1. 概要

この記事では、技術原則と実装方法について概要を説明します。

2. 技術原則

2.1 光学式曇り止め

自然界では、可視光は 780 ～ 400 nm の範囲の異なる波長の光の組み合わせです。

図 2.1 スペクトログラム

光の波長が異なれば特性も異なり、波長が長ければ長いほど透過力が高くなります。波長が長ければ長いほど、光波の透過力は大きくなります。これは、煙や霧の多い環境で対象物の鮮明な画像を取得するために光学霧検出に適用される物理原理です。

2.2 電子曇り止め

電子曇り止め (デジタル デフォッグとも呼ばれます) は、画像内の対象となる特定のオブジェクトの特徴を強調表示し、対象外の特徴を抑制するアルゴリズムによる画像の二次処理であり、その結果、画質が向上し、画像が強化されます。

3. 実施方法

3.1 光学式曇り止め

3.1.1 バンドの選択

光学的曇り止めは、イメージング性能のバランスをとりながら浸透を確保するために、近赤外帯域 (NIR) で最も一般的に使用されます。

3.1.2 センサーの選択

光学フォギングでは NIR 帯域を利用するため、カメラ センサーの選択ではカメラの NIR 帯域の感度に特別な注意を払う必要があります。

3.1.3 フィルタの選択

センサーの感度特性に合わせて適切なフィルターを選択します。

3.2 電子曇り止め

電子曇り除去 (デジタル曇り除去) アルゴリズムは、物理的な霧形成モデルに基づいており、局所領域の灰色の度合いによって霧の濃度を決定し、鮮明で曇りのない画像を回復します。アルゴリズムによるフォギングを使用すると、画像の元の色が保存され、光学フォギングに加えてフォギング効果が大幅に向上します。

4. 性能比較

ビデオ監視カメラに使用されるレンズのほとんどは短焦点レンズであり、主に広い視野角で広いシーンを監視するために使用されます。下の写真に示すように (およその焦点距離 10.5 mm から撮影)。

図 4.1 ワイドビュー

ただし、ズームインして遠くの物体 (カメラから約 7 km 離れたところ) に焦点を合わせると、カメラの最終出力は大気中の湿気や塵などの小さな粒子の影響を受けることがよくあります。下の写真に示すように (焦点距離約 240mm から撮影)。画像では、遠くの丘の上に寺院や塔が見えますが、その下の丘は平らな灰色のブロックのように見えます。画像全体の雰囲気は非常に霞んでいて、広い視野の透明感はありません。

図 4.2 デフォッグ OFF

電子曇り止めモードをオンにすると、電子曇り止めモードをオンにする前と比較して、画像の鮮明さと透明度がわずかに向上していることがわかります。下の図に示すように。寺院、塔、背後の丘はまだ少し霞んでいますが、少なくとも前方の丘は、さらに先にある高圧送電鉄塔も含めて、通常の外観に復元されているように感じられます。

図 4.3 電子曇り止め

光学フォグモードをオンにすると、画像のスタイルが即座に劇的に変化します。画像はカラーから白黒に変わりますが (NIR には色がないため、実際の工学的実践では、画像に使用できるのは NIR によって反射されたエネルギー量のみです)、画像の鮮明さと半透明性が大幅に向上し、植生さえも改善されます。遠くの丘の上の様子がより鮮明に、より立体的に表示されます。

図 4.4 光学的デフォッグ

エクストリームシーンのパフォーマンスの比較。

雨が降った後は空気が水分で満ちているため、電子曇り止めモードがオンになっている場合でも、通常の状態では空気を通して遠くの物体を見ることができません。光学フォグがオンになっている場合にのみ、遠く (カメラから約 7 km 離れたところ) の寺院や塔を見ることができます。

図 4.5 E-デフォグ

図 4.6 光学式曇り除去