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)是時下最大的安防熱點之一，也是眾多安防企業(yè)值得關(guān)注的一個領(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涉及到對視頻圖像數(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系統(tǒng)的整體周期，可以連續(xù)性的運作。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畫面中的物體的移動進(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別技術(shù)對畫面中所需要監(jiān)控的物體進(jìn)行針對性的建模，從而達(dá)到對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、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、強光、暗光等惡劣條件導(dǎo)致視頻監(jiān)控圖像的圖像對比度差、分辨率低、圖像模糊、特征無法辨識等問題，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)字圖像寬度動態(tài)的算法

　　數(shù)字圖像處理中寬動態(tài)范圍是一個基本特征，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。其動態(tài)的范圍主要受保護信號量和平均噪聲比值來決定的，其中動態(tài)范圍可以從光能的角度來定義。

　　數(shù)字的信號處理會受到曝光量中曝光效果、光照度和強度的影響和作用。動態(tài)范圍跟圖案的深度息息相關(guān)，如果圖像動態(tài)范圍寬，則在圖像處理時亮度變化較為明顯，但如果動態(tài)范圍較窄，在亮度轉(zhuǎn)化時，亮暗程度的變化并不明顯。目前圖像的寬動態(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格相對昂貴，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處理的軟件方法對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，其核心思想是用時間帶寬(獲取同一場景的多幀圖像序列)換取空間分辨率，實現(xiàn)時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。

　　隨著人們對監(jiān)控圖像質(zhì)量的要求越來越高，提升監(jiān)控圖像的實用價值已經(jīng)成為社會向整個安防行業(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

　　由于計算機的處理速度極快，且數(shù)字信號具有失真小、易保存、易傳輸、抗干擾能力強等特點，因而計算機圖像處理的應(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)自動化檢測、安全識別、安防監(jiān)控、娛樂媒體等各大領(lǐng)域。每一個應(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。

　　對圖像清晰度要求較高。在治安監(jiān)控現(xiàn)場，公安機關(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，對圖像要求的差異性。比如醫(yī)療監(jiān)控，對圖像的色彩還原性要求比較高。智能交通監(jiān)控，對攝像機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比其他領(lǐng)域要相對快一些。攝像機鏡頭、電子設(shè)備、傳輸線路等設(shè)施的老化會導(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)控項目中，視頻路數(shù)會達(dá)到上萬路，甚至更多路。如此海量的視頻路數(shù)，對網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲設(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，都會導(dǎo)致圖像清晰度的下降，反過來又對圖像清晰度有很高的要求，勢必會導(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目“平安城市”、“智慧城市”、“智能交通”、“3111工程”、“平安校園”等項目中，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)。這是一款集合寬動態(tài)增強技術(shù)處理、超分辨率重建技術(shù)、去霧增強處理技術(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，同時無需在系統(tǒng)前端投入。該軟件可通過對視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理，實現(xiàn)在無人值守后臺的情況下不間斷地對視頻圖像進(jìn)行自動處理并歸檔，以方便隨時調(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”等項目保駕護航。目前全國各地平安城市建議正如火如荼地進(jìn)行，大部分重點城市平安城市建設(shè)已完成。項目完成后，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或者標(biāo)清攝像機,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,該方法的缺點是大幅度增加成本投入。

　　2)常規(guī)攝像機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，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亮點光源。傳統(tǒng)普通攝像機對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。為了克服這個問題，一種稱為背光補償(BLC)的方法通過加權(quán)的區(qū)域理論被廣泛使用在多數(shù)攝像機上。采用中央背光補償(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無法同時看清前場景與后場景內(nèi)的目標(biāo)，使用寬動態(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烈的場合，傳統(tǒng)攝像機的表現(xiàn)就不盡如意，得不到清晰的圖像。于是通過技術(shù)手段使攝像機具備良好的寬動態(tài)功能(WDR)，近年來寬動態(tài)攝像機被廣泛應(yīng)用于背光環(huán)境下的場合。但如果大范圍應(yīng)用寬動態(tài)攝像機，系統(tǒng)造價比較高，特別針對原有系統(tǒng)的升級，更是造成一種浪費。迅通VAIS視頻圖像處理中的寬動態(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個重點監(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)控的圖像色彩將會暗淡、其對比度也會變低，因此會導(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)中一項重要的技術(shù)，尤其是當(dāng)前智能交通網(wǎng)的建設(shè)下，對這一要求更加迫切。迅通VAIS通過去霧處理技術(shù)對低質(zhì)量、霧霾天氣以及雨雪、強光、暗光等惡劣條件下的視頻圖像進(jìn)行增強處理。解決視頻監(jiān)控圖像的圖像對比度差、分辨率低、圖像模糊、特征無法辨識等圖像問題，助力公安機關(guān)對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，對比度下降。經(jīng)處理以后，整幅圖像對比度加大，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)是時下最大的安防熱點之一，也是眾多安防企業(yè)值得關(guān)注的一個領(lǐng)域。