雾霾天“屡犯不爽” 道路安防使出“杀手锏”

    12月22日傍晚，来自杭州市环境监测中心站和杭州市气象台联合发布的空气质量预报：预计23日杭州市AQI指数为160-180，首要污染物为PM2.5，空气质量等级为中度污染。然后，中东部地区再度跌入12月初的梦魇中，过程极其相似，只是程度尚不及。低温天气，“屡犯不爽”的雾霾带来道路安全极大隐患，道路安防将会使出怎样的“杀手锏”？
　　
　　雾霾致拥堵，智能交通成治理良方
　　
　　以北京为例，连续几次雾霾天气，京城PM2.5一直维持在200以上，有专家认为机动车排放和道路扬尘在PM2.5排放源所占比例为50%。在中国科学院发布的报告中北京以52分钟成为上班路途花费时间最多城市。2012年12月，救护车被堵致使伤者死亡事件，把北京市交通拥堵问题推上风口浪尖。专家纷纷献计献策，智能交通成为治理良方之一。
　　
　　姚宏伟博士10多年来一直致力于世界智能交通发展研究，并从事中国智能交通建设实践，他认为，解决城市交通问题要用“智慧”。“智能交通”主要包括交通信息服务系统、智能交通管理系统、智能公共交通系统和交通电子收费系统。北京的智能交通状况存在很多不足，体现在城市智能交通系统管理系统的不完善及现有智能交通服务的普及程度并不高。
　　
　　城市交通信息服务系统从功能上分包括出行前信息服务系统、出行中信息服务系统和个性化信息服务系统。人们可以为智能手机下载一个“交通信息服务”软件，定制一个上下班套餐。每天上班离开家前和下班后离开公司前，都可以查阅相关道路的路况。选择性难题自然可以迎刃而解。
　　
　　“救护车被堵”与城市交通信息传播不畅的现状脱不了干系。如果救护车司机能够查询路况信息，有可能他们去稍微远一点但是道路通畅的医院都用不了那么多时间。这里面包含3层意思，救护车上缺少相关查询设备，没有当地的实时路况播报，车上人员根本没有查询路况信息的意识。这就是我们前面提到的交通信息服务系统不健全和缺乏知识普及。除了自己寻找出路，被堵救护车还有其他的脱身办法吗？“当然可以有！”姚博士的回答特别肯定，“通过先进的交通信号控制系统使救护车对交通控制系统进行优先控制，保证救护车优先通过。”
　　
　　智能的公共交通系统可以对公共汽车进行自动定位和跟踪，纠正公共汽车的晚点和超时；可以对公共汽车在通过交叉路口时提供信号优先，使得绿灯提前或延长时间；可以通过安装在公共汽车上的摄像机进行闭路电视监控、无线通讯和紧急处理等以增加乘客的安全感。
　　
　　道路安防亟需光学透雾技术
　　
　　据了解，雾霾是雾与霾的混合物。雾的主要成分是空气中悬浮的的微小水滴或冰晶，霾则由微小的固体颗粒物组成，雾和霾共同作用的结果就是能见度急剧下降。这种雾霾天气不仅危害人体健康，而且容易导致交通事故频发，同时也使得视频监控质量明显下降。
　　
　　据介绍，大部分视频监控系统采用的是可见光成像，在雾霾天气下，图像色彩将会变暗、对比度降低、图像清晰度也会变低，由此一些细节无法被察觉，从而导致监控系统失灵。究其原因，物体表面反射的光线在到达成像设备过程中会受到空气中悬浮颗粒物的影响，从而使设备无法获得清晰图像。因此去除雾气等杂物的影响、提高视频成像清晰度，成为室外视频监控系统中一项重要的技术。
　　
　　据介绍，当前视频监控透雾技术主要有两大类，即电子透雾和光学透雾。前者是通过软件算法增强图像，其优势是能有效提升视觉对比度，缺点是其效果受制于算法模型以及图像处理芯片的性能；后者则是利用光学原理进行滤波处理从而获得图像，其特点是成像效果突出，不足之处在于只能获得黑白监控画面，且好的镜头成本较高。
　　
　　在监控系统解决方案中，这两种透雾技术都有应用。电子透雾应用主要体现在摄像机方面，一些摄像机厂家开发了专门的图像处理芯片，通过各种图像算法实现色彩增强、反差增强、边缘增强以及亮度增强，但如前所述，这种处理方式通常作为一种附加增强功能，高端场合用的较多的反而是光学透雾技术。光学透雾的重点在于对特定近红外波段光线的截取与聚焦，而这部分工作大都由镜头完成，所以说镜头的好坏决定了光学透雾的效果。
　　
　　透雾镜头（通常也称为红外镜头）的好坏首先在于镜头的光学设计，即对光路的把握；其次是镜片选材，不同材质透光的物理性能不同，好的材质（例如ED萤石材质）可以降低光线损失；镜头品质还受制造工艺影响，比如镀膜等工艺就可以增加特定波段光线的透过率。
　　
