随着工业的发展以及其对气候的影响，雾霾越来越成为一种常见的天气现象，这对户外应用的监控系统的画面品质造成很大的影响。摄像机在雾天中的作用毋容置疑，透雾摄像机等早已获得用户的认可，如今，高清透雾摄像机的问世，很大程度上得益于透雾高清电动镜头，但摄像机本身的透雾原理也获得了极大的进步。

一、透雾摄像机的透雾原理

自然光由波长不同的光波组合而成，人眼可见范围大致为390nm-780nm，波长从长到短分别对应了红橙蓝绿青橙紫七种颜色，其中波长小于390nm的叫做紫外线，波长大于780nm的叫做红外线。雾气、烟尘等空气中的小颗粒对光线有阻挡作用，使光线反射而无法通过，所以只能接收可见光的人眼是看不到烟尘雾气后门的物体的。而波长越长衍射能力越强，即绕过阻挡物的能力越强，而红外线因为拥有较长的波长，在传播时受气溶胶的影响较小，可穿过一定浓度的雾霾烟尘，实现准确聚焦，这就是光学透雾的依据。

二、透雾技术主要分为四种：

光学透雾

一般的可见光无法穿透云雾和烟尘，但近红外线可以穿透一定浓度的雾霭烟尘，光学透雾就利用近红外线可以绕射微小颗粒的原理，实现准确快速聚焦。技术的关键主要在镜头和滤光片。通过物理的方式，利用光学成像的原理提升画面清晰度。缺点是只能得到黑白监控画面。

算法透雾

算法透雾技术，也称为视频图像增透技术，一般指将因雾和水气灰尘等导致朦胧不清的图像变得清晰，强调图像当中某些感兴趣的特征，抑制不感兴趣的特征，使得图像的质量改善，信息量得到增强。

光电透雾

光电透雾是结合上述两种功能，通过机芯一体化通过内嵌的FPGA芯片和ISP/DSP进行运算处理实现彩色画面输出。一方面，该透雾技术可区分远景、近景，雾气浓淡等因素，选择透雾级别，可实现区域效果*佳，不同于过去对画面对比度整体的提高，且没有延时。另一方面，芯片的高速运算必将产生噪声点，夜间光照不足时影响尤为突出，所以一体机芯普遍需要采用CCD传感器和大光圈镜头，以达到良好的低照效果。它是目前市场上透雾效果*好的技术。

假透雾

这主要是通过人为调节对比度、锐度、饱和度、亮度等数值，或做一些滤镜切换装置，让图像重点突出，从而改善主观视觉效果。缺点是不能对景物重新进行聚焦，难以满足视觉体验。

而去雾技术能够从多个角度提升视频监控的质量，可以用于各种有雾天气条件的透雾处理;能明显提升图像的对比度、使图像变通透、清晰;能够显著增强图像的细节信息，使原来被隐藏的图像细节被充分展示;能够提升图像的饱和度，使图像色彩鲜艳活泼、生动，透雾处理后的图像保持准确的色调、自然的外观，因而获得了良好的图像质量与视觉感受。

三、 红外热像仪相比于可见光相机的优势

综上所述，  透雾处理集合了多种图像算法，但这种基于图像还原的技术，其致命缺陷在于雾霾严重时无法还原丢失的信息，这是其成像原理决定的，即使图像还原算法再先进，也无法改善。 雾霾天气， 以可见光为首的监控安防系统如果不满足透雾的所有要素，就显得无可奈何、力不从心。普通可见光相机的工作波长在380到780纳米之间，远远小于2.5微米， 物体反射的可见光被pm2.5所阻挡, 无法到达相机端，从而导致了常常在可见光相机在雾霾天气中无法使用。因此，如何解决雾霾所导致能见度低的问题成为当今人们所关注的重点。  

虽然满足各种透雾要素的透雾摄像机虽一定程度上获得了用户的认可，但高清透雾摄像机的问世，很大程度上得益于透雾高清电动镜头，得益于滤光片 ，还有优秀的算法。但拥有波长8- 14um的红外热像仪却不需要任何光学和电子透雾的模型和算法，甚至青出于蓝更胜于蓝，可以有效的避免气候环境所带来的干扰，尤其是在雾霾天可见光相机可视范围严重受影响的情况下，红外热像仪仍然能够保证很好的监控效果,基本不受雾霾影响，完美的解决雾霾所导致能见度低的问题。

