben.

2. Technische Grundlagen

2.1 Optische Entnebelung

In der Natur ist sichtbares Licht eine Kombination verschiedener Lichtwellenlängen im Bereich von 780 bis 400 nm.

Abbildung 2.1 Spektrogramme

Die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts haben unterschiedliche Eigenschaften, und je länger die Wellenlänge, desto durchdringender ist es. Je länger die Wellenlänge, desto größer ist die Durchdringungskraft der Lichtwelle. Hierbei handelt es sich um das physikalische Prinzip der optischen Nebelerkennung, um in einer rauchigen oder nebligen Umgebung ein klares Bild des Zielobjekts zu erhalten.

2.2 Elektronische Entnebelung

Bei der elektronischen Beschlagentfernung, auch digitale Beschlagentfernung genannt, handelt es sich um die sekundäre Verarbeitung eines Bildes durch einen Algorithmus, der bestimmte interessierende Objektmerkmale im Bild hervorhebt und uninteressante unterdrückt, was zu einer verbesserten Bildqualität und verbesserten Bildern führt.

3. Implementierungsmethoden

3.1 Optische Entnebelung

3.1.1 Bandauswahl

Optische Entnebelung wird am häufigsten im Nahinfrarotband (NIR) eingesetzt, um die Durchdringung sicherzustellen und gleichzeitig die Bildleistung auszugleichen.

3.1.2 Sensorauswahl

Da optisches Nebeln das NIR-Band nutzt, muss bei der Auswahl des Kamerasensors besonders auf die Empfindlichkeit des NIR-Bandes der Kamera geachtet werden.

3.1.3 Filterauswahl

Auswahl des richtigen Filters passend zu den Empfindlichkeitseigenschaften des Sensors.

3.2 Elektronische Entnebelung

Der Electronic Defogging-Algorithmus (Digital Defogging) basiert auf einem physikalischen Nebelbildungsmodell, das die Nebelkonzentration anhand des Graugrades in einem lokalen Bereich bestimmt und so ein klares, schleierfreies Bild wiederherstellt. Durch die Verwendung von algorithmischem Fogging bleibt die Originalfarbe des Bildes erhalten und der Fogging-Effekt zusätzlich zum optischen Fogging wird deutlich verbessert.

4. Leistungsvergleich

Bei den meisten in Videoüberwachungskameras verwendeten Objektiven handelt es sich meist um Objektive mit kurzer Brennweite, die vor allem zur Überwachung großer Szenen mit weiten Betrachtungswinkeln eingesetzt werden. Wie im Bild unten gezeigt (bei einer ungefähren Brennweite von 10,5 mm).

Abbildung 4.1 Weitwinkelansicht

Wenn wir jedoch hineinzoomen, um auf ein entferntes Objekt zu fokussieren (ungefähr 7 km von der Kamera entfernt), kann die endgültige Ausgabe der Kamera häufig durch Luftfeuchtigkeit oder winzige Partikel wie Staub beeinträchtigt werden. Wie im Bild unten gezeigt (bei einer ungefähren Brennweite von 240 mm). Auf dem Bild können wir die Tempel und Pagoden auf den fernen Hügeln sehen, aber die Hügel darunter sehen aus wie ein flacher grauer Block. Der Gesamteindruck des Bildes ist sehr verschwommen, ohne die Transparenz einer weiten Ansicht.

Abbildung 4.2 Defog AUS

Wenn wir den elektronischen Defog-Modus einschalten, sehen wir eine leichte Verbesserung der Bildschärfe und -transparenz im Vergleich zu vor dem Einschalten des elektronischen Defog-Modus. Wie im Bild unten gezeigt. Obwohl die Tempel, Pagoden und Hügel dahinter immer noch ein wenig diesig sind, scheint zumindest der Hügel davor wieder sein normales Aussehen zu haben, einschließlich der Hochspannungsmasten weiter vorne.

Abbildung 4.3 Elektronische Entfeuchtung

Wenn wir den optischen Nebelmodus einschalten, ändert sich der Bildstil sofort dramatisch. Obwohl das Bild von Farbe zu Schwarzweiß wechselt (da NIR keine Farbe hat, können wir in der praktischen technischen Praxis nur die von NIR reflektierte Energiemenge zum Abbilden verwenden), werden die Klarheit und Durchsichtigkeit des Bildes und sogar die Vegetation erheblich verbessert auf den fernen Hügeln wird viel klarer und dreidimensionaler dargestellt.

Abbildung 4.4 Optischer Defog

Vergleich der extremen Szenenleistung.

Die Luft ist nach einem Regenfall so voller Wasser, dass es unter normalen Bedingungen selbst bei eingeschaltetem elektronischen Antibeschlagmodus unmöglich ist, entfernte Objekte zu erkennen. Nur wenn die optische Vernebelung eingeschaltet ist, sind Tempel und Pagoden in der Ferne (ca. 7 km von der Kamera entfernt) zu erkennen.

Abbildung 4.5 E-defog

Abbildung 4.6 Optischer Defog