　　目前，光学透雾系统已经用于边防海防、森林防火、油气田等诸多方面，同时随着我国平安城市以及智慧城市的建设，透雾技术也备受业界重视。交通监控是构建智慧城市的重要内容，但当前的交通监控大多仍使用普通镜头，一旦监控距离过长或天气状况较差势必会影响监控效果。据了解，交通监控没有使用红外镜头的原因在于：红外镜头获得的是黑白图像，而彩色图像能获得更多的车型、衣着、环境等信息，所以即便是夜晚监控仍然只采用白光补光。对于记录违章、警察办案，彩色图像固然更有优势，但在雾霾、阴雨天气下普通镜头却不能获得清晰图像，只有光学透雾镜头才能不受天气、白天夜晚切换的影响，24小时全天候提供高清图像。
　　
　　业内表示，实际上类似于高速公路、地铁隧道等远距离监控场景已经有大量红外透雾镜头投入应用，不仅白天晚上无障碍切换，打开透雾模式后也能够轻松应对阴雨、多雾天气。近年来，每到年底或年初我国大部分地区都会出现雾霾天气，而且雾霾浓度有不断加重、覆盖区域不断扩大的趋势，不仅给交通出行带来不利影响，同时也是交通管理面临的一大难题。红外透雾镜头作为户外监控解决方案，发挥其在雾霾天气情况下的作用，是交通管理者及行业人士应该考虑的问题。
　　
　　红外热像仪成车载“安全卫士”
　　
　　红外热像仪是被动红外热成像。在自然界中，一切物体的温度都高于绝对零度(-273℃)，都会有红外辐射。红外热像仪就是根据探测到的物体辐射能的大小，经过系统处理显示为物体的热像图，以灰度级显示出物体的红外图片，同时获得被测目标的温度分布。红外热像仪可以在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的恶劣环境清晰成像。正是由于这个特点，红外热成像技术可用在夜间的安全防范、恶劣天气下监视和各种场所的防火监控系统中。
　　
　　有调查显示60%的交通事故都发生在夜间及天气不好的情况下，主要是因为驾车时的视线比较差，汽车速度比较高引起的。尤其是夜间在没有路灯和雾霾较为严重的道路上行驶，受汽车大灯照射距离的限制，行驶会有安全隐患。采用红外热像仪作为视觉辅助驾驶系统，驾驶员能够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。一般汽车大灯的照射距离在100m左右，而红外热像仪可以看到450m意外的路况信息。目前越来越多的汽车厂家开始开发和使用以红外热像仪为核心的车载夜视系统，由于价格的原因，国内外各大汽车厂商只是在其顶级豪华车型中使用了车载红外热像仪。但据专家预测，在不久的将来随着科技的发展和红外热像仪生产成本的降低，车载夜视系统将会全面普及。
　　
　　监控场景不可能做到全天候有可见光，所以普通非红外摄像机很难做到全天候监控，而红外热成像摄像机是被动接受监控目标自身的红外热辐射，其可配合可见光摄像机使用，无论白天黑夜24小时均可以处于运行状态而正常工作；
　　
　　在雨、雾等恶劣的气候条件下，由于可见光的波长短，克服障碍的能力差，因而观测效果受损。而工作在8～14μm波长的长波红外热成像摄像机，其穿透雨、雾的能力较强，从而仍可以正常地观测目标；
　　
　　普通监视摄像头是无法看到被掩盖下所隐藏的物体，如被埋藏的盗窃物品、尸体等。而红外热成像摄像机则可以检测识别出来，因为当某处的表面被弄乱时，该表面的热轮廓也会被破坏，如翻过的土壤热辐射和压实的土壤热辐射是不同的；
　　
　　由于红外热成像摄像机是反映物体表面温度而成像的设备，因此除了夜间可以作为现场监控使用外，还可以作为有效的防火报警设备；
　　
　　我国边境线甚长，海洋也辽阔，由于野外环境的恶劣，特别在下雨、下雪、大雾、大风的日子，许多系统都不可能很好地担当起防范作用，更不用说通过智能分析报警了。而采用人员巡逻，利用望远镜进行观察，往往由于可见光波长短，使观察效果不理想。利用红外热成像摄像机，可以探测到不同物体的红外热辐射，因而可以远距离地进行观察，尤其适用于风雨天气；
　　
　　对于被遗弃的行李包裹等遗留物体，普通监控摄像头只能看到行李包裹的外部特征，很难观察到行李包裹内所装的物品，因而无法对其进行分析。而通过智能分析行李包裹的红外热图像的特征，即可推断出其内部物品的特征，从而就可对其进行适当地处置。如可检测分析识别出可燃物与baozha物等。
　　
　　结语：
　　
　　寒冬来临，不仅仅是北京、杭州，全国多地频繁出现雾霾天气，这不仅给人们出行造成了极大的不便，同时也使得行车安全系数大打折扣。在这种恶劣的大雾天气环境下，城市视频监控系统能否保障城市安全成为人们关注的热点话题，对雾霾天气引起的道路安防应用同样受到广泛关注，未来，我们希望更多高科技道路安防设备为雾霾天气出行安全保驾护航。