專利名稱：霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理領域，特別涉及到一種霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測裝置和方法。
背景技術：
當前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已在各行業(yè)得到大力推廣和應用，在很多公共場合，如道路監(jiān)控、小區(qū)安防、港口物流等，需要通過對視頻監(jiān)控圖像內(nèi)容進行智能分析，實現(xiàn)特定目標跟蹤和識別，尤其對公安系統(tǒng)定位可疑目標意義重大。通常，晴天天氣下戶外視頻監(jiān)控系統(tǒng)大都能清晰地顯示目標圖像，并能借助圖像分析技術提取目標圖像特征，但在霧天情況下，由于大氣中粒子的散射作用，場景的能見度低，監(jiān)控系統(tǒng)采集的圖像中目標對比度下降、顏色失真偏移等，這將給圖像目標的特征提取和識別帶來很大困難，尤其對實時交通監(jiān)控和戶外公共區(qū)域的安全監(jiān)控以及信息管理帶來隱患，以致監(jiān)管層很難針對現(xiàn)場情況做出實時有效的部署和調(diào)控。因此，迫切需要一種能對霧天條件下視頻監(jiān)控圖像中運動目標識別的系統(tǒng)和裝置，實現(xiàn)對霧天圖像復原和景物細節(jié)清晰化，并在去霧后能對目標圖像進行正確識別和分析。要實現(xiàn)霧天條件下快速、準確地識別視頻監(jiān)控圖像運動目標，是非常困難的事情， 首先需要對霧天視頻進行去霧處理，然后再運用算法快速提取運動目標。目前圖像去霧方法主要分兩類基于圖像處理的增強算法和基于復原的物理模型法。前者主要通過增強對比度改善圖像質(zhì)量，如直方圖均衡化、同態(tài)濾波、小波融合等，只能相對提高圖像質(zhì)量，并不能實現(xiàn)真正去霧，因此效果不明顯；而后者采用物理模型沿著圖像退化的逆過程復原圖像。 對于物理去霧模型來說，當前大多算法需要需要利用參考視頻(如晴天視頻場景)的同一場景的圖像估計深度信息來恢復圖像對比度，但這對于實時的、動態(tài)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說， 不可能提前獲取晴天下同一場景的標準參考視頻。最近有文獻采用一種基于黑色通道優(yōu)先 (Dark Channel Prior7DCP)的單幅去霧算法，采用拉普拉斯矩陣對傳輸圖進行修補來改善塊狀效應，雖然可以改善去霧效果，但在傳輸圖修補過程中會消耗大量的處理時間而導致實時性差。另外，目前基于運動目標的檢測方法主要有背景差分法，幀差法，光流法等。其中，背景差分法易受到光線與天氣等的影響，且需要不斷更新背景導致前景目標識別效果不好；光流法計算量大且復雜，不適于實時處理；而幀差法因計算簡單在實際系統(tǒng)中應用較廣。綜上所述，對實時、動態(tài)、不間斷工作的視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說，由于氣候條件和運動目標都是隨機的，所需處理的數(shù)據(jù)量很大，因此需要一種在無任何晴天參考視頻序列的情況下，能對霧天監(jiān)控視頻序列進行快速去霧和準確識別運動目標的系統(tǒng)裝置和處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的去霧方法和目標識別方法以及相關系統(tǒng)裝置， 能實現(xiàn)霧天視頻快速去霧并準確提取更多的運動目標細節(jié)，對霧天條件下的視頻監(jiān)控圖像目標識別具有重要意義，而且還具有良好的可移植性，從而實現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現(xiàn)霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測裝置，其特征在于，它包括攝像裝置，所述攝像裝置為用于獲取監(jiān)控現(xiàn)場真實圖像的攝像頭或攝像機，通過視頻電纜連接至圖像采集裝置；圖像采集裝置，所述圖像采集裝置為將圖像轉(zhuǎn)換成一定格式的數(shù)據(jù)流的圖像采集卡或圖像轉(zhuǎn)換芯片，通過PCI接口或656接口與圖像分析處理裝置連接；圖像分析處理裝置，所述圖像分析處理裝置為用于完成圖像算法實現(xiàn)的PC機、服務器或嵌入式CPU，包含用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜CI接口或656接口。霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包括如下步驟(I)對霧天條件下的監(jiān)控視頻圖像進行去霧處理；(2)對去霧處理完畢后的監(jiān)控視頻圖像進行運動目標檢測。3.根據(jù)權利要求2所述的霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測方法，其特征在于，所述步驟(I)的具體流程如下I)獲取霧天條件下的視頻監(jiān)控圖像，并對視頻序列進行抽幀處理；2)對每一幀視頻監(jiān)控圖像建立大氣衰減模型，估算視頻監(jiān)控圖像的黑色通道，并求得整體大氣光；3)將視頻監(jiān)控圖像變換至YCbCr空間，對亮度分量進行多尺度Retinex變換，從而求得反亮度圖，然后采用雙邊濾波器對反亮度圖進行優(yōu)化得到傳輸圖；4)根據(jù)大氣衰減模型，由原視頻監(jiān)控圖像、整體大氣光和傳輸圖求得去霧后的圖像。4.根據(jù)權利要求2所述的霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測方法，其特征在于，所述步驟(2)的具體流程如下a.抽取連續(xù)三幀去霧處理完畢的視頻監(jiān)控圖像；b.對抽取的視頻監(jiān)控圖像進行兩兩差分運算獲取差分圖像；c.對差分圖像進行進行自適應閾值分割處理，獲得運動目標區(qū)域；d.對運動目標區(qū)域進行二值化處理和形態(tài)學濾波；e.對后續(xù)的視頻圖像序列繼續(xù)循環(huán)檢測運動目標，從而實現(xiàn)霧天視頻監(jiān)控的智能化去霧和運動目標檢測。本發(fā)明提出了一種霧天條件下視頻監(jiān)控圖像去霧和目標檢測的方法和裝置，在去霧處理方法中，利用雙邊濾波的非迭代性和快速保邊性估計傳輸圖，從而有效提高了去霧運算速度；對運動目標檢測中采用了三幀間差法結(jié)合自適應閾值分割，實現(xiàn)了霧天視頻監(jiān)控運動目標的檢測中。該發(fā)明不需借助任何參考視頻，能自動有效地實現(xiàn)霧天監(jiān)控視頻圖像的運動目標檢測，將具備廣闊的應用前景。


