1. Περίληψη

Αυτό το άρθρο περιγράφει τις τεχνικές αρχές, τις μεθόδους υλοποίησης.

2. Τεχνικές Αρχές

2.1 Οπτική αποθάμβωση

Στη φύση, το ορατό φως είναι ένας συνδυασμός διαφορετικών μηκών κύματος φωτός, που κυμαίνονται από 780 έως 400 nm.

Εικόνα 2.1 Φασματογράμματα

Τα διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός έχουν διαφορετικές ιδιότητες και όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος, τόσο πιο διεισδυτικό είναι. Όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η διεισδυτική ισχύς του φωτεινού κύματος. Αυτή είναι η φυσική αρχή που εφαρμόζεται από την οπτική ανίχνευση ομίχλης για την επίτευξη καθαρής εικόνας του αντικειμένου στόχου σε περιβάλλον με καπνό ή ομίχλη.

2.2 Ηλεκτρονικό ξεθάμπωμα

Το ηλεκτρονικό ξεθάμπωμα, γνωστό και ως ψηφιακό ξεθάμπωμα, είναι η δευτερεύουσα επεξεργασία μιας εικόνας από έναν αλγόριθμο που επισημαίνει ορισμένα χαρακτηριστικά αντικειμένων που ενδιαφέρουν την εικόνα και καταστέλλει αυτά που δεν ενδιαφέρουν, με αποτέλεσμα βελτιωμένη ποιότητα εικόνας και βελτιωμένες εικόνες.

3. Μέθοδοι Υλοποίησης

3.1 Οπτική αποθάμβωση

3.1.1 Επιλογή ζώνης

Το οπτικό ξεθάμπωμα χρησιμοποιείται συνηθέστερα στη ζώνη εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (NIR) για να διασφαλιστεί η διείσδυση ενώ εξισορροπείται η απόδοση της απεικόνισης.

3.1.2 Επιλογή αισθητήρα

Καθώς η οπτική ομίχλη χρησιμοποιεί τη ζώνη NIR, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην ευαισθησία της ζώνης NIR της κάμερας στην επιλογή του αισθητήρα της κάμερας.

3.1.3 Επιλογή φίλτρου

Επιλέγοντας το σωστό φίλτρο για να ταιριάζει με τα χαρακτηριστικά ευαισθησίας του αισθητήρα.

3.2 Ηλεκτρονικό ξεθάμπωμα

Ο αλγόριθμος Electronic Defogging (Digital Defogging) βασίζεται σε ένα φυσικό μοντέλο σχηματισμού ομίχλης, το οποίο καθορίζει τη συγκέντρωση της ομίχλης με το βαθμό του γκρι σε μια τοπική περιοχή, ανακτώντας έτσι μια καθαρή, χωρίς ομίχλη εικόνα. Η χρήση αλγοριθμικής ομίχλης διατηρεί το αρχικό χρώμα της εικόνας και βελτιώνει σημαντικά το εφέ ομίχλης πάνω από την οπτική ομίχλη.

4. Σύγκριση απόδοσης

Οι περισσότεροι από τους φακούς που χρησιμοποιούνται στις κάμερες παρακολούθησης βίντεο είναι κυρίως φακοί μικρής εστιακής απόστασης, οι οποίοι χρησιμοποιούνται κυρίως για την παρακολούθηση μεγάλων σκηνών με μεγάλες γωνίες θέασης. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα (Λήψη από εστιακή απόσταση κατά προσέγγιση 10,5 mm).

Εικόνα 4.1 Ευρεία όψη

Ωστόσο, όταν κάνουμε ζουμ για να εστιάσουμε σε ένα μακρινό αντικείμενο (Περίπου 7 χλμ μακριά από την κάμερα), η τελική έξοδος της κάμερας μπορεί συχνά να επηρεαστεί από την ατμοσφαιρική υγρασία ή από μικροσκοπικά σωματίδια όπως η σκόνη. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα (Λήψη από εστιακή απόσταση κατά προσέγγιση 240mm). Στην εικόνα μπορούμε να δούμε τους ναούς και τις παγόδες στους μακρινούς λόφους, αλλά οι λόφοι από κάτω τους μοιάζουν με ένα επίπεδο γκρίζο τετράγωνο. Η συνολική αίσθηση της εικόνας είναι πολύ θολή, χωρίς τη διαφάνεια της ευρείας προβολής.

Εικόνα 4.2 Απενεργοποίηση απόφραξης

Όταν ενεργοποιούμε τη λειτουργία ηλεκτρονικού αποθαμβώματος, βλέπουμε μια μικρή βελτίωση στην ευκρίνεια και τη διαφάνεια της εικόνας, σε σύγκριση με πριν από την ενεργοποίηση της λειτουργίας ηλεκτρονικού αποθαμβώματος. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Αν και οι ναοί, οι παγόδες και οι λόφοι πίσω εξακολουθούν να είναι λίγο μουντοί, τουλάχιστον ο λόφος μπροστά αισθάνεται ότι έχει αποκατασταθεί στην κανονική του εμφάνιση, συμπεριλαμβανομένων των πυλώνων ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης πιο μπροστά.

Εικόνα 4.3 Ηλεκτρονική απόφραξη

Όταν ενεργοποιούμε τη λειτουργία οπτικής ομίχλης, το στυλ της εικόνας αλλάζει αμέσως δραματικά. Παρόλο που η εικόνα αλλάζει από έγχρωμη σε ασπρόμαυρη (καθώς το NIR δεν έχει χρώμα, στην πρακτική πρακτική μηχανικής μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μόνο την ποσότητα ενέργειας που ανακλάται από το NIR στην εικόνα), η καθαρότητα και η διαφάνεια της εικόνας βελτιώνονται σημαντικά και ακόμη και η βλάστηση στους μακρινούς λόφους φαίνεται με πολύ πιο καθαρό και πιο τρισδιάστατο τρόπο.

Εικόνα 4.4 Οπτική απόφραξη

Σύγκριση ακραίων σκηνικών απόδοσης.

Ο αέρας είναι τόσο γεμάτος νερό μετά τη βροχή που είναι αδύνατο να δεις από μέσα του μακρινά αντικείμενα υπό κανονικές συνθήκες, ακόμη και με ενεργοποιημένη τη λειτουργία ηλεκτρονικής αποθαμβωσης. Μόνο όταν είναι ενεργοποιημένη η οπτική ομίχλη μπορούν να φαίνονται ναοί και παγόδες σε απόσταση (περίπου 7 χιλιόμετρα μακριά από την κάμερα).

Εικόνα 4.5 E-defog

Εικόνα 4.6 Οπτική απόφραξη