红外热成像透雾原理

红外热像透雾的原理是通过接收被探测物体的红外辐射能量,进而转化为我们肉眼能看到的红外图像,受天气和光照影响小，不会受到pm25的影响，并且能清晰成像。基于这个优势，红外热像仪可成为一款用于雾霾天气中监控的理想设备。在雾霾天气中，可见光没有穿透功能，而红外热像仪不受天气条件和可见光的影响，能够清晰穿透雨、雪、雾霾等恶劣天气条件。

大雾天气成像效果：

通过对比，可以发现，在雾霾天气中，可见光没有穿透功能，而红外热成像具有透烟透雾透霾透

四、红外热成像透雾功能应用领域

海事应用

 海雾作为影响船舶航行的不安全因素，给海上航行安全带来的最大影响是能见度下降，造成船舶了望、陆标定位困难等，从而易发船舶触礁、碰撞等海上交通事故。雾天发生的海上交通事故以碰撞为最多，遇到恶劣天气时。能见度低是大多数事故发生的根源，例如在黑暗或弥漫有薄雾的天气。船舶互撞，碰到桥墩、露岩和其他漂浮物。这可能导致船只严重受损，或更有甚者，将丧失生命。

尽管现代船舶都配备了雷达和其他设备，能有效避免这些危险，但热成像技术更是理想的工具。热成像技术在保护船只，和员安全方面大有助益。高品质的红外热像仪不需要任何光线就能产生清晰的图像，即使在最黑暗的夜晚。因为热图像仪依靠热量对比，而不是色彩对比，落水人员在热图像上能清楚地显现出来，因为冷水和人体之间的温差提供了非常明显的热量对比。

夜间安防监控

安防监控主要是利用可见光摄像机,若在夜间可见光监控器材的功能便会大打折扣，如果采用人工照明补光的形式,容易暴露目标，这时候红外热像仪便能起到很好的作用，弥补可见光设备的缺陷，特别在安防监控方面，具有举足轻重的作用。大型工厂、机场、海防、边防等，传统成像监控设备遇到大雾，黑夜或雾霾时，监控范围就大大缩小，此时热成像仪就能派上用场！

红外热成像仪是被动接受目标自身的红外热辐射，它不受光照条件影响，无论白天黑夜都可以正常工作并且不会暴露自己。同样在雾霾天气，可见光很难发现目标，而红外热像仪可以,在雾霾等恶劣天气条件下,红外热像仪可以弥补可见光的不足，实现24小时实时监控,不论白天夜晚，是否有雾霾。

机场监控

热成像技术不依赖可见光，因此不受天气恶劣的影响，它也不采用振动传感技术，再大的风雨也不怕。FLIR 热成像拥有特有的视频分析算法，使红外热护栏的误报警率低于其它安防产品组合，准确率高达99%。在大雨，强烈阳光、狂风、雾霾、下雪等全年四季不同条件下，都不会出现误报警的情况。误报警的频率也较低，红外热像仪依靠热对比而不是色彩对比，因此视频分析软件可十分精确地分辨实际入侵者和飞鸟或水滴.

森林防火监控

森林火灾等意外灾害时有发生，而且这种灾害多半是由不明显的隐火引发的，如果我们能即使发现这些隐火,准确的判断火灾的地点，通过烟雾发现着火点，这样我们就能做到早预防早扑灭，减少很多不必要的损失。基于红外热像仪的森林防火监控系统便可实现如下想法,热像仪透过烟雾发现森林火灾隐患,并联动报警系统报警并辅助定位,通知并帮助工作人员找到具体火灾隐患地点,将火灾及时扼杀在萌芽之中。

车载

由于雾霾天气能见度低而导致的交通事故，在日常生活中屡见不鲜。红外热像仪能作为驾驶辅助系统，能为驾驶员提供在低能见度或者黑暗中清楚观察车辆前方的信息，也可以看到汽车前照灯照射不到的区域、强光阴影中的行人、车辆，大幅度降低夜间、烟雾和雾霾等天气下驾驶的危险性。

随着红外成像技术不断进步及前端设备市场的快速成熟，红外热像仪将会在出现在各行各业。

关键词:红外热像仪 透雾摄像机 雾霾

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来 源：FLIR红外热像仪

编辑：仪器仪表WXF

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