一種圖像監測處理裝置

王 敏，周樹道，黃 峰

（解放軍理工大學 氣象海洋學院，江蘇 南京 211101）

一種圖像監測處理裝置

王 敏，周樹道，黃 峰

（解放軍理工大學 氣象海洋學院，江蘇 南京 211101）

設計了一種薄霧天氣環境下的圖像監測處理裝置，本裝置可對采集到的圖像進行是否需要去霧的判別，以及對需要去霧的圖像進行去霧處理，并最終得到視覺效果優異的圖像，同時由于本裝置設置了圖像存儲模塊，可對圖像信息進行存儲管理，進一步優化了系統的處理時效，且具有結構簡單、易實現等優點。

圖像去霧；大氣散射模型；DSP； 無線通信；顏色恢復

目前圖像采集監控技術已經越來越多的應用于各種領域，但在薄霧天氣影響下，大氣能見度降低，攝取的彩色圖像也將受到不同程度的影響而退化，如：亮度低，對比度下降，動態范圍很窄，細節分辨不清；自然景物色彩不鮮明，飽和度降低，圖像變灰，甚至產生顏色偏移等[1]。這種圖像的退化給人們提取圖像中的信息帶來了很大的不便，特別在軍事、交通和監控等領域，在使用此類低清晰度圖像時，將給監控工作、交通、管理、軍事管理等相應工作帶來很大困難。

針對現有技術中有霧天氣對圖像監測工作造成影響的問題，本文設計了一種圖像監測處理裝置，其能夠根據需要對圖像進行如去霧處理等操作，從而得到清晰的圖像用于顯示或者后續相關處理。該裝置具有結構簡單、功能齊全、成本較低、易實現、處理算法較先進等優點，為軍事交通安全領域提供有效實用的參考技術。

1 去霧技術分類

目前對于霧天圖像的去除復原方法,按照去霧方法的相似性,可以分為基于圖像處理的增強方法和基于物理模型的復員方法,如圖1所示。基于物理模型的方法利用大氣散射模型，通過求解圖像降質過程的逆過程來恢復清晰圖像[2]。基于圖像處理的增強方法并不分析天氣因素造成圖像降質的物理成因，該方法通過各種圖像處理方法根據視覺感受改善圖像質量[3]。

圖1 主要去霧方法分類Fig. 1 Main method of defogging classification

2 裝置結構及功能

本文設計的一種圖像監測處理裝置，由圖像采集模塊、圖像預處理模塊、圖像顯示模塊、通信模塊和圖像去霧處理模塊等組成，如圖2所示。本裝置可對采集到的圖像進行是否需要去霧的判別，以及對需要去霧的圖像進行去霧處理，并最終得到視覺效果優異的圖像，便于軍事、交通等領域的監控以及管理，可提高管理效率。同時由于本裝置設置了圖像存儲模塊，可對圖像信息進行存儲管理，進一步優化了系統的處理時效，且具有結構簡單、易實現等優點。

圖2 本裝置結構框圖Fig. 2 Device structure diagram

其中，圖像采集模塊采集圖像信息，并將采集到的圖像信息輸出至圖像預處理模塊，采用現有的攝像機或攝像頭等；圖像預處理模塊對圖像進行預處理，以判斷圖像是否有霧，并將預處理后的圖像信息輸出至通信模塊，采用DSP實現；

