視頻圖像處理技術(shù)優(yōu)勢安防視頻監(jiān)控應(yīng)用隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的不斷進(jìn)步，視頻和圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟起來，對(duì)人們的生活和工作起著重要的作用。未來，視頻監(jiān)控與我們生活的聯(lián)系將日益密...

　　視頻圖像處理技術(shù)優(yōu)勢安防視頻監(jiān)控應(yīng)用隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的不斷進(jìn)步，視頻和圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟起來，對(duì)人們的生活和工作起著重要的作用。未來，視頻監(jiān)控與我們生活的聯(lián)系將日益密切。毫無疑問，視頻圖像處理技術(shù)的研發(fā)是時(shí)下最大的安防熱點(diǎn)之一，也是眾多安防企業(yè)值得關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域。

　　視頻圖像處理技術(shù)的四大技術(shù)

　　視頻圖像處理過程中會(huì)涉及到對(duì)視頻圖像數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理、顯示和回放等過程，這些過程共同形成了一個(gè)系統(tǒng)的整體周期，可以連續(xù)性的運(yùn)作。在視頻圖像處理技術(shù)范圍內(nèi)最主要的就是包括了圖像的壓縮技術(shù)和視頻圖像的處理技術(shù)等。目前，市場上主流的視頻圖像處理技術(shù)包括：智能分析處理，視頻透霧增透技術(shù)，寬動(dòng)態(tài)處理，超分辨率處理，下面分別介紹以上四種處理技術(shù)。

　　智能分析處理技術(shù)

　　智能視頻分析技術(shù)是解決視頻監(jiān)控領(lǐng)域大數(shù)據(jù)篩選、檢索技術(shù)問題的重要手段。目前國內(nèi)智能分析技術(shù)可以分為兩大類：一類是通過前景提取等方法對(duì)畫面中的物體的移動(dòng)進(jìn)行檢測，通過設(shè)定規(guī)則來區(qū)分不同的行為，如拌線、物品遺留、周界等;另一類是利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)畫面中所需要監(jiān)控的物體進(jìn)行針對(duì)性的建模，從而達(dá)到對(duì)視頻中的特定物體進(jìn)行檢測及相關(guān)應(yīng)用，如車輛檢測、人流統(tǒng)計(jì)、人臉檢測等應(yīng)用。

　　視頻透霧增透技術(shù)

　　 視頻透霧增透技術(shù)，一般指將因霧和水氣灰塵等導(dǎo)致朦朧不清的圖像變得清晰，強(qiáng)調(diào)圖像當(dāng)中某些感興趣的特征，抑制不感興趣的特征，使得圖像的質(zhì)量改善，信息量更加豐富。由于霧霾天氣以及雨雪、強(qiáng)光、暗光等惡劣條件導(dǎo)致視頻監(jiān)控圖像的圖像對(duì)比度差、分辨率低、圖像模糊、特征無法辨識(shí)等問題，增透處理后的圖像可為圖像的下一步應(yīng)用提供良好的條件。

　　數(shù)字圖像寬度動(dòng)態(tài)的算法

　　數(shù)字圖像處理中寬動(dòng)態(tài)范圍是一個(gè)基本特征，在圖像和視覺恢復(fù)中占據(jù)了重要的位置，關(guān)系著最終圖像的成像質(zhì)量。其動(dòng)態(tài)的范圍主要受保護(hù)信號(hào)量和平均噪聲比值來決定的，其中動(dòng)態(tài)范圍可以從光能的角度來定義。

　　數(shù)字的信號(hào)處理會(huì)受到曝光量中曝光效果、光照度和強(qiáng)度的影響和作用。動(dòng)態(tài)范圍跟圖案的深度息息相關(guān)，如果圖像動(dòng)態(tài)范圍寬，則在圖像處理時(shí)亮度變化較為明顯，但如果動(dòng)態(tài)范圍較窄，在亮度轉(zhuǎn)化時(shí)，亮暗程度的變化并不明顯。目前圖像的寬動(dòng)態(tài)范圍在視頻監(jiān)控、醫(yī)療影像等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。

