主頁(yè)（http://www.130131.com）：實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用 隨著工業(yè)的發(fā)展以及其對(duì)氣候的影響，霧霾越來(lái)越成為一種常見的天氣現(xiàn)象，這對(duì)戶外應(yīng)用的監(jiān)控系統(tǒng)的畫面品質(zhì)造成很大的影響。目前，實(shí)際工程中主要通過(guò)雷達(dá)、紅外等其它手段在霧霾氣候中感知和監(jiān)測(cè)目標(biāo)，由于技術(shù)和成本的限制，雷達(dá)、紅外等在視頻監(jiān)控領(lǐng)域還沒有理想的應(yīng)對(duì)方案。實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)的出現(xiàn)，能夠?yàn)?a href='http://www.130131.com/plus/search.php?q=%CA%D3%C6%B5%BC%E0%BF' target='_blank'>視頻監(jiān)控領(lǐng)域帶來(lái)多方面的價(jià)值。 最近PM2.5這一氣象領(lǐng)域?qū)I(yè)詞匯成為社會(huì)關(guān)注的流行話題�？諝庵械囊旱魏凸腆w小顆粒不僅危害人體健康，引起霧霾而導(dǎo)致交通事故頻發(fā)，同時(shí)也使戶外監(jiān)控視頻質(zhì)量明顯降低。在霧霾天氣下，圖像色彩黯淡、對(duì)比度變低，一些重要目標(biāo)的細(xì)節(jié)更是淹沒在霧氣中難以被察覺，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用性受到很大影響。 因此，去除視頻中的霧氣，進(jìn)而改善畫質(zhì)，成為提升戶外監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值越發(fā)重要的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 霧氣對(duì)視頻監(jiān)控的影響 一般認(rèn)為，大氣介質(zhì)主要由空氣分子、水汽和氣溶膠組成。氣溶膠是懸浮在氣體中的小粒子構(gòu)成的彌散系。某些粒子具有高吸濕性，起到水汽凝結(jié)中心的作用，其大小與環(huán)境相對(duì)濕度、水汽供應(yīng)和由碰撞而發(fā)生凝聚的程度有關(guān)。由于大氣中各種顆粒的大小、類型及聚集程度的不同產(chǎn)生晴、霾、霧、云、雨等各種天氣。 在晴朗的天氣條件下，從物體表面反射的光線基本不會(huì)受大氣中各種成分的影響發(fā)生散射、吸收、反射等現(xiàn)象，能夠直接到達(dá)成像設(shè)備，獲得清晰無(wú)霧圖像。 在有霧天氣下，從物體表面反射的光線在到達(dá)成像設(shè)備的過(guò)程中會(huì)受到空氣中懸浮顆粒的影響。氣溶膠粒子是霧霾形成的主要因素，也是圖像質(zhì)量產(chǎn)生退化的根本原因，其影響主要有以下幾個(gè)方面： · 氣溶膠粒子對(duì)光線有散射作用，散射損失使“透射光”強(qiáng)度衰減，造成了圖像的對(duì)比度下降； · 由于氣溶膠粒子的非均勻性，使球面波畸變成非球面波，導(dǎo)致圖像變模糊，邊緣和細(xì)節(jié)降低； · 氣溶膠粒子的粒徑較大，粒子的自身成像不容忽視，可以近似理解成“噪聲”； · 氣溶膠粒子對(duì)成像光線的散射部分會(huì)因?yàn)槎啻紊⑸涞淖饔�，和原有的前向散射部分疊加在一起成像，產(chǎn)生一定的模糊。 實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)與其他透霧技術(shù)的比較分析 目前已知的透霧算法大致可以分為兩大類：一種是非模型的圖像增強(qiáng)方法，通過(guò)增強(qiáng)圖像的對(duì)比度，滿足主觀視覺的要求來(lái)達(dá)到清晰化的目的；另一種是基于模型的圖像復(fù)原方法，它考查圖像退化的原因，將退化過(guò)程進(jìn)行建模，采用逆向處理，以最終解決圖像的復(fù)原問題。 目前通過(guò)增強(qiáng)的方式來(lái)進(jìn)行透霧處理典型的方法包括：直方圖均衡化、濾波變換方法和基于模糊邏輯的方法。直方圖均衡化方法，其中全局化方法運(yùn)算量小但對(duì)細(xì)節(jié)的增強(qiáng)不夠；局部均衡方法效果較好，但可能引入塊狀效應(yīng)、計(jì)算量大、噪聲被放大及算法效果不易控制的問題。濾波變換的透霧算法，通過(guò)局部處理能獲得相對(duì)較好的處理結(jié)果，但它們的計(jì)算量巨大、資源消耗多、不適于實(shí)時(shí)性要求較高的設(shè)備�；谀：壿嫷姆椒ㄍ胳F的效果不夠理想。 基于增強(qiáng)的方法能在一定程度上提高圖像對(duì)比度，并通過(guò)增強(qiáng)感興趣區(qū)域來(lái)提升可識(shí)別度。但該方法未能從圖像退化過(guò)程的原因入手來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，因此它只能改善視覺效果而不能獲得很好的透霧效果。 