隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各大城市已經(jīng)建有大量的電視監(jiān)控系統(tǒng)。但是盡管安裝了眾多的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，案情發(fā)生后的圖像回放都存在圖像不清晰的問(wèn)題，特別是嫌疑人面部特征不清晰，難以辨認(rèn)，這給公安部門的破案、法院的取證都帶來(lái)了極大的麻煩。當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)信息化社會(huì)，圖像是人類獲取、表達(dá)和傳遞信息的重要手段。研究表明，在人類接受的信息中，圖像等視覺(jué)信息所占的比重達(dá)到了75%。正所謂“百聞不如一見(jiàn)”，視頻圖像處理技術(shù)的研究和應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中必不可少的一部分。

　　視頻監(jiān)控圖像處理技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容

　　視頻圖像處理技術(shù)源自計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)是人工智能研究的分支之一，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)數(shù)字圖像處理和分析來(lái)理解視頻畫(huà)面中的內(nèi)容。視頻監(jiān)控圖像處理技術(shù)依賴于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，運(yùn)用圖像處理算法，在不需要人為干預(yù)的情況下，通過(guò)對(duì)攝像機(jī)拍攝的視頻圖像序列進(jìn)行自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景中目標(biāo)定位、識(shí)別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上理解和描述目標(biāo)的行為。根據(jù)行為特征分析并從圖像中尋找滿足預(yù)先設(shè)定的行為特征的事件，如：目標(biāo)跟蹤、徘徊、遺留物、物品遺失、人數(shù)統(tǒng)計(jì)、人群密度、人員倒地等。

　　當(dāng)我們花費(fèi)很大的資金安裝了電視監(jiān)控系統(tǒng)，卻得不到清晰的圖像，這給實(shí)際工作帶來(lái)很大的問(wèn)題：

　　1、無(wú)法判別現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)；

　　2、無(wú)法辨認(rèn)犯罪嫌疑人面部特征；

　　3、無(wú)法成為現(xiàn)場(chǎng)取證資料。

　　影響視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖像顯示質(zhì)量的主要因素有：

　　1、鏡頭；

　　2、攝像機(jī)；

　　3、視頻BNC接頭；

　　4、視頻電纜傳輸；

　　5、視頻服務(wù)器和硬盤錄像機(jī)圖像壓縮算法；

　　6、監(jiān)視器。

　　視頻監(jiān)控模糊圖像的處理技術(shù)

　　一、圖像增強(qiáng)

　　很多傳統(tǒng)圖像算法都可以減輕圖像的模糊程度，比如圖像濾波、幾何變換、對(duì)比度拉伸、直方圖均衡、空間域銳化、亮度均勻化、形態(tài)學(xué)、顏色處理等。就單個(gè)來(lái)講，這些算法都比較成熟，相對(duì)簡(jiǎn)單。但是對(duì)于一個(gè)具體的模糊圖像，往往需要上面的一種或者多種算法組合，配合不同的參數(shù)才能達(dá)到理想的效果。這些算法和參數(shù)的組合進(jìn)一步發(fā)展成為具體的增強(qiáng)算法，比如“圖像去霧”算法、“圖像去噪”算法、“圖像銳化”算法、“圖像暗細(xì)節(jié)增強(qiáng)”算法等等。這些算法都不同程度提高了圖像清晰度，很大程度改善了圖像質(zhì)量。

　　綜合使用形態(tài)學(xué)、圖像濾波和顏色處理等算法可以實(shí)現(xiàn)圖像去霧的算法，圖1是一個(gè)去霧算法的實(shí)際使用效果，類似的圖像增強(qiáng)算法還有很多，不再一一列舉。

　　二、圖像復(fù)原

　　圖像復(fù)原與圖像增強(qiáng)技術(shù)一樣，也是一種改善圖像質(zhì)量的技術(shù)。圖像復(fù)原是根據(jù)圖像退化的先驗(yàn)知識(shí)建立一個(gè)退化模型，然后以此模型為基礎(chǔ)，采用各種逆退化處理方法逐步進(jìn)行恢復(fù)，從而達(dá)到改善圖像質(zhì)量的目的。

　　圖像復(fù)原和圖像增強(qiáng)是有區(qū)別的，兩者的目的都是為了改善圖像的質(zhì)量。但圖像增強(qiáng)不考慮圖像是如何退化的，只有通過(guò)試探各種技術(shù)來(lái)增強(qiáng)圖像的視覺(jué)效果，而圖像復(fù)原就完全不同，需要知道圖像退化過(guò)程的先驗(yàn)知識(shí)，據(jù)此找出一種相應(yīng)的逆過(guò)程方法，從而得到復(fù)原的清晰圖像。圖像復(fù)原主要取決于對(duì)圖像退化過(guò)程的先驗(yàn)知識(shí)所掌握的精確程度。

