視頻圖像處理技術(shù)在安防行業(yè)的應用

　　數字視頻和數字圖像比傳統的圖像和視頻分辨率要高，處理方便，易于操作和整理。但由于部分設備性能不足、客觀(guān)條件限制等因素，在實(shí)際的視頻監控應用中，仍會(huì )出現視頻圖像模糊不清、關(guān)鍵信息捕捉不到等問(wèn)題。而在視頻圖像處理的過(guò)程中，由于操作技術(shù)問(wèn)題或者客觀(guān)因素等，給視頻圖像處理技術(shù)的應用帶來(lái)一些負面影響，降低了處理技術(shù)的水平和質(zhì)量。隨著(zhù)人們對監控圖像質(zhì)量的要求越來(lái)越高，提升監控圖像的實(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，現在的主流視頻圖像處理技術(shù)是什么?數字圖像處理技術(shù)在監控行業(yè)有哪些具體運用?

　　視頻圖像處理技術(shù)的四大技術(shù)

　　視頻圖像處理過(guò)程中會(huì )涉及到對視頻圖像數據的采集、傳輸、處理、顯示和回放等過(guò)程，這些過(guò)程共同形成了一個(gè)系統的整體周期，可以連續性的運作。在視頻圖像處理技術(shù)范圍內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(chǎng)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)是解決視頻監控領(lǐng)域大數據篩選、檢索技術(shù)問(wèn)題的重要手段。目前國內智能分析技術(shù)可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是通過(guò)前景提取等方法對畫(huà)面中的物體的移動(dòng)進(jìn)行檢測，通過(guò)設定規則來(lái)區分不同的行為，如拌線(xiàn)、物品遺留、周界等;另一類(lèi)是利用模式識別技術(shù)對畫(huà)面中所需要監控的物體進(jìn)行針對性的建模，從而達到對視頻中的特定物體進(jìn)行檢測及相關(guān)應用，如車(chē)輛檢測、人流統計、人臉檢測等應用。

　　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致朦朧不清的圖像變得清晰，強調圖像當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、暗光等惡劣條件導致視頻監控圖像的圖像對比度差、分辨率低、圖像模糊、特征無(wú)法辨識等問(wèn)題，增透處理后的圖像可為圖像的下一步應用提供良好的條件。

　　數字圖像寬度動(dòng)態(tài)的算法

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

　　數字的信號處理會(huì )受到曝光量中曝光效果、光照度和強度的影響和作用。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)范圍在視頻監控、醫療影像等領(lǐng)域應用較為廣泛。

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備的傳感器密度。然而高密度的圖像傳感器的價(jià)格相對昂貴，在一般應用中難以承受;另一方面，由于成像系統受其傳感器陣列密度的限制，目前已接近極限。

　　解決這一問(wèn)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(shí)間帶寬(獲取同一場(chǎng)景的多幀圖像序列)換取空間分辨率，實(shí)現時(shí)間分辨率向空間分辨率的轉換，使得重建圖像的視覺(jué)效果超過(guò)任何一幀低分辨率圖像。

視頻圖像處理技術(shù)的應用

　　顯然，圖像處理的目是改善圖像質(zhì)量、提取有用信息、識別預定目標等。在新發(fā)展條件下，隨著(zhù)人們對視頻安防監控的重視，視頻圖像處理技術(shù)的研發(fā)與應用也越來(lái)越得到人們的關(guān)注。究竟視頻圖像處理技術(shù)在安防領(lǐng)域有哪些應用?小編列舉以下四項：

　　1)視頻監控在各類(lèi)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)量直接影響安防監控的力度，應用視頻圖像處理技術(shù)可提高安防監控的質(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(jiǎn)稱(chēng)迅通VAIS)。這是一款集合寬動(dòng)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，可廣泛應用于惡劣環(huán)境下的監控視頻圖像處理，提升畫(huà)面質(zhì)量，同時(shí)無(wú)需在系統前端投入。該軟件可通過(guò)對視頻圖像進(jìn)行預處理，實(shí)現在無(wú)人值守后臺的情況下不間斷地對視頻圖像進(jìn)行自動(dòng)處理并歸檔，以方便隨時(shí)調看處理過(guò)的視頻，極大程度上將繁瑣的處理過(guò)程簡(jiǎn)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(diǎn)城市平安城市建設已完成。項目完成后，監控系統的應用尤為重要，如何更好地應用該系統為城市治安，城市建議作貢獻?面對海量的視頻文件，如何提高應用?由于初期平安建設監控應用普遍使用模擬攝像機或者標清攝像機,視頻畫(huà)質(zhì)比較模糊,要想滿(mǎn)足高清化的應用需要,以往的方法是更換原有前端攝像機,該方法的缺點(diǎn)是大幅度增加成本投入,如果應用迅通VAIS視頻處理軟件,即可在低成本的情況下滿(mǎn)足應用需求。

