基于圖像傳感技術(shù)的圖像信號(hào)處理

范鑫鑫 宋欣桐 張悅

【摘要】隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，圖像處理技術(shù)也隨之興起，并且在很多領(lǐng)域都得到了重要的應(yīng)用，尤其是在安防領(lǐng)域圖像信號(hào)處理技術(shù)的研究受到人們的高度重視。我們平時(shí)熟悉的視頻監(jiān)控系統(tǒng)等全數(shù)字圖像的信號(hào)處理設(shè)備會(huì)受到外界因素的影響而導(dǎo)致圖像質(zhì)量較差，例如天氣因素，或者是系統(tǒng)自身的問(wèn)題，都會(huì)使圖像處理的效果降低，本文基于圖像傳感技術(shù)對(duì)圖像信號(hào)的處理進(jìn)行間接，提出合理的建議。

【關(guān)鍵詞】圖像傳感技術(shù)；圖像信號(hào)；處理；建議

在計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)雙重支持下，當(dāng)前視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為基于IP網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字監(jiān)控時(shí)代，買(mǎi)入了第三代全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時(shí)代。產(chǎn)品以IPC和NVR為主，但是在實(shí)際使用中這些數(shù)字產(chǎn)品出現(xiàn)了一些弊端，尤其是外界天氣因素的對(duì)數(shù)字產(chǎn)品的影響是非常嚴(yán)重的，雷雨、大風(fēng)等天氣外加監(jiān)控系統(tǒng)自身的技術(shù)限制導(dǎo)致圖像的質(zhì)量不穩(wěn)定，因此在安防取證或者是識(shí)別等方面都不能達(dá)到預(yù)期的效果，系統(tǒng)無(wú)法正常使用。對(duì)此很多企業(yè)或者是高校都提出了解決的辦法，并且應(yīng)用效果良好。

一、基本功能分析

（一）自動(dòng)曝光技術(shù)

在拍照時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到場(chǎng)景過(guò)度的情況，將會(huì)對(duì)成像畫(huà)面的美觀性帶來(lái)不良的影響，并且對(duì)于真實(shí)成像的效果也有消極效果。自動(dòng)曝光技術(shù)可以有效的解決場(chǎng)景過(guò)度的問(wèn)題，它的原理是利用一種特定的算法，先統(tǒng)計(jì)好已經(jīng)拍攝完成的圖像，之后以此為依據(jù)判斷拍攝時(shí)是否有光強(qiáng)烈變化的情況發(fā)生，最后在對(duì)曝光時(shí)間和增益的大小做出精確的調(diào)整。由于自動(dòng)曝光技術(shù)可以適用于各種光強(qiáng)的改變，所以應(yīng)用非常廣泛。

（二）噪聲去除技術(shù)

噪聲是影響圖像質(zhì)量的主要因素，所以一直都是圖像信號(hào)處理技術(shù)關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，噪聲的主要來(lái)源就是在獲取和傳輸信號(hào)的過(guò)程中，所以想要去除噪聲必須要將來(lái)源明確之后再制定合理地去除方法。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)圖像傳感器會(huì)受到多方面因素的影響，因此圖像信號(hào)的獲取和傳輸都會(huì)產(chǎn)生噪聲，噪聲不但會(huì)對(duì)畫(huà)面整體性有影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致畫(huà)面丟失，所以為了保證圖像質(zhì)量進(jìn)行去噪聲處理是及其必要的。傳統(tǒng)的空間去噪聲法分為均值濾波和中值濾波兩種，他們都各有優(yōu)缺點(diǎn)，均值濾波可以去除平滑的噪聲，但是對(duì)邊緣的畫(huà)質(zhì)卻會(huì)產(chǎn)生影響，使用較小的滑窗可以解決這個(gè)問(wèn)題；中值濾波所使用的滑窗中心像素是所有像素的中間值，這種方式也會(huì)造成邊緣模糊和丟失較小的線性特征。目前一種基于bayer模式的雙邊自適應(yīng)濾波器既可以做到濾出噪聲，又可以保證圖像中細(xì)節(jié)的完整。

（三）自動(dòng)聚焦控制技術(shù)