通信模塊將接收到的無霧的圖像信息輸出至圖像顯示模塊以顯示圖像；將接收到的有霧的圖像信息輸出至圖像去霧處理模塊，采用無線通信方式；

圖像去霧處理模塊對有霧的圖像信息進行去霧處理，然后將去霧處理后的圖像信息通過通信模塊發送至圖像顯示模塊以顯示圖像，采用計算機實現。

為了便于非實時的提取圖像信息，本裝置還包括圖像存儲模塊，通信模塊還輸出無霧以及經去霧處理的圖像至圖像存儲模塊以存儲圖像信息。

3 具體實現方式

圖3 本文裝置具體實現框圖Fig. 3 Specific realization diagram

如圖3所示，本裝置中，圖像采集模塊可采用現有的攝像機或攝像頭等；通信模塊可為現有的無線通信模塊，利用現有無線通信技術實現；圖像預處理模塊采用DSP實現，其可利用現有技術對接收到的圖像信息進行清晰度的處理，即計算圖像對比度和亮度；圖像預處理模塊中設有對比度和亮度的閾值，若計算結果低于閾值，則該圖像需要進行去霧復原處理[4]。然后通過通信模塊輸出至圖像去霧處理模塊；若高于閾值，不需要進行去霧處理，則通過通信模塊輸入圖像存儲模塊和圖像顯示模塊直接存儲和顯示，提高實效。圖像去霧處理模塊采用計算機實現，其接收從無線通信模塊發送來的需去霧處理的圖像，然后利用現有圖像去霧技術進行去霧處理，如經過彩色空間轉換、小波域去霧和顏色恢復[5]等步驟，彩色空間轉換單元將彩色圖像從RGB顏色空間轉到HSI空間；小波域去霧單元完成對HSI空間亮度I分量中霧信息的去除功能；顏色恢復單元對前一環節得到的去霧圖像進行顏色恢復，以得到色彩分明的高視覺效果圖像[6]。

經過去霧和顏色恢復后的圖像信息反向傳輸，通過通信模塊傳輸至圖像存儲模塊和圖像顯示模塊進行實時顯示，同時數據存儲功能方便日后數據的提取。

4 結 論

文中針對有霧天氣造成圖像模糊等質量下降對交通等監測工作造成影響的問題，設計了一種能達到去除圖像中薄霧進而獲得清晰圖像的圖像監測處理裝置，還可將無霧以及經去霧處理的圖像無線輸出并存儲圖像信息。

[1] 周樹道,邵嘯, 朱濤,等.薄霧影響下的退化彩色圖像處理方法[J].解放軍理工大學學報:自然科學版,2008(4) :142 -145.

ZHOU Shu-dao,SHAO Xiao,ZHU Tao,et al. Processing method research of color image degraded by fog[J].Journa1 of PLA University of Science and Technology, 2008(4):142 -145.

[2] 郭璠, 蔡自興, 謝斌,等.圖像去霧技術研究綜述與展望[J].計算機應用,2010,30(9):2417-2421.

GUO Fan,CAI ZI-xing,XIE Bin,et al.Review and Prospect of image dehazing techiques[J].Journal of Computer Application,2010,30(9):2417-2421.

[3] 禹晶,徐東彬, 廖慶敏.圖像去霧技術研究進展[J].中國圖像圖形學報,2011,16(9):1561-1576.

YU Jing,XU Dong-bin,LIAO Qing-min.Image defogging:a survey[J].Journa1 of Image and Graphics,2011,16(9):1561-1576.

[4] Narasimhan S G,Nayer S K.Constrast restoration of weather degraded images[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,2003,25( 6):713-724.

[5] Jobson D J,Rahman Z,Woodell G A.A multiscale retinex for bridging the gap between color images and the human observation of scenes[J].IEEE Transactions on Image Processing,1997,6(7) : 965-976.

[6] 周樹道,王敏,黃峰,等. 基于亮度小波變換和顏色改善的彩色圖像去霧研究[J].哈爾濱理工大學學報,2011,16(4):59-62.

ZHOU Shu-dao,WANG Min, HUANG Feng, et al.Color image defogging based on intensity wavelet transform and color improvement[J].Journal of Harbin University of Science and Technology, 2011,16(4):59-62.

An image monitoring processing device

WANG Min, ZHOU Shu-dao, HUANG Feng
（ Institute of Meteorology and Oceanography, PLA University of Science and Technology, Nanjing 211101, China）

An image monitoring processing device under a mist weather environment is designed, distinguishes whether need to defog and obtains the excellent visual images eventually, at the same time as the image storage module of this device, which can store and manage the image information, optimizes the system's processing timeliness, structure is simple and easy to implement.

image defogging; atmospheric scattering model; DSP; wireless communication; colors recovery

TP391

A

1674-6236(2014)03-0181-02

2013–06–08 稿件編號：201306061

國家自然科學基金(41301370)

王 敏(1983—)，女，陜西咸陽人，碩士，講師。研究方向：電子技術、信號處理。