　　超分辨率重建技術(shù)

　　提高圖像分辨率最直接的辦法就是提高采集設(shè)備的傳感器密度。然而高密度的圖像傳感器的價(jià)格相對(duì)昂貴，在一般應(yīng)用中難以承受;另一方面，由于成像系統(tǒng)受其傳感器陣列密度的限制，目前已接近極限。

　　解決這一問題的有效途徑是采用基于信號(hào)處理的軟件方法對(duì)圖像的空間分辨率進(jìn)行提高，即超分辨率(SR：Super-Resolution)圖像重建，其核心思想是用時(shí)間帶寬(獲取同一場景的多幀圖像序列)換取空間分辨率，實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨率向空間分辨率的轉(zhuǎn)換，使得重建圖像的視覺效果超過任何一幀低分辨率圖像。

　　隨著人們對(duì)監(jiān)控圖像質(zhì)量的要求越來越高，提升監(jiān)控圖像的實(shí)用價(jià)值已經(jīng)成為社會(huì)向整個(gè)安防行業(yè)提出的新要求。在這樣的形式下，現(xiàn)在的主流視頻圖像處理技術(shù)都要與時(shí)俱進(jìn)，以滿足用戶不斷變化的需求。

　　視頻圖像處理技術(shù)在安防的要求特殊

　　由于計(jì)算機(jī)的處理速度極快，且數(shù)字信號(hào)具有失真小、易保存、易傳輸、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，因而計(jì)算機(jī)圖像處理的應(yīng)用十分廣泛，包括航空航天、遙測技術(shù)、醫(yī)療器械、工業(yè)自動(dòng)化檢測、安全識(shí)別、安防監(jiān)控、娛樂媒體等各大領(lǐng)域。每一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都有其領(lǐng)域的特殊性要求，安防監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用也有其固有的特殊性。

　　對(duì)圖像清晰度要求較高。在治安監(jiān)控現(xiàn)場，公安機(jī)關(guān)往往需要通過監(jiān)控錄像來辨認(rèn)嫌疑人、證據(jù)等。一般清晰度不高的視頻都達(dá)不到這種要求。在交通監(jiān)控現(xiàn)場，交警需要通過監(jiān)控圖像來識(shí)別車牌、違章行為、駕駛?cè)说纫?，模糊的圖像在這種場合根本無法應(yīng)用。

　　不同的行業(yè)監(jiān)控，對(duì)圖像要求的差異性。比如醫(yī)療監(jiān)控，對(duì)圖像的色彩還原性要求比較高。智能交通監(jiān)控，對(duì)攝像機(jī)夜間照度和抓拍速度要求比較高，要求能清晰辨別車牌。在無人值守監(jiān)控，需要設(shè)備在無人看管的條件下能長期穩(wěn)定的工作。

　　戶外安裝，無人看守。在安防領(lǐng)域，大多情況設(shè)備需要安裝在室外，設(shè)備需要經(jīng)受常年的風(fēng)吹日曬。要經(jīng)歷常年溫度、濕度、鹽度、輻射等自然條件的影響。電子設(shè)備自身的老化的速度會(huì)比其他領(lǐng)域要相對(duì)快一些。攝像機(jī)鏡頭、電子設(shè)備、傳輸線路等設(shè)施的老化會(huì)導(dǎo)致圖像越來越模糊。

　　海量視頻路數(shù)的要求。在大型平安城市監(jiān)控項(xiàng)目中，視頻路數(shù)會(huì)達(dá)到上萬路，甚至更多路。如此海量的視頻路數(shù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲(chǔ)設(shè)備都提出了很高的要求。所以在視頻監(jiān)控領(lǐng)域都期望視頻編碼的碼率壓縮比達(dá)到最高，從而降低對(duì)帶寬和容量的要求。這就導(dǎo)致在視頻編碼環(huán)節(jié)產(chǎn)生更多的信息丟失，從而導(dǎo)致圖像模糊。

