1. Streszczenie

W tym artykule omówiono zasady techniczne, metody wdrażania.

2. Zasady techniczne

2.1 Odmgławianie optyczne

W naturze światło widzialne jest kombinacją różnych długości fal światła, w zakresie od 780 do 400 nm.

Rysunek 2.1 Spektrogramy

Różne długości fal światła mają różne właściwości, a im dłuższa długość fali, tym bardziej jest ono penetrujące. Im dłuższa długość fali, tym większa siła penetracji fali świetlnej. Jest to zasada fizyczna stosowana przy optycznym wykrywaniu mgły w celu uzyskania wyraźnego obrazu obiektu docelowego w zadymionym lub mglistym otoczeniu.

2.2 Odmgławianie elektroniczne

Elektroniczne usuwanie zamglenia, zwane także cyfrowym usuwaniem zamglenia, to wtórne przetwarzanie obrazu przez algorytm, który podkreśla pewne cechy obiektów będących przedmiotem zainteresowania na obrazie i tłumi te, które nie są interesujące, co skutkuje lepszą jakością obrazu i ulepszeniem obrazów.

3. Metody wdrażania

3.1 Odmgławianie optyczne

3.1.1 Wybór pasma

Odmgławianie optyczne jest najczęściej stosowane w paśmie bliskiej podczerwieni (NIR), aby zapewnić penetrację przy jednoczesnym zrównoważeniu wydajności obrazowania.

3.1.2 Wybór czujnika

Ponieważ zamgławianie optyczne wykorzystuje pasmo NIR, przy wyborze czujnika kamery należy zwrócić szczególną uwagę na czułość pasma NIR kamery.

3.1.3 Wybór filtra

Dobór odpowiedniego filtra do charakterystyki czułości czujnika.

3.2 Odmgławianie elektroniczne

Algorytm elektronicznego usuwania zamglenia (Digital Defogging) opiera się na fizycznym modelu powstawania mgły, który określa stężenie mgły na podstawie stopnia szarości w danym obszarze, uzyskując w ten sposób wyraźny, pozbawiony zamgleń obraz. Zastosowanie algorytmicznego zamglenia pozwala zachować oryginalną kolorystykę obrazu i znacząco poprawia efekt zamglenia ponad zamgleniem optycznym.

4. Porównanie wydajności

Większość obiektywów stosowanych w kamerach do monitoringu wideo to obiektywy o krótkiej ogniskowej, które są używane głównie do monitorowania dużych scen z szerokimi kątami widzenia. Jak pokazano na poniższym obrazku (zrobione z przybliżonej ogniskowej 10,5 mm).

Rysunek 4.1 Szeroki widok

Jeśli jednak przybliżymy obraz, aby ustawić ostrość na odległym obiekcie (około 7 km od aparatu), na ostateczną jakość obrazu często może wpływać wilgoć atmosferyczna lub drobne cząstki, takie jak kurz. Jak pokazano na poniższym obrazku (zrobione z przybliżonej ogniskowej 240 mm). Na zdjęciu widzimy świątynie i pagody na odległych wzgórzach, ale wzgórza pod nimi wyglądają jak płaska szara bryła. Ogólne wrażenie obrazu jest bardzo zamglone, bez przezroczystości szerokiego widoku.

Rysunek 4.2 Odmgławianie wyłączone

Kiedy włączymy tryb elektronicznego odmgławiania, widzimy niewielką poprawę przejrzystości i przejrzystości obrazu w porównaniu do stanu sprzed włączenia trybu elektronicznego odmgławiania. Jak pokazano na poniższym obrazku. Chociaż świątynie, pagody i wzgórza z tyłu są wciąż nieco zamglone, przynajmniej wzgórze z przodu wydaje się przywrócone do normalnego wyglądu, łącznie ze znajdującymi się dalej słupami wysokiego napięcia.

Rysunek 4.3 Elektroniczne odmgławianie

Gdy włączymy tryb zamgławiania optycznego, styl obrazu od razu diametralnie się zmienia. Chociaż obraz zmienia się z kolorowego na czarno-biały (ponieważ NIR nie ma koloru, w praktycznej praktyce inżynierskiej możemy wykorzystać do obrazu jedynie ilość energii odbitej przez NIR), klarowność i przezroczystość obrazu znacznie się poprawia, a nawet roślinność na odległych wzgórzach ukazany jest w znacznie wyraźniejszy i bardziej trójwymiarowy sposób.

Rysunek 4.4 Odmgławianie optyczne

Porównanie wydajności w ekstremalnych scenach.

Powietrze po deszczu jest tak wypełnione wodą, że w normalnych warunkach nie da się przez nią dostrzec odległych obiektów, nawet przy włączonym trybie elektronicznego odmgławiania. Świątynie i pagody są widoczne w oddali (około 7 km od aparatu) dopiero po włączeniu zamgławiania optycznego.

Rysunek 4.5 E-odmgławianie

Rysunek 4.6 Odmgławianie optyczne