自動(dòng)聚焦控制技術(shù)是數(shù)字圖像處理的重要技術(shù)，在照相機(jī)、攝像機(jī)等精密儀器中都有應(yīng)用，視頻序列的自動(dòng)聚焦除了要針對(duì)運(yùn)行的圖像還要保證輸出的圖像符合人眼的觀察特征。但是實(shí)際中視頻序列的場(chǎng)景和內(nèi)容都是變化的，所在當(dāng)場(chǎng)景快速移動(dòng)時(shí)聚焦會(huì)非常困難，有時(shí)候還會(huì)聚焦失敗，因此為了增強(qiáng)聚焦的可靠性必須保證視頻聚焦算法足夠優(yōu)秀。首先，在聚焦的過(guò)程中要保證聚焦收斂的速度足夠快且準(zhǔn)確，圖像的清晰度要呈現(xiàn)單向變化；另外，在收斂清晰點(diǎn)并且圖像也清晰之后，圖像便不會(huì)再虛晃，進(jìn)而保證圖像的清晰度。

二、特性功能分析

（一）寬動(dòng)態(tài)算法

在強(qiáng)烈的對(duì)比下為了讓攝像機(jī)看到影響的特色，可以利用寬動(dòng)態(tài)技術(shù)，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)寬動(dòng)態(tài)算法有兩種，一種是通過(guò)算法將寬動(dòng)態(tài)圖像的原始數(shù)據(jù)壓縮至低動(dòng)態(tài)范圍，在這一過(guò)程中要保證圖像對(duì)比度的清晰；第二種是通過(guò)算法將原本低動(dòng)態(tài)的范圍圖像提升其中的細(xì)節(jié)和清晰程度。所以第一種算法處理的是原始數(shù)據(jù)，第二種算法處理的是來(lái)自低動(dòng)態(tài)范圍的圖像數(shù)據(jù)。通俗來(lái)講寬動(dòng)態(tài)算法的原理就是在低光照區(qū)域采用長(zhǎng)曝光的方式，在強(qiáng)光下采用短曝光的方式，之后通過(guò)相關(guān)算法合成長(zhǎng)曝光和短曝光的數(shù)據(jù)，用寬動(dòng)態(tài)算法得到的圖像既能保存暗處的細(xì)節(jié)，明亮處又不會(huì)過(guò)爆。

（二）3D數(shù)字降噪算法

視頻圖像的降噪處理是非常重要的，當(dāng)前時(shí)域視頻圖像降噪算法與傳統(tǒng)的空間降噪相比要具有邊緣和細(xì)節(jié)方面的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)這一原理提出3D降噪算法，是一種時(shí)域與空間相互結(jié)合的算法，幀間圖像具有很強(qiáng)的相關(guān)性，在對(duì)搜索到的匹配塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)，針對(duì)運(yùn)動(dòng)情況選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎ绻\(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大則對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行空間域?yàn)V波，如果運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較小則采用時(shí)域?yàn)V波。這種時(shí)域與空間域相結(jié)合的方法可以達(dá)到有效消除視頻圖像中噪點(diǎn)的目的，進(jìn)而得到圖像細(xì)節(jié)信息清晰質(zhì)量較高的圖像。

（三）實(shí)時(shí)視頻透霧算法

視頻中的霧氣對(duì)于圖像畫(huà)質(zhì)的影響是不容忽視的，運(yùn)用霧透算法去除視頻中的霧氣是非常有效的。空氣中的霧滴或者是空氣中的小顆粒會(huì)使視頻圖像的質(zhì)量明顯降低，尤其是在霧霾的天氣中圖像的色彩十分暗淡，對(duì)比度也很低，很多圖像中重要的細(xì)節(jié)無(wú)法清晰的表現(xiàn)出來(lái)，霧透算法在改變畫(huà)質(zhì)方面有兩種算法，第一是非模型的圖像增強(qiáng)技術(shù)，這種技術(shù)不僅提高了對(duì)比度而且還有利于滿足視覺(jué)要求；第二種算法是基于模型的圖像復(fù)原方法，要求找到圖像退化的根本原因，并且進(jìn)行建模，最后用逆向處理的方式復(fù)原圖像。運(yùn)用增強(qiáng)的方法進(jìn)行圖像的霧透處理，可以得到清晰的圖像。

三、結(jié)語(yǔ)

圖像信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到多個(gè)行業(yè)之中，盡管在很多方面都有應(yīng)用并且也取得了不錯(cuò)的效果，但是實(shí)際中卻存在一些問(wèn)題，由于其自身的原因和外界因素給圖像的畫(huà)質(zhì)造成了不良影響。圖像信號(hào)處理的自動(dòng)曝光算法、噪聲去除算法以及自動(dòng)聚焦控制算法都屬于基本功能，寬動(dòng)態(tài)算法、3D數(shù)字降噪算法以及實(shí)時(shí)視頻透霧算法屬于特性功能，想要得到清晰的畫(huà)質(zhì)就必須保證技術(shù)和措施都符合要求。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧尚偉.圖像傳感技術(shù)中圖像信號(hào)的處理.2015，第2期.