视频监控算法去雾 让“真相”尽在咫尺?

2014-05-04 19:14:15来源: 安防知识网

    DFG算法在IPC端实时实现,无需增加任何成本,其大大提高了在雾霾天气下的安防监控品质。我们相信在雾霾笼罩的天气下,使用DFG算法的IPC依然能够实施安防监控;该技术在大气透射模型的基础上融合了图像增强技术,能够取得较为理想的图像效果。

    近年来,由于空气质量恶化,我国的雾霾现象出现增多且危害加重。尤其是从去年起,“雾霾”成为年度关键词。在雾霾天气中的视频监控设备主要会受到以下三个方面的影响:

    1、反射光受到大气粒子的散射产生衰减,造成对比度退化;

    2、部分粒径较大的大气粒子会遮光,导致图像细节丢失;

    3、无关的自然光经过折射参与成像,造成图像饱和度、对比度降低及色调偏移。

    户外景物图像的对比度和颜色都会被改变或退化,使得图像中蕴含的许多特征被覆盖或变得模糊,导致视频监控产品不能采集到清晰的现场图像,对平安城市建设及各类场所安全防范的实施和管理产生严重影响。因此安防对能够具有实时去雾功能的高清网络摄像机提出了需求。

    DFG去雾算法能效初显

    摄像机的去雾技术可以分为物理去雾和数字去雾两种。物理去雾即光学透雾主要由摄像机镜头实现,高清透雾镜头一般业内在大电动变倍镜头上才实现,价格昂贵,一般应用于港口、森林高点等场景。

    数字去雾则是在摄像机或后端软件上实现,是一种基于人类视觉感知模型设计的后端图像复原技术,具有低成本、易部署等特点,适合广泛地推广应用于城市监控中。

    上海某安防整体解决方案提供商,开发出了一套便于嵌入式系统实现的DFG去雾算法,可以实时快速地实现去雾取景效果。该技术在大气透射模型的基础上融合了图像增强技术,能够取得较为理想的图像效果,并且已经实现产品化。

    在图像去雾这个领域,几乎没有人不知道《Single.Image.Haze.Removal.Using.Dark.Channel.Prior》这篇文章。该文从2009年CVPR计算机视觉与模式识别会议上的近1500篇投稿中脱颖而出,成为这个计算机视觉领域最顶尖国际会议的最佳论文。在这篇论文里,作者找到了一个非常简单但又令人惊讶的统计规律,并提出了有效的去雾方法——基于暗通道的去雾算法。

    由于雾霭总是灰白色的,因此一旦图像受到雾霭的影响,那么那些本来很暗的物体就会变得灰白。而且根据物理上雾霭的形成公式,还能根据这些物体的灰白程度来判断雾霭的浓度。所以基于暗通道的算法能有效地消除雾霭产生的影响,还原真实视像。

    近年来,去雾算法论文几乎都是根据这一篇论文的理论进行研究。业内也有安防厂家在该原理的基础上进一步开发了实时DFG去雾算法,其更加注重实时性和实效性,并且能够在嵌入式端实现。

    在计算机视觉领域里,人们用下述方程式来描述雾霾天气对图像造成的影响。

    I(x)=.J(x)t(x).+.A(1?t(x)).(1)

    其中I是指观测到的有雾图像,J是待恢复的无雾图像,A是全球大气光成分,t用来描述光线通过媒介透射到照相机过程中没有被散射的部分。

    令L(x)=A(1-t(x)),称为环境光。模型则变为:

    I(x)=.J(x)(1-L(x)/A)+.L(x)...(2)

    J(x)=(I(x)-L(x))/(1-L(x)/A)...(3)

    去雾就是从观测到的I(x)中估计出L(x)和A,进而恢复出J(x)。

    把灰白的雾霭去除后,图像都会显得比较暗,而且对比度和饱和度也比正常场景下也低了很多。所以图像恢复后,算法需要根据雾霭的浓度,再进行一次对比度和饱和度的调节。

    DFG算法优点

    1、色彩还原性好,没有局部直方图均衡算法容易出现的色彩不真实和光晕现象;

    2、实时性好,保证1080P的30fps,效果与获得CVPR最佳论文的去雾算法接近,但运算量要小很多,增强了图像的实时性;

    3、细节和边缘保留良好,通透性强。例如图中的绳子和文字都能够清晰显示,图像也比较通透;

    4、图像不会变暗。普通算法把白色的雾除去后,往往会造成整个图像偏暗,影响视觉效果。但DFG算法则可以根据环境情况实现亮度智能提升,有效改善偏暗现象;

    5、适用性强,设备打开去雾功能时,会自动探测有没有雾以及雾的浓度,所以也不会改变无雾时的图象色调,而且在有雾时根据雾的浓度提升对比度和饱和度,改善图像的视觉品质。

    结语

    DFG算法在IPC端实时实现,无需增加任何成本,其大大提高了在雾霾天气下的安防监控品质。我们相信在雾霭笼罩的天气下,使用DFG算法的IPC依然能够实施安防监控,在维护社会稳定、保障社会正常秩序、构建和谐社会中发挥重要作用。

 

关键字:视频监控

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2014/0504/article_7082.html
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