淺析霧氣對視頻網(wǎng)安全監控的影響

發(fā)布日期：2018/11/26

　　一般認為，大氣介質(zhì)主要由空氣分子、水汽和氣溶膠組成。氣溶膠是懸浮在氣體中的小粒子構成的彌散系。某些粒子具有高吸濕性，起到水汽凝結中心的作用，其大小與環(huán)境相對濕度、水汽供應和由碰撞而發(fā)生凝聚的程度有關(guān)。由于大氣中各種顆粒的大小、類(lèi)型以及聚集程度的不同產(chǎn)生晴(Clearness)、霾(Haze)，霧(Fog)，云(Cloud)、雨(Rain)等各種天氣。

　　霧氣對視頻網(wǎng)安全監控的影響與透霧技術(shù)的分析

　　在晴朗的天氣條件下，從物體表面反射的光線(xiàn)基本不會(huì )受大氣中各種成分的影響發(fā)生散射、吸收、反射等現象，能夠直接到達成像設備，獲得清晰無(wú)霧圖像。

　　在有霧天氣下，從物體表面反射的光線(xiàn)在到達成像設備的過(guò)程中會(huì )受到空氣中懸浮顆粒的影響。氣溶膠粒子是霧霾形成的主要因素，也是圖像質(zhì)量產(chǎn)生退化的根本原因，其影響主要有以下幾個(gè)方面：

　　(1)氣溶膠粒子對光線(xiàn)有散射作用，散射損失使“透射光”強度衰減，造成了圖像的對比度下降。

　　(2)由于氣溶膠粒子的非均勻性，使球面波畸變成非球面波，導致圖像變模糊，邊緣和細節降低。

　　(3)氣溶膠粒子的粒徑較大，粒子的自身成像不容忽視，可以近似理解成“噪聲”。

　　(4)氣溶膠粒子對成像光線(xiàn)的散射部分會(huì )因為多次散射的作用，和原有的前向散射部分疊加在一起成像，產(chǎn)生一定的模糊。

　　二、實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)與其他透霧技術(shù)的比較分析

　　目前已知的透霧算法大致可以分為兩大類(lèi)：一種是非模型的圖像增強方法，通過(guò)增強圖像的對比度，滿(mǎn)足主觀(guān)視覺(jué)的要求來(lái)達到清晰化的目的;另一種是基于模型的圖像復原方法，它考查圖像退化的原因，將退化過(guò)程進(jìn)行建模，采用逆向處理，以最終解決圖像的復原問(wèn)題，也可以參考一下遠距離透霧攝像機。

　　視頻網(wǎng)安全監控系統透霧技術(shù)公式

　　目前通過(guò)增強的方式來(lái)進(jìn)行透霧處理典型的方法包括：直方圖均衡化、濾波變換方法和基于模糊邏輯的方法。直方圖均衡化方法，其中全局化方法運算量小但對細節的增強不夠;局部均衡方法效果較好，但可能引入塊狀效應、計算量大、噪聲被放大及算法效果不易控制的問(wèn)題。濾波變換的透霧算法，通過(guò)局部處理能獲得相對較好的處理結果，但它們的計算量巨大、資源消耗多、不適于實(shí)時(shí)性要求較高的設備?；谀：壿嫷姆椒ㄍ胳F的效果不夠理想。

　　基于增強的方法能在一定程度上提高圖像對比度，并通過(guò)增強感興趣區域來(lái)提升可識別度。但該方法未能從圖像退化過(guò)程的原因入手來(lái)進(jìn)行補償，因此它只能改善視覺(jué)效果而不能獲得很好的透霧效果。

　　目前基于圖像復原的方法主要有以下幾類(lèi)：濾波方法、最大熵方法與圖像退化函數估計法等。濾波方法如卡曼濾波方法，整體而言計算量較大。最大熵法能獲得較高的分辨率但是其非線(xiàn)性、計算量大、數值求解困難。

　　圖像退化函數估計法大多依據一定的物理模型(如大氣散射模型與偏振特性的透霧模型)來(lái)設計，需要在不同的時(shí)間點(diǎn)采集多幅圖像作為參考圖像，以便確定物理模型中的多個(gè)參數，而最終求解得到無(wú)霧狀態(tài)下的結果圖像。這一點(diǎn)限制了此類(lèi)方法在實(shí)時(shí)監控中的應用。

　　安防產(chǎn)品，包括視頻網(wǎng)安全監控工程現已應用于各種復雜場(chǎng)景、惡劣天氣，全天候實(shí)時(shí)監控對產(chǎn)品的便攜性與功耗、處理效果、處理的自適應性等方面都提出了較為苛刻的要求。良好的視頻透霧技術(shù)應當在大氣透射模型的基礎上融合圖像增強與圖像復原的技術(shù)優(yōu)勢，從而能夠獲得較為理想的圖像效果并被實(shí)際工程化引用。