實(shí)時(shí)視頻透霧攝像機(jī)技術(shù)介紹及優(yōu)勢(shì)分析

空氣中的液滴和固體小顆粒不僅危害人體健康，引起霧霾而導(dǎo)致交通事故多發(fā)，同時(shí)也使戶(hù)外監(jiān)控視頻質(zhì)量明顯降低。在霧霾天氣下，圖像顯得色彩黯淡、對(duì)比度低，一些重要目標(biāo)的細(xì)節(jié)淹沒(méi)在霧氣中難以觀察，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用性受到很大影響。除去視頻中的霧氣，改善圖像質(zhì)量成為越來(lái)越重要的提升戶(hù)外視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)介紹

目前透霧算法大致可分為兩大類(lèi):一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(mǎn)足主觀視覺(jué)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(wèn)題。

被應(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苛刻的要求。良好的視頻透霧技術(shù)應(yīng)在大氣透射模型的基礎(chǔ)上融合圖像增強(qiáng)與復(fù)原的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從而獲得較為理想的圖像效果并被實(shí)際工程化引用。

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，我司研究人員結(jié)合安防監(jiān)控領(lǐng)域視頻圖像透霧的特殊要求，開(kāi)發(fā)了一種基于大氣光學(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、自然的透霧圖像的實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)。該技術(shù)能根據(jù)霧況的變化自動(dòng)調(diào)整從而適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)景，避免出現(xiàn)近景透霧過(guò)度發(fā)黑而遠(yuǎn)景模糊的效果;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)，該技術(shù)可以有效去除霧氣帶來(lái)的影響且能避免對(duì)某些場(chǎng)景的過(guò)度處理導(dǎo)致的色彩誤差及霧氣過(guò)度去除帶來(lái)的不真實(shí)感。

實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)優(yōu)勢(shì)

實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)與其它透霧方法相比優(yōu)勢(shì)主要有以下幾方面:

1、透霧能力：實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)能根據(jù)不同的景深準(zhǔn)確地去除相應(yīng)程度的霧氣。圖像增強(qiáng)的方法可能出現(xiàn)近景透霧效果較好而遠(yuǎn)景則仍然殘余了很多朦朧霧氣的問(wèn)題?；趫D像復(fù)原方法的透霧效果與它選擇成分的準(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)很糟糕的結(jié)果，因此該透霧算法性能不夠穩(wěn)定;

2、通透性：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。而其它方法因存在景深估計(jì)的準(zhǔn)確程度問(wèn)題而殘余了霧氣,使透霧后的圖像并不是很通透;

3、細(xì)節(jié)保留程度：實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)中包含保持細(xì)節(jié)的特殊處理，因此透霧后的圖像能把原來(lái)隱藏在霧氣后的細(xì)節(jié)信息繼續(xù)保持甚至部分增強(qiáng)，這也是其它方法難以達(dá)到的;

4、色彩的飽和度與還原能力：實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)不會(huì)改變圖像的色調(diào)而是增加其色彩的飽和度，其它透霧方法則可能出現(xiàn)色調(diào)失真的問(wèn)題;

5、不會(huì)引起圖像偏暗現(xiàn)象：實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)包含有亮度提升性能，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)果圖像偏暗的現(xiàn)象。其他方法則可能引起對(duì)比度降低的問(wèn)題;

6、應(yīng)用范圍廣泛：實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)也可用于無(wú)霧的圖像進(jìn)行處理，提高原圖的對(duì)比度與飽和度，同時(shí)能改善圖像的通透感，起到提升圖像視覺(jué)品質(zhì)的作用。

實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)在安防監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用

實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)能從多個(gè)角度提升視頻監(jiān)控的質(zhì)量。它是一種透霧技術(shù)，可用于氣溶膠導(dǎo)致的各種天氣條件的透霧處理;它還是一種增強(qiáng)算法，能明顯提升圖像的對(duì)比度、使圖像變通透、清晰;能顯著增強(qiáng)圖像的細(xì)節(jié)信息，使原來(lái)被隱藏的圖像細(xì)節(jié)被充分展示;能提升圖像的飽和度，使圖像色彩鮮艷活潑、生動(dòng)，透霧處理后的圖像保持準(zhǔn)確的色調(diào)、自然的外觀，因而獲得了良好的圖像質(zhì)量與視覺(jué)感受。

實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)具備很強(qiáng)的可工程化能力。該技術(shù)可適用于各種分辨率包括百萬(wàn)像素級(jí)高清圖像;在各種分辨率下均能保證實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的透霧處理;能根據(jù)目標(biāo)場(chǎng)景實(shí)時(shí)評(píng)估當(dāng)前霧濃度并自適應(yīng)的調(diào)整透霧強(qiáng)度，無(wú)懼場(chǎng)景的霧況改變;該技術(shù)能得出精確的景深信息，對(duì)同一場(chǎng)景中非均勻的霧氣能準(zhǔn)確去除而不會(huì)殘留透霧瑕疵。

實(shí)時(shí)視頻透霧功能在部分?jǐn)z像機(jī)上初步實(shí)現(xiàn)，實(shí)際采集的透霧處理效果。在圖像在細(xì)節(jié)、通透性、色彩等各方面均有顯著提高。

實(shí)時(shí)透霧技術(shù)能與視頻壓縮、智能分析技術(shù)結(jié)合，為其帶來(lái)更大的價(jià)值。目前主流的視頻壓縮算法都是有損壓縮，會(huì)對(duì)圖像中對(duì)比度較低的細(xì)節(jié)造成損傷，而有霧視頻一般就是對(duì)比度低、細(xì)節(jié)偏少，因此被編碼壓縮后往往模糊不清且無(wú)法恢復(fù)。采用該技術(shù)能有效地增強(qiáng)圖像對(duì)比度和細(xì)節(jié)，保證有價(jià)值的信息不會(huì)被編碼壓縮丟失，顯著提高了信息的有效性。對(duì)于智能分析而言也是類(lèi)似，經(jīng)實(shí)時(shí)透霧技術(shù)處理的圖像，其分析結(jié)果的錯(cuò)誤率尤其是漏報(bào)率顯著降低，從而大幅提高智能分析系統(tǒng)的實(shí)用性。

隨著工業(yè)的發(fā)展和氣候的變化，霧霾越來(lái)越成為一種常見(jiàn)的天氣現(xiàn)象，對(duì)戶(hù)外應(yīng)用的視頻監(jiān)控品質(zhì)造成很大的挑戰(zhàn)。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，在視頻領(lǐng)域還沒(méi)理想的應(yīng)對(duì)方案。實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)的出現(xiàn)，能為視頻監(jiān)控領(lǐng)域帶來(lái)多方面的價(jià)值。

從應(yīng)用的產(chǎn)品與解決方案來(lái)看，實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)在安防監(jiān)控領(lǐng)域，可應(yīng)用于前端攝像機(jī)、快球的透霧以提升圖像的質(zhì)量;可應(yīng)用于DVR，用于提升圖像的質(zhì)量;可應(yīng)用于大屏顯示器，以提升其色彩飽和度與圖像質(zhì)量;還可以用于嵌入式客戶(hù)軟件，以提升預(yù)覽圖像的質(zhì)量.