透霧攝像機技術(shù)解析

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)，同時也使戶外監(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、對比度低，一些重要目標(biāo)的細節(jié)淹沒在霧氣中難以觀察，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實用性受到很大影響。除去視頻中的霧氣，改善圖像質(zhì)量成為越來越重要的提升戶外視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用價值的一項關(guān)鍵技術(shù)。

　　實時視頻透霧技術(shù)介紹

　　目前透霧算法大致可分為兩大類: 一是非模型的圖像增強方法，通過增強圖像的對比度，滿足主觀視覺的要求來達到清晰化的目的;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，將退化過程進行建模，采用逆向處理，以最終解決圖像的復(fù)原問題。

　　安防產(chǎn)品被應(yīng)用于各種復(fù)雜場景、惡劣天氣，全天候?qū)崟r監(jiān)控對產(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)上融合圖像增強與復(fù)原的技術(shù)優(yōu)勢，從而獲得較為理想的圖像效果并被實際工程化引用。

　　在充分分析透霧理論的優(yōu)勢與不足并進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)域景深與霧濃度進行濾波處理，獲得準(zhǔn)確、自然的透霧圖像的實時視頻透霧技術(shù)。該技術(shù)能根據(jù)霧況的變化自動調(diào)整從而適應(yīng)各種應(yīng)用場景，避免出現(xiàn)近景透霧過度發(fā)黑而遠景模糊的效果;同時兼顧了實現(xiàn)的效率與復(fù)雜度，保證了整個透霧的實時性與可工程化。同時，該技術(shù)可以有效去除霧氣帶來的影響且能避免對某些場景的過度處理導(dǎo)致的色彩誤差及霧氣過度去除帶來的不真實感。

　　實時視頻透霧技術(shù)優(yōu)勢

　　實時視頻透霧技術(shù)與其它透霧方法相比優(yōu)勢主要有以下幾方面:

1、透霧能力：實時視頻透霧技術(shù)能根據(jù)不同的景深準(zhǔn)確地去除相應(yīng)程度的霧氣。圖像增強的方法可能出現(xiàn)近景透霧效果較好而遠景則仍然殘余了很多朦朧霧氣的問題。基于圖像復(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：實時視頻透霧技術(shù)處理后的圖像很通透，有較好的對比度。而其它方法因存在景深估計的準(zhǔn)確程度問題而殘余了霧氣,使透霧后的圖像并不是很通透;

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

　　4、色彩的飽和度與還原能力：實時視頻透霧技術(shù)不會改變圖像的色調(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)失真的問題;

　　5、不會引起圖像偏暗現(xiàn)象：實時視頻透霧技術(shù)包含有亮度提升性能，不會出現(xiàn)結(jié)果圖像偏暗的現(xiàn)象。其他方法則可能引起對比度降低的問題;

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

　　實時視頻透霧技術(shù)在安防監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用

　　實時視頻透霧技術(shù)能從多個角度提升視頻監(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;它還是一種增強算法，能明顯提升圖像的對比度、使圖像變通透、清晰;能顯著增強圖像的細節(jié)信息，使原來被隱藏的圖像細節(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，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)量與視覺感受。

　　實時視頻透霧技術(shù)具備很強的可工程化能力。該技術(shù)可適用于各種分辨率包括百萬像素級高清圖像;在各種分辨率下均能保證實時準(zhǔn)確的透霧處理;能根據(jù)目標(biāo)場景實時評估當(dāng)前霧濃度并自適應(yīng)的調(diào)整透霧強度，無懼場景的霧況改變;該技術(shù)能得出精確的景深信息，對同一場景中非均勻的霧氣能準(zhǔn)確去除而不會殘留透霧瑕疵。

　　實時視頻透霧功能在部分攝像機上初步實現(xiàn)，實際采集的透霧處理效果。在圖像在細節(jié)、通透性、色彩等各方面均有顯著提高。

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

　　隨著工業(yè)的發(fā)展和氣候的變化，霧霾越來越成為一種常見的天氣現(xiàn)象，對戶外應(yīng)用的視頻監(jiān)控品質(zhì)造成很大的挑戰(zhàn)。目前，實際工程中主要通過雷達、紅外等其它手段在霧霾氣候中感知和監(jiān)測目標(biāo)。由于技術(shù)和成本的限制，在視頻領(lǐng)域還沒理想的應(yīng)對方案。實時視頻透霧技術(shù)的出現(xiàn)，能為視頻監(jiān)控領(lǐng)域帶來多方面的價值。

　　從應(yīng)用的產(chǎn)品與解決方案來看，實時視頻透霧技術(shù)在安防監(jiān)控領(lǐng)域，可應(yīng)用于前端攝像機、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軟件，以提升預(yù)覽圖像的質(zhì)量。