　　安防領(lǐng)域的這些特殊應(yīng)用場所，都會(huì)導(dǎo)致圖像清晰度的下降，反過來又對(duì)圖像清晰度有很高的要求，勢必會(huì)導(dǎo)致模糊圖像處理技術(shù)在這里有廣闊的應(yīng)用前景。

　　視頻圖象處理技術(shù)在安防行業(yè)的應(yīng)用

　　1)視頻監(jiān)控在各類政府工程項(xiàng)目“平安城市”、“智慧城市”、“智能交通”、“3111工程”、“平安校園”等項(xiàng)目中，視頻監(jiān)控都是不可或缺的一部分。視頻圖像的質(zhì)量直接影響安防監(jiān)控的力度，應(yīng)用視頻圖像處理技術(shù)可提高安防監(jiān)控的質(zhì)量。針對(duì)視頻圖像處理,迅通近期推出一款新產(chǎn)品——視頻圖像智能分析軟件(簡稱迅通VAIS)。這是一款集合寬動(dòng)態(tài)增強(qiáng)技術(shù)處理、超分辨率重建技術(shù)、去霧增強(qiáng)處理技術(shù)的視頻圖像處理軟件，可廣泛應(yīng)用于惡劣環(huán)境下的監(jiān)控視頻圖像處理，提升畫面質(zhì)量，同時(shí)無需在系統(tǒng)前端投入。該軟件可通過對(duì)視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)在無人值守后臺(tái)的情況下不間斷地對(duì)視頻圖像進(jìn)行自動(dòng)處理并歸檔，以方便隨時(shí)調(diào)看處理過的視頻，極大程度上將繁瑣的處理過程簡便化，為“平安城市”、“智能交通”等項(xiàng)目保駕護(hù)航。目前全國各地平安城市建議正如火如荼地進(jìn)行，大部分重點(diǎn)城市平安城市建設(shè)已完成。項(xiàng)目完成后，監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用尤為重要，如何更好地應(yīng)用該系統(tǒng)為城市治安，城市建議作貢獻(xiàn)?面對(duì)海量的視頻文件，如何提高應(yīng)用?由于初期平安建設(shè)監(jiān)控應(yīng)用普遍使用模擬攝像機(jī)或者標(biāo)清攝像機(jī),視頻畫質(zhì)比較模糊,要想滿足高清化的應(yīng)用需要,以往的方法是更換原有前端攝像機(jī),該方法的缺點(diǎn)是大幅度增加成本投入。

　　2)常規(guī)攝像機(jī)視場中的物體在有亮度較高的背景光情況下，如看門口或窗外的物體時(shí)，在拍攝過程中，被拍攝的主體目標(biāo)后面有非常亮的背景或一個(gè)亮點(diǎn)光源。傳統(tǒng)普通攝像機(jī)對(duì)單一圖像中最亮和最暗部分的平衡調(diào)整能力非常有限，一般以攝取進(jìn)來的所有光線的平均值為基準(zhǔn)，并決定曝光等級(jí)。為了克服這個(gè)問題，一種稱為背光補(bǔ)償(BLC)的方法通過加權(quán)的區(qū)域理論被廣泛使用在多數(shù)攝像機(jī)上。采用中央背光補(bǔ)償(BLC)模式，它主要是靠提升視場中央部分的亮度、降低視場四周部分的亮度來達(dá)到看清位于中央位置內(nèi)物體的目的。但是，在這種情況下攝像機(jī)無法同時(shí)看清前場景與后場景內(nèi)的目標(biāo)，使用寬動(dòng)態(tài)(Wide-dynamic)范圍工作模式可有效解決這一矛盾。在一些明暗反差較強(qiáng)烈的場合，傳統(tǒng)攝像機(jī)的表現(xiàn)就不盡如意，得不到清晰的圖像。于是通過技術(shù)手段使攝像機(jī)具備良好的寬動(dòng)態(tài)功能(WDR)，近年來寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)被廣泛應(yīng)用于背光環(huán)境下的場合。但如果大范圍應(yīng)用寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)，系統(tǒng)造價(jià)比較高，特別針對(duì)原有系統(tǒng)的升級(jí)，更是造成一種浪費(fèi)。迅通VAIS視頻圖像處理中的寬動(dòng)態(tài)背光處理技術(shù)可改善視頻監(jiān)控中整體偏黑、背光的圖像，增加圖像的層次跟細(xì)節(jié)，還原視頻圖像的關(guān)鍵信息。例如在交通視頻、銀行取款機(jī)監(jiān)控視頻、倉庫視頻等監(jiān)控視頻中，經(jīng)常出現(xiàn)圖像背光的情況，一旦出現(xiàn)事故視頻圖像將成為關(guān)鍵的信息來源。監(jiān)管人員可利用寬動(dòng)態(tài)、背光處理后的監(jiān)控視頻圖像進(jìn)行分析取證，提升視頻摘要檢索的準(zhǔn)確率，獲取關(guān)鍵信息，快速找到想要的數(shù)據(jù)。

