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洛陽安防去霧技術,讓監控擺脫霧裏看花

來源:www.dianfanle.com     時間:2014-07-12    
 去除視頻中的霧氣,改善圖像質量是提升戶外視頻監控係統價值的一項關鍵技術。本文通過以霧圖像的物理模型為基礎建立與圖像增晰技術的關係對去霧技術進行分析,綜合近年來提出的圖像去霧方法的基本原理,說明一些典型的去霧方法是如何呈現視覺上的去霧效果的。

 去除視頻中的霧氣,改善圖像質量是提升戶外視頻監控係統價值的一項關鍵技術。本文通過以霧圖像的物理模型為基礎建立與圖像增晰技術的關係對去霧技術進行分析,綜合近年來提出的圖像去霧方法的基本原理,說明一些典型的去霧方法是如何呈現視覺上的去霧效果的。
  一、霧霾天氣導致去霧技術發展緊迫

  近來,PM2.5這一氣象領域專業詞匯成為社會關注的話題,空氣中的液滴和固體小顆粒不僅危害人體健康,同時由於大量懸浮粒子的散射作用,大氣能見度下降,戶外圖像顏色和對比度退化,影響圖像中信息提取,也致使戶外清晰度降低導致交通事故頻發,因此,圖像去霧技術成為圖像處理與計算機視覺領域研究的重要課題,也是人們迫切解決的問題之一。

  近年來,隨著技術的不斷發展,對有霧天氣時的景物影像進行去霧處理已經成為可能,對去霧圖像的清晰度和真實感也有了長足的進步。圖像去霧技術是圖像處理與計算機視覺領域研究的重要內容,其主要應用領域為視頻監控、地形勘測、自動駕駛和目標跟蹤。在應用過程中,去霧後圖像的真實性、處理的實時性成為去霧技術研究和關注的重點。

  二、圖像去霧技術

  采用數字圖像處理技術對圖像進行處理的方法有很多種,歸結起來,仍然是傳統的兩類:一類圖像增強,另一類是圖像複原。圖像增強方法是從圖像呈現的低亮度和低對比度的特征考慮,按照特定需要突出圖像中的某些信息,削弱或去除某些不需要的信息來完成的;圖像複原是從基於物理模型的天氣退化圖像複原方法,從物理成因的角度對大氣散射作用進行建模分析,實現場景複原。在複原過程中,一般先利用各種先驗知識估計模型中的參數,最後求解方程從而計算出清晰的圖像。兩種方法相較,基於複原去霧算法從原理上實現去霧,對霧的估計更準確,能夠真實地還原霧前的清晰圖像,針對性強,得到的去霧效果自然,一般不會有信息的損失。

  1、基於圖像處理的圖像增強技術應用較多

  典型的霧天圖像增強方法有灰度直方圖變換方法、頻率域分析方法和基於色感一致性的Retinex算法等。

  灰度直方圖變換方法是把有霧圖像的直方圖變換為均勻分布的形式,從而增加像素灰度值的動態範圍達到增強霧天圖像整體對比度的效果。

  頻率域中小波分析算法是采用基於小波分析的多尺度圖像增強算法,其主要思想是由於霧的能量主要集中在圖像的低頻部分,對高頻部分影響較小,所以在此基礎上對圖像的高頻和低頻分別進行增強或削弱以達到圖像清晰的目的。值得一提的是,目前有一種在小波變換基礎上發展起來的新的多尺度分析方法-曲波分析算法,特別適合於各向異性奇異性特征的信號處理,很好地彌補小波變換在圖像的曲線邊緣增強方麵的局限性,能利用曲波變換的優勢,采用基於曲波的消失點檢測對霧天圖像進行自動去霧處理。

  色感一致性或稱為色彩恒常理論是基於人類視覺特點提出一種理論,認為人的視覺係統能夠忽略環境中光照的變化而獲得穩定的顏色感知。Retinex算法是建立在色彩恒常理論基礎上一種圖像增強方法,該算法通過視覺係統顏色不變性的特點,加強因為霧的幹擾而被弱化的光照,從而達到對圖像增強的目的。

  2、基於天氣物理模型的圖像複原方法成為新趨勢

  (1)多幅圖像合成場景深度模型的方法

  早期的複原算法是利用場景深度求解大氣散射方程從而獲得清晰圖像,隨後便出現了利用不同天氣條件下同一場景的多幅圖像合成場景深度模型的方法,均取得了較好的效果,但受客觀條件的限製,估測的場景深度往往不夠準確,同時由於缺乏足夠先驗條件加以約束,容易導致複原的結果與實際不符。

  (2)光的極化角度分析與偏微分方程

  後來,人們從光的極化角度對霧進行分析,利用同一場景下的多幅圖像把被霧散射的光線分離為水平極化光和垂直極化光,設計相應的濾波器消除霧對光線的影響,達到去霧的目的,這種方法去霧效果明顯,圖像失真小,但是計算量過大,難以應用於實際。此外,偏微分方程在霧天圖像複原領域中也有廣泛的應用,主要方法是在大氣散射模型的基礎上,建立霧化圖像對應的梯度場,然後根據圖像景深與梯度的關係構造偏微分方程並求解獲得清晰的圖像,該方法能夠實現單幅圖像的盲去霧,但是構造和求解偏微分方程的過程繁瑣,同樣難以實現。

  (3)單幅降質圖像霧氣濃度分析

  近年來,眾多研究者致力於如何針對單幅降質圖像按照圖中霧氣濃度的變化達到徹底去霧的效果:通過統計發現,無霧圖像相對於有霧圖像必定具有較高的對比度,從而AG电子可以利用最大化複原圖像的局部對比度來達到去霧的目的,該方法能極大的增強圖像的對比度.

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