　　對(duì)由于離焦、運(yùn)動(dòng)、大氣湍流等原因引起的圖像模糊，圖像復(fù)原的方法效果較好，常用的算法包括維納濾波算法、小波算法、基于訓(xùn)練的方法等。圖3是使用維納濾波解決運(yùn)動(dòng)模糊圖像的例子，取得了很好的復(fù)原效果。在知道退化模型的情況下，相對(duì)圖像增強(qiáng)來(lái)說(shuō)，圖像復(fù)原可以取得更好的效果。

　　三、圖像超分辨率重構(gòu)

　　現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)主要目標(biāo)為宏觀場(chǎng)景的監(jiān)視，一個(gè)攝像機(jī)，覆蓋一個(gè)很大的范圍，導(dǎo)致畫(huà)面中目標(biāo)太小，人眼很難直接辨認(rèn)。這類由于欠采樣導(dǎo)致的模糊占很大比例，對(duì)于由欠采樣導(dǎo)致的模糊需要使用超分辨率重構(gòu)的方法。

　　超分辨率復(fù)原是通過(guò)信號(hào)處理的方法，在提高圖像的分辨率的同時(shí)改善采集圖像質(zhì)量。其核心思想是通過(guò)對(duì)成像系統(tǒng)截止頻率之外的信號(hào)高頻成分估計(jì)來(lái)提高圖像的分辨率。超分辨率復(fù)原技術(shù)最初只對(duì)單幅圖像進(jìn)行處理，這種方法由于可利用的信息只有單幅圖像，圖像復(fù)原效果有著固有的局限。序列圖像的超分辨率復(fù)原技術(shù)旨在采用信號(hào)處理方法通過(guò)對(duì)序列低分辨率退化圖像的處理來(lái)獲得一幅或者多幅高分辨率復(fù)原圖像。由于序列圖像復(fù)原可利用幀間的額外信息，比單幅復(fù)原效果更好，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

　　圖像可用性決定視頻監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)展前景

　　圖像的用途與需要提供什么樣的細(xì)節(jié)信息決定了對(duì)監(jiān)控設(shè)備的選擇。所提供的圖像是否能正確識(shí)別人物？出現(xiàn)車輛為藍(lán)色還是綠色？門前是否有障礙物遮擋？車牌號(hào)碼可否被識(shí)別？視頻監(jiān)控圖像是否能回答上述問(wèn)題取決于圖像可用性。什么是“圖像可用性”？它是指為確保攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)一定的功能，拍攝出滿足監(jiān)控需求的圖像的性能。圖像可用性從其定義出發(fā)，是為了滿足特定場(chǎng)景下監(jiān)控設(shè)備的使用需求的。

　　監(jiān)控設(shè)備的安裝位置對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)提出了環(huán)境條件方面的挑戰(zhàn)，對(duì)攝像機(jī)的選擇也至關(guān)重要。安裝環(huán)境究竟是低光、陰影處或者過(guò)亮，這代表了不同的圖像可用性條件，設(shè)備的圖像可用性會(huì)根據(jù)監(jiān)測(cè)環(huán)境的變化而變化。

　　由此可見(jiàn)，并不存在全能型的監(jiān)控設(shè)備。圖像可用性描述了監(jiān)控?cái)z像機(jī)針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景的性能，在不同條件下達(dá)到最高的圖像可用性，是在選擇監(jiān)控設(shè)備重要的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

　　如何在不同場(chǎng)景下，最大限度的獲得最高的圖像可用性？下面列舉出應(yīng)用場(chǎng)景三個(gè)挑戰(zhàn)，并提出了三個(gè)不同的最佳解決方案。

　　1.提高陰影區(qū)域圖像可用性的利器：超寬動(dòng)態(tài)技術(shù)

　　2.提高大范圍區(qū)域監(jiān)控的圖像可用性的利器：兼顧大場(chǎng)景與細(xì)節(jié)信息的HDTV攝像機(jī)

　　3.提高黑暗場(chǎng)景圖像可用性的利器：安訊士覓光者技術(shù)

　　結(jié)語(yǔ)

　　當(dāng)前在監(jiān)控設(shè)備的選擇上，人們普遍追逐更高的像素分辨率與更好的圖像質(zhì)量。然而，圖像可用性也是衡量監(jiān)控設(shè)備性能的有效標(biāo)準(zhǔn)之一。圖像可用性需要根據(jù)監(jiān)控的實(shí)際需求與監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)先進(jìn)技術(shù)提高監(jiān)控設(shè)備圖像可用性，能夠大大提升監(jiān)控設(shè)備的發(fā)展空間。