　　3)以視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)材料的圖像偵查成為繼刑偵、技偵、網(wǎng)偵之后偵查破案的第四大技術(shù)支撐。人們可通過視頻圖像智能分析處理技術(shù)，對(duì)視頻中的特定物體進(jìn)行檢測與分析，從而獲取視頻關(guān)鍵信息，協(xié)助公安部門快速破案，實(shí)際應(yīng)用在車牌分辨、背光人臉分辨等方面。

　　4)連日來的大霧天氣形成了巨大的污染帶，從北京、天津到石家莊，從鄭州、南通到貴陽，空氣污染指數(shù)持續(xù)上升，全國74個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測城市近半數(shù)嚴(yán)重污染，北京城區(qū)PM2.5一度逼近1000。巨大的霧霾籠罩在中國上空，遮蔽了視線，嚴(yán)重影響著各地居民的正常生活及交通運(yùn)輸暢通。據(jù)相關(guān)技術(shù)人員介紹，霧霾天氣下，大部分視頻監(jiān)控系統(tǒng)所監(jiān)控的圖像色彩將會(huì)暗淡、其對(duì)比度也會(huì)變低，因此會(huì)導(dǎo)致一些重要目標(biāo)的細(xì)節(jié)淹沒在霧氣中難以發(fā)現(xiàn)，這就會(huì)導(dǎo)致視頻監(jiān)控系統(tǒng)正常功能發(fā)揮受到影響。如何去除視頻中遮擋的霧氣等雜物，提高視頻成像清晰度，成為當(dāng)前戶外視頻監(jiān)控系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的技術(shù)，尤其是當(dāng)前智能交通網(wǎng)的建設(shè)下，對(duì)這一要求更加迫切。迅通VAIS通過去霧處理技術(shù)對(duì)低質(zhì)量、霧霾天氣以及雨雪、強(qiáng)光、暗光等惡劣條件下的視頻圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理。解決視頻監(jiān)控圖像的圖像對(duì)比度差、分辨率低、圖像模糊、特征無法辨識(shí)等圖像問題，助力公安機(jī)關(guān)對(duì)圖像信息的提取和判斷。

　　在森林火災(zāi)中，場景圖像整體發(fā)白，細(xì)節(jié)模糊，對(duì)比度下降。經(jīng)處理以后，整幅圖像對(duì)比度加大，散射效應(yīng)得到很大程度抑制，圖像顯得清晰、通透，增加了圖像的層次和細(xì)節(jié)。

　　結(jié)語： 隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的不斷進(jìn)步，視頻和圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟起來，對(duì)人們的生活和工作起著重要的作用。未來，視頻監(jiān)控與我們生活的聯(lián)系將日益密切。毫無疑問，視頻圖像處理技術(shù)的研發(fā)是時(shí)下最大的安防熱點(diǎn)之一，也是眾多安防企業(yè)值得關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域。