　　2)常規攝像機視場(chǎng)中的物體在有亮度較高的背景光情況下，如看門(mén)口或窗外的物體時(shí)，在拍攝過(guò)程中，被拍攝的主體目標后面有非常亮的背景或一個(gè)亮點(diǎn)光源。傳統普通攝像機對單一圖像中最亮和最暗部分的平衡調整能力非常有限，一般以攝取進(jìn)來(lái)的所有光線(xiàn)的平均值為基準，并決定曝光等級。為了克服這個(gè)問(wèn)題，一種稱(chēng)為背光補償(BLC)的方法通過(guò)加權的區域理論被廣泛使用在多數攝像機上。采用中央背光補償(BLC)模式，它主要是靠提升視場(chǎng)中央部分的亮度、降低視場(chǎng)四周部分的亮度來(lái)達到看清位于中央位置內物體的目的。但是，在這種情況下攝像機無(wú)法同時(shí)看清前場(chǎng)景與后場(chǎng)景內的目標，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烈的場(chǎng)合，傳統攝像機的表現就不盡如意，得不到清晰的圖像。于是通過(guò)技術(shù)手段使攝像機具備良好的寬動(dòng)態(tài)功能(WDR)，近年來(lái)寬動(dòng)態(tài)攝像機被廣泛應用于背光環(huán)境下的場(chǎng)合。但如果大范圍應用寬動(dòng)態(tài)攝像機，系統造價(jià)比較高，特別針對原有系統的升級，更是造成一種浪費。迅通VAIS視頻圖像處理中的寬動(dòng)態(tài)背光處理技術(shù)可改善視頻監控中整體偏黑、背光的圖像，增加圖像的層次跟細節，還原視頻圖像的關(guān)鍵信息。例如在交通視頻、銀行取款機監控視頻、倉庫視頻等監控視頻中，經(jīng)常出現圖像背光的情況，一旦出現事故視頻圖像將成為關(guān)鍵的信息來(lái)源。監管人員可利用寬動(dòng)態(tài)、背光處理后的監控視頻圖像進(jìn)行分析取證，提升視頻摘要檢索的準確率，獲取關(guān)鍵信息，快速找到想要的數據。

示例：下面為某車(chē)庫入口場(chǎng)景圖片：

　　左圖為星光級高清攝像機下的暗光模擬視頻，通過(guò)知名摘要軟件摘要后，得出此段視頻共有4個(gè)對象，最黑部分的關(guān)鍵人物摘要丟失。右圖為將原視頻經(jīng)過(guò)迅通VAIS進(jìn)行增強處理，再進(jìn)行摘要后，結果同一段視頻得出11個(gè)對象，大大增加識別準確率。此外，迅通VAIS還準確摘到右邊暗處走出來(lái)的人物。

　　3)以視頻監控為基礎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(guò)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(mén)快速破案，實(shí)際應用在車(chē)牌分辨、背光人臉?lè )直娴确矫妗?/P>

　　示例：下圖為快速公路，晚上10點(diǎn)左右，車(chē)燈強光照射，超速車(chē)速模糊車(chē)牌處理：

　　以上車(chē)輛圖像，經(jīng)過(guò)迅通VAIS多幀重建后，可以辨別車(chē)牌6位數字字母組合中的5位?？梢?jiàn)，視頻圖像處理技術(shù)能提高人們對關(guān)鍵信息的獲取能力，助力圖像偵查。

4)連日來(lái)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(yáng)，空氣污染指數持續上升，全國74個(gè)重點(diǎn)監測城市近半數嚴重污染，北京城區PM2.5一度逼近1000。巨大的霧霾籠罩在中國上空，遮蔽了視線(xiàn)，嚴重影響著(zhù)各地居民的正常生活及交通運輸暢通。據相關(guān)技術(shù)人員介紹，霧霾天氣下，大部分視頻監控系統所監控的圖像色彩將會(huì )暗淡、其對比度也會(huì )變低，因此會(huì )導致一些重要目標的細節淹沒(méi)在霧氣中難以發(fā)現，這就會(huì )導致視頻監控系統正常功能發(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，成為當前戶(hù)外視頻監控系統中一項重要的技術(shù)，尤其是當前智能交通網(wǎng)的建設下，對這一要求更加迫切。迅通VAIS通過(guò)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。解決視頻監控圖像的圖像對比度差、分辨率低、圖像模糊、特征無(wú)法辨識等圖像問(wèn)題，助力公安機關(guān)對圖像信息的提取和判斷。

　　示例：下圖為山區公路大霧視頻處理對比：

　　在原始圖像中，場(chǎng)景圖像整體發(fā)白，細節模糊，對比度下降。經(jīng)迅通VAIS處理以后，整幅圖像對比度加大，散射效應得到很大程度抑制，圖像顯得清晰、通透，增加了圖像的層次和細節。

　　總結

　　隨著(zhù)科技的發(fā)展和時(shí)代的不斷進(jìn)步，視頻和圖像數據處理技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟起來(lái)，對人們的生活和工作起著(zhù)重要的作用。未來(lái)，視頻監控與我們生活的聯(lián)系將日益密切。毫無(wú)疑問(wèn)，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。