目前基于圖像復(fù)原的方法主要有以下幾類：濾波方法、最大熵方法與圖像退化函數(shù)估計(jì)法等。濾波方法如卡曼濾波方法，整體而言計(jì)算量較大。最大熵法能獲得較高的分辨率但是其非線性、計(jì)算量大、數(shù)值求解困難。 圖像退化函數(shù)估計(jì)法大多依據(jù)一定的物理模型來(lái)設(shè)計(jì)，需要在不同的時(shí)間點(diǎn)采集多幅圖像作為參考圖像，以便確定物理模型中的多個(gè)參數(shù)，而最終求解得到無(wú)霧狀態(tài)下的結(jié)果圖像。這一點(diǎn)限制了此類方法在實(shí)時(shí)監(jiān)控中的應(yīng)用。 安防產(chǎn)品現(xiàn)已應(yīng)用于各種復(fù)雜場(chǎng)景、惡劣天氣，全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控對(duì)產(chǎn)品的便攜性與功耗、處理效果、處理的自適應(yīng)性等方面都提出了較為苛刻的要求。良好的視頻透霧技術(shù)應(yīng)當(dāng)在大氣透射模型的基礎(chǔ)上融合圖像增強(qiáng)與圖像復(fù)原的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從而能夠獲得較為理想的圖像效果并被實(shí)際工程化引用。 在圖像處理中，一般用下述模型來(lái)表達(dá)所看到的有霧圖像： I(x)=J(x)t(x)+A(1-t(x)) I代表所看到的圖像強(qiáng)度，J是景物光線強(qiáng)度，A是大氣光成分，t是用來(lái)描述光線通過(guò)媒介時(shí)沒有被散射掉的那部分。透霧的目標(biāo)就是從I中恢復(fù)出J、A、t、J即對(duì)應(yīng)于透霧后的結(jié)果圖像。其中，J(x)t(x)稱為直接衰減項(xiàng)，代表的是景物光線在媒介中經(jīng)過(guò)衰減后的部分，A(1-t(x))為大氣光成分，由前方散射引起。 在充分分析透霧理論的優(yōu)勢(shì)與不足，并進(jìn)行深入的研究探索后，�？低暯Y(jié)合安防監(jiān)控領(lǐng)域的視頻圖像透霧的特殊要求，開發(fā)了一種實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)。該技術(shù)基于大氣光學(xué)原理，區(qū)分圖像不同區(qū)域景深與霧濃度進(jìn)行濾波處理，獲得準(zhǔn)確、自然的透霧圖像。 該實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)能夠根據(jù)霧況的變化自動(dòng)調(diào)整從而適應(yīng)各種場(chǎng)景應(yīng)用，避免出現(xiàn)近景透霧過(guò)度發(fā)黑而遠(yuǎn)景模糊的情況；同時(shí)兼顧了實(shí)現(xiàn)的效率與復(fù)雜度，保證了整個(gè)透霧的實(shí)時(shí)性與可工程化。 同時(shí)，這項(xiàng)實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)不但可以有效去除霧氣帶來(lái)的影響，而且能夠避免對(duì)某些場(chǎng)景的過(guò)渡處理導(dǎo)致的色彩誤差，以及霧氣過(guò)度去除帶來(lái)的不真實(shí)感。如圖1，其中a是包含薄霧的圖像，b是傳統(tǒng)透霧方法的效果，c則是實(shí)時(shí)透霧技術(shù)處理后的效果�？梢钥吹�，由于霧氣本身不厚，傳統(tǒng)透霧方法b中由于缺乏自適應(yīng)能力，紅框內(nèi)出現(xiàn)了發(fā)黑及色彩失真現(xiàn)象，c中的紅框內(nèi)圖像效果則自然真實(shí)。 實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)與其它透霧方法相比的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面： ·透霧能力強(qiáng)。實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)能夠根據(jù)不同的景深準(zhǔn)確的去除相應(yīng)程度的霧氣。傳統(tǒng)圖像增強(qiáng)的方法可能出現(xiàn)近景透霧效果較好而遠(yuǎn)景則仍殘余朦朧霧氣；而基于圖像復(fù)原方法的透霧效果與選擇成分的準(zhǔn)確性有關(guān)，成分選擇準(zhǔn)確則透霧處理效果較好，如成分選擇不準(zhǔn)確則可能出現(xiàn)很糟的結(jié)果，因此該方法的透霧算法性能不夠穩(wěn)定； · 通透性好。經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)處理后的圖像很通透，有較好的對(duì)比度。而其它方法因?yàn)閷?duì)景深估計(jì)不準(zhǔn)確而殘余了霧氣，使透霧后的圖像并不是很通透；
|
