一種基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于圖像去霧的組培監(jiān)控方 法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，由于大量懸浮粒子的散射作用，大氣能見度下降，戶外圖像顏色和對比度退 化，影響圖像中信息的提取，也致使戶外清晰度降低，導(dǎo)致交通事故頻發(fā)。因此，圖像去霧已 成為圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域研宄的重要課題，也是人們迫切解決的問題之一，去除視 頻中的霧氣、改善圖像質(zhì)量是提升視頻監(jiān)控系統(tǒng)價(jià)值的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。隨著技術(shù)的不斷發(fā) 展，對有霧天氣時(shí)的景物影像去霧已經(jīng)成為可能，對去霧圖像的清晰度和真實(shí)感也有了長 足的進(jìn)步。
[0003] 圖像去霧是圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域研宄的重要內(nèi)容，其主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橐曨l 監(jiān)控、地形勘測、自動(dòng)駕駛和目標(biāo)跟蹤，在應(yīng)用過程中，去霧的重點(diǎn)已經(jīng)集中在去霧后圖像 的真實(shí)性、處理的實(shí)時(shí)性方面?？梢姡陨纤鰣D像去霧的應(yīng)用多是針對戶外有霧圖像的處 理，而組培是封閉生長，組培瓶壁上經(jīng)常會(huì)附著一層水霧，致使通過遠(yuǎn)程監(jiān)控查看時(shí)，無法 清楚地看到密閉的組培瓶中植物真實(shí)的生長情況。目前，多是依賴人工進(jìn)行組培病蟲害檢 視，這樣就導(dǎo)致無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)病蟲害，并且人工檢視需要消耗大量的人力，而組培生長在無 菌環(huán)境下，人本身會(huì)將細(xì)菌帶入，會(huì)增加組培苗感染病菌的可能性，而且不便于人工管理， 無法在遠(yuǎn)程進(jìn)行組培生長情況實(shí)時(shí)查看，這樣會(huì)消耗極大的人力成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的首要目的在于提供一種能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)獲取遠(yuǎn)程的組培監(jiān)控信息，節(jié)省人 力成本；并對獲取的組培監(jiān)控信息進(jìn)行圖像去霧處理，使得霧氣對組培監(jiān)控畫面的影響盡 量減小的基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種基于圖像去霧的組培監(jiān)控方 法，該方法包括下列順序的步驟：
[0006] (1)獲取組培室內(nèi)組培監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息和實(shí)時(shí)環(huán)境信息；
[0007] (2)對實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理圖像，再獲取預(yù)處理圖像的暗通 道圖；
[0008] (3)對上述暗通道圖進(jìn)行雙邊濾波，根據(jù)雙邊濾波后的暗通道圖計(jì)算大氣光值A(chǔ)， 根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息計(jì)算透射率預(yù)估值；
[0009] (4)在得到大氣光值A(chǔ)和透射率預(yù)估值之后，根據(jù)霧圖形成模型得到去霧后的監(jiān) 控圖像；
[0010] (5)將實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息、實(shí)時(shí)環(huán)境信息和去霧后的監(jiān)控圖像發(fā)送至用戶。
[0011] 所述對實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息進(jìn)行預(yù)處理是指，對實(shí)時(shí)獲取的監(jiān)控圖像的每一幀進(jìn)行 圖像去噪、平滑處理，即對每一幀圖像進(jìn)行均值濾波，再進(jìn)行直方圖均衡化處理。
[0012] 所述獲取預(yù)處理圖像的暗通道圖是指，將預(yù)處理圖像在RGB空間進(jìn)行分解，分解 為多個(gè)正方形窗口，先求出每個(gè)正方形窗口中各個(gè)像素 RGB分量中的最小值，將該最小值 作為暗通道圖的灰度值，將各個(gè)正方形窗口的各個(gè)像素的RGB分量中的最小值存入和原始 的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像大小相同的灰度圖中，該灰度圖即為暗通道圖；
[0013] 暗通道表達(dá)式為：
[0014]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法，該方法包括下列順序的步驟： (1) 獲取組培室內(nèi)組培監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息和實(shí)時(shí)環(huán)境信息； (2) 對實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理圖像，再獲取預(yù)處理圖像的暗通道 圖； (3) 對上述暗通道圖進(jìn)行雙邊濾波，根據(jù)雙邊濾波后的暗通道圖計(jì)算大氣光值A(chǔ)，根據(jù) 實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息計(jì)算透射率預(yù)估值； (4) 在得到大氣光值A(chǔ)和透射率預(yù)估值之后，根據(jù)霧圖形成模型得到去霧后的監(jiān)控圖 像； (5) 將實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息、實(shí)時(shí)環(huán)境信息和去霧后的監(jiān)控圖像發(fā)送至用戶。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法，其特征在于：所述對實(shí)時(shí)監(jiān) 控圖像信息進(jìn)行預(yù)處理是指，對實(shí)時(shí)獲取的監(jiān)控圖像的每一幀進(jìn)行圖像去噪、平滑處理，即 對每一幀圖像進(jìn)行均值濾波，再進(jìn)行直方圖均衡化處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法，其特征在于：所述獲取預(yù)處 理圖像的暗通道圖是指，將預(yù)處理圖像在RGB空間進(jìn)行分解，分解為多個(gè)正方形窗口，先求 出每個(gè)正方形窗口中各個(gè)像素 RGB分量中的最小值，將該最小值作為暗通道圖的灰度值， 將各個(gè)正方形窗口的各個(gè)像素的RGB分量中的最小值存入和原始的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像大小相 同的灰度圖中，該灰度圖即為暗通道圖； 暗通道表達(dá)式為：
