1. Аннотация

В данной статье изложены технические принципы, способы реализации.

2. Технические принципы

2.1 Оптическое устранение запотевания

В природе видимый свет представляет собой комбинацию световых волн различной длины в диапазоне от 780 до 400 нм.

Рисунок 2.1 Спектрограммы

Свет разных длин волн имеет разные свойства, и чем длиннее длина волны, тем более проникающей способностью он обладает. Чем длиннее длина волны, тем больше проникающая способность световой волны. Это физический принцип, применяемый при оптическом обнаружении тумана для достижения четкого изображения целевого объекта в задымленной или туманной среде.

2.2 Электронное противозапотевание

Электронное устранение запотевания, также известное как цифровое устранение запотевания, представляет собой вторичную обработку изображения с помощью алгоритма, который выделяет на изображении определенные особенности объекта, представляющие интерес, и подавляет те, которые не представляют интереса, что приводит к повышению качества изображения и улучшению изображений.

3. Методы реализации

3.1 Оптическое устранение запотевания

3.1.1 Выбор диапазона

Оптическое противозапотевание чаще всего используется в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR) для обеспечения проникновения и одновременного балансирования качества изображения.

3.1.2 Выбор датчика

Поскольку для оптического туманообразования используется ближний ИК-диапазон, при выборе датчика камеры необходимо уделять особое внимание чувствительности ближнего ИК-диапазона камеры.

3.1.3 Выбор фильтра

Выбор правильного фильтра, соответствующего характеристикам чувствительности датчика.

3.2 Электронное противозапотевание

Алгоритм электронного устранения запотевания (цифрового устранения запотевания) основан на физической модели образования тумана, которая определяет концентрацию тумана по степени серого цвета в локальной области, тем самым восстанавливая четкое изображение без дымки. Использование алгоритмического затуманивания сохраняет исходный цвет изображения и значительно улучшает эффект затуманивания поверх оптического затуманивания.

4. Сравнение производительности

Большинство объективов, используемых в камерах видеонаблюдения, представляют собой в основном короткофокусные объективы, которые в основном используются для наблюдения за большими сценами с широкими углами обзора. Как показано на рисунке ниже (снято с приблизительным фокусным расстоянием 10,5 мм).

Рисунок 4.1 Широкий обзор

Однако, когда мы увеличиваем масштаб, чтобы сфокусироваться на удаленном объекте (примерно в 7 км от камеры), на конечный результат работы камеры часто может влиять атмосферная влага или крошечные частицы, такие как пыль. Как показано на рисунке ниже (снято с приблизительным фокусным расстоянием 240 мм). На изображении мы видим храмы и пагоды на далеких холмах, но холмы под ними выглядят как плоская серая глыба. Общее ощущение изображения очень туманное, без прозрачности широкого обзора.

Рисунок 4.2. Удаление запотевания ВЫКЛ.

Когда мы включаем режим электронного противозапотевания, мы видим небольшое улучшение четкости и прозрачности изображения по сравнению с тем, что было до включения режима электронного противозапотевания. Как показано на рисунке ниже. Хотя храмы, пагоды и холмы позади все еще немного туманны, по крайней мере, холм впереди кажется восстановленным в своем нормальном виде, включая высоковольтные опоры электропередачи впереди.

Рисунок 4.3 Электронное противозапотевание

Когда мы включаем режим оптического затемнения, стиль изображения сразу кардинально меняется. Хотя изображение меняется с цветного на черно-белое (поскольку NIR не имеет цвета, в практической инженерной практике мы можем использовать для изображения только количество энергии, отраженной NIR), четкость и прозрачность изображения значительно улучшаются, и даже растительность на далеких холмах показано гораздо более четко и трехмерно.

Рисунок 4.4 Оптическое противозапотевание

Сравнение производительности экстремальных сцен.

Воздух после дождя настолько насыщен водой, что сквозь него невозможно увидеть удаленные предметы в обычных условиях, даже при включенном электронном режиме противозапотевания. Только при включенном оптическом тумане вдалеке (около 7 км от камеры) можно увидеть храмы и пагоды.

Рисунок 4.5 E-защита от запотевания

Рисунок 4.6 Оптическое противозапотевание