圖I為本發(fā)明所述的檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明所述的去霧預處理步驟的流程示意圖。
圖3為本發(fā)明所述的運動目標檢測步驟的流程示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進一步闡述本發(fā)明。如圖I所示，本發(fā)明所述的霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測裝置，包括
攝像裝置部分，是指攝像頭、攝像機等圖像采集探頭，完成監(jiān)控現(xiàn)場真實圖像的獲??；圖像采集裝置，是指圖像采集卡、圖像轉(zhuǎn)換芯片等部件，將圖像轉(zhuǎn)換成一定格式的數(shù)據(jù)流；圖像分析處理裝置，是指PC機、服務器、嵌入式CPU等設備，完成圖像算法的實現(xiàn)。攝像裝置采集現(xiàn)場模擬圖像，通過視頻電纜連接至圖像采集裝置，其功能是將模擬圖像傳輸至圖像采集裝置，由圖像采集裝置將模擬圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，PC機或嵌入式 CPU通過PCI接口或656接口將圖像數(shù)據(jù)讀入圖像分析處理模塊進行處理，再對圖像數(shù)據(jù)進行算法處理從而實現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明的所述的霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測方法，包括去霧預處理步驟和運動目標檢測步驟，其中I)去霧處理步驟如圖2所示，首先建立霧天成像模型。在霧天條件下，景物的成像機制主要有2種
(I)景物光通過大氣傳送到攝像機過程中的光線衰減機制；(2)大氣中的粒子對環(huán)境光的散射。霧天視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集的圖像可以表示為
權利要求
1.霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測裝置，其特征在于，它包括攝像裝置，所述攝像裝置為用于獲取監(jiān)控現(xiàn)場真實圖像的攝像頭或攝像機，通過視頻電纜連接至圖像采集裝置；圖像采集裝置，所述圖像采集裝置為將圖像轉(zhuǎn)換成一定格式的數(shù)據(jù)流的圖像采集卡或圖像轉(zhuǎn)換芯片，通過PCI接口或656接口與圖像分析處理裝置連接；圖像分析處理裝置，所述圖像分析處理裝置為用于完成圖像算法實現(xiàn)的PC機、服務器或嵌入式CPU，包含用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜CI接口或656接口。
2.霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包括如下步驟(1)對霧天條件下的監(jiān)控視頻圖像進行去霧處理；(2)對去霧處理完畢后的監(jiān)控視頻圖像進行運動目標檢測。
3.根據(jù)權利要求2所述的霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測方法，其特征在于，所述步驟(I)的具體流程如下1)獲取霧天條件下的視頻監(jiān)控圖像，并對視頻序列進行抽幀處理；2)對每一幀視頻監(jiān)控圖像建立大氣衰減模型，估算視頻監(jiān)控圖像的黑色通道，并求得整體大氣光；3)將視頻監(jiān)控圖像變換至YCbCr空間，對亮度分量進行多尺度Retinex變換，從而求得反亮度圖，然后采用雙邊濾波器對反亮度圖進行優(yōu)化得到傳輸圖；4)根據(jù)大氣衰減模型，由原視頻監(jiān)控圖像、整體大氣光和傳輸圖求得去霧后的圖像。4.根據(jù)權利要求2所述的霧天條件下視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測方法，其特征在于，所述步驟(2)的具體流程如下a.抽取連續(xù)三幀去霧處理完畢的視頻監(jiān)控圖像；
b.對抽取的視頻監(jiān)控圖像進行兩兩差分運算獲取差分圖像；c.對差分圖像進行進行自適應閾值分割處理，獲得運動目標區(qū)域；d.對運動目標區(qū)域進行二值化處理和形態(tài)學濾波；e.對后續(xù)的視頻圖像序列繼續(xù)循環(huán)檢測運動目標，從而實現(xiàn)霧天視頻監(jiān)控的智能化去霧和運動目標檢測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于霧天條件下的視頻監(jiān)控圖像運動目標的檢測裝置和方法，所述裝置包括攝像裝置、圖像采集裝置和圖像分析處理裝置，所述方法包括去霧預處理方法和運動目標檢測方法。本發(fā)明所述的去霧預處理方法中，利用雙邊濾波的非迭代性和快速保邊性估計傳輸圖，從而有效提高了去霧運算速度；對運動目標檢測中采用了三幀間差法結(jié)合自適應閾值分割，實現(xiàn)了霧天視頻監(jiān)控運動目標的檢測中。該發(fā)明不需借助任何參考視頻，能自動有效地實現(xiàn)霧天監(jiān)控視頻圖像的運動目標檢測，將具備廣闊的應用前景。
文檔編號H04N7/18GK102609704SQ20121008151
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2012年3月23日
發(fā)明者張璐, 徐好, 查凱龍, 武楠, 王雨, 陳淑榮 申請人:上海海事大學