其中JdaA(X)表示暗通道圖的灰度值，Γ表示實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像的每個(gè)通道，Ω (X)表示以 像素 X為中心的一個(gè)正方形窗口；y表示Ω (X)窗口中每一個(gè)像素點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法，其特征在于：所述雙邊濾波 是指通過雙邊濾波模板對暗通道圖進(jìn)行運(yùn)算，雙邊濾波模板由高斯模板和高斯函數(shù)模板進(jìn) 行點(diǎn)乘操作得到。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法，其特征在于：所述大氣光值 A的計(jì)算方法為：先從暗通道圖中按照灰度值的大小取前0. 1 %的像素點(diǎn)；將這些像素點(diǎn)對 應(yīng)到原始的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像中，在原始的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像中，查找具有最高亮度的像素點(diǎn)，將該 最高亮度作為大氣光值A(chǔ)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法，其特征在于：所述透射率預(yù) 估值的計(jì)算公式為：
其中，/_(.、:)為透射率預(yù)估值，ω為用戶設(shè)定的常數(shù)，其范圍為0.6~0.7，表示R、G、B 三個(gè)通道，Γ表示原始的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像中的每個(gè)通道，A e表示R、G、B三通道對應(yīng)的大氣光 值，Ω (X)表示以像素 X為中心的一個(gè)正方形窗口，y表示Ω (X)窗口中每一個(gè)像素點(diǎn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法，其特征在于：所述霧圖形成 模型為： I⑴=,/⑴ i(x) + J(i - ?(χ)) 其中，Ι(χ)為原始的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像，J(x)為去霧后的監(jiān)控圖像，A為大氣光值，/W為 透射率預(yù)估值，其為常數(shù)，^#的獲取過程如下： 首先將I(x) = J(x)t(x)+A(l-t(X))變形〉
如上所 述，上標(biāo)C表示R、G、B三個(gè)通道，首先假設(shè)在每一個(gè)窗口內(nèi)透射率t (X)為常數(shù)，定義 他為?(χ：)并且A值已經(jīng)給定，然后
兩邊求兩次最小值運(yùn) 算，得到
根據(jù)暗原色先驗(yàn)理論
從而得到透射率預(yù)估值為
引入一個(gè)在[0, 1]之間的修正因子，從而最終得到透射率預(yù)
其中ω用來調(diào)節(jié)去霧程度，其中C表示R、G、B三個(gè) 通道，Γ表示待去霧圖像中的每個(gè)通道，A ^表示三通道對應(yīng)的大氣光值，Ω (X)表示以像素 X為中心的一個(gè)窗口，y表不Ω (X)窗口中每一個(gè)像素點(diǎn)； 可得出去霧后的監(jiān)控圖像，表示為
其中，IOO為原始的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像，JOO為去霧后的監(jiān)控圖像，A為大氣光值，"a為 透射率預(yù)估值其為常數(shù)，用以表示每一個(gè)Ω (X)窗口內(nèi)透射率，t(l表示（V；)的最小值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法，其特征在于：在得到暗通道 圖后，再對暗通道圖進(jìn)行最小值濾波，濾波半徑由正方形窗口大小決定，濾波半徑的計(jì)算公 式如下： WindowSize = 2*Radius+l〇 其中，WindowSize為正方形窗口的邊長，Radius為濾波半徑。
9. 一種基于圖像去霧的組培監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括： 采集終端，通過安裝在組培室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)攝像頭獲取組培監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息， 通過溫度傳感器、光照傳感器獲取實(shí)時(shí)的實(shí)時(shí)環(huán)境信息，通過有線/無線網(wǎng)絡(luò)，將所采集的 信息傳輸至服務(wù)器端； 服務(wù)器端，接收所采集到的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息和實(shí)時(shí)環(huán)境信息，對圖像的每一幀進(jìn)行 預(yù)處理和去霧處理，并將實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息、實(shí)時(shí)環(huán)境信息和去霧后的監(jiān)控圖像信息通過 有線/無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至客戶端； 客戶端，用于接收服務(wù)器端發(fā)送的實(shí)時(shí)圖像和去霧后的監(jiān)控圖像，通過手機(jī)客戶端、便 攜式PC端、PC端，顯示給用戶。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于圖像去霧的組培監(jiān)控方法，包括：獲取組培室內(nèi)組培監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息和實(shí)時(shí)環(huán)境信息；對實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理圖像，再獲取預(yù)處理圖像的暗通道圖；對上述暗通道圖進(jìn)行雙邊濾波，根據(jù)雙邊濾波后的暗通道圖計(jì)算大氣光值A(chǔ)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息計(jì)算透射率預(yù)估值；根據(jù)霧圖形成模型得到去霧后的監(jiān)控圖像；將實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息、實(shí)時(shí)環(huán)境信息和去霧后的監(jiān)控圖像發(fā)送至用戶。本發(fā)明還公開了一種基于圖像去霧的組培監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明全程自動(dòng)實(shí)時(shí)采集，大大節(jié)省了人力成本；服務(wù)器端對獲取的組培實(shí)時(shí)監(jiān)控信息進(jìn)行預(yù)處理和去霧處理，使得霧氣對組培監(jiān)控畫面的影響盡量減小。
【IPC分類】H04N7-18, G06T5-00
【公開號(hào)】CN104732494
【申請?zhí)枴緾N201510127382
【發(fā)明人】吳軍鋒, 李淼, 張健, 高會(huì)議, 董俊
【申請人】無錫中科智能農(nóng)業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月23日