基于圖像傳感技術的圖像信號處理

范鑫鑫 宋欣桐 張 悅

東北農業大學電氣與信息學院

基于圖像傳感技術的圖像信號處理

范鑫鑫 宋欣桐 張 悅

東北農業大學電氣與信息學院

隨著計算機技術的快速發展，圖像處理技術也隨之興起，并且在很多領域都得到了重要的應用，尤其是在安防領域圖像信號處理技術的研究受到人們的高度重視。我們平時熟悉的視頻監控系統等全數字圖像的信號處理設備會受到外界因素的影響而導致圖像質量較差，例如天氣因素，或者是系統自身的問題，都會使圖像處理的效果降低，本文基于圖像傳感技術對圖像信號的處理進行間接，提出合理的建議。

圖像傳感技術；圖像信號；處理；建議

在計算機技術與網絡技術雙重支持下，當前視頻監控系統已經發展成為基于IP網絡的全數字監控時代，買入了第三代全數字網絡視頻監控時代。產品以IPC和NVR為主，但是在實際使用中這些數字產品出現了一些弊端，尤其是外界天氣因素的對數字產品的影響是非常嚴重的，雷雨、大風等天氣外加監控系統自身的技術限制導致圖像的質量不穩定，因此在安防取證或者是識別等方面都不能達到預期的效果，系統無法正常使用。對此很多企業或者是高校都提出了解決的辦法，并且應用效果良好。

一、基本功能分析

（一）自動曝光技術

在拍照時經常會遇到場景過度的情況，將會對成像畫面的美觀性帶來不良的影響，并且對于真實成像的效果也有消極效果。自動曝光技術可以有效的解決場景過度的問題，它的原理是利用一種特定的算法，先統計好已經拍攝完成的圖像，之后以此為依據判斷拍攝時是否有光強烈變化的情況發生，最后在對曝光時間和增益的大小做出精確的調整。由于自動曝光技術可以適用于各種光強的改變，所以應用非常廣泛。

（二）噪聲去除技術

噪聲是影響圖像質量的主要因素，所以一直都是圖像信號處理技術關注的重點內容，噪聲的主要來源就是在獲取和傳輸信號的過程中，所以想要去除噪聲必須要將來源明確之后再制定合理地去除方法。在實際運行時圖像傳感器會受到多方面因素的影響，因此圖像信號的獲取和傳輸都會產生噪聲，噪聲不但會對畫面整體性有影響，嚴重時還會導致畫面丟失，所以為了保證圖像質量進行去噪聲處理是及其必要的。傳統的空間去噪聲法分為均值濾波和中值濾波兩種，他們都各有優缺點，均值濾波可以去除平滑的噪聲，但是對邊緣的畫質卻會產生影響，使用較小的滑窗可以解決這個問題；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模式的雙邊自適應濾波器既可以做到濾出噪聲，又可以保證圖像中細節的完整。

（三）自動聚焦控制技術

自動聚焦控制技術是數字圖像處理的重要技術，在照相機、攝像機等精密儀器中都有應用，視頻序列的自動聚焦除了要針對運行的圖像還要保證輸出的圖像符合人眼的觀察特征。但是實際中視頻序列的場景和內容都是變化的，所在當場景快速移動時聚焦會非常困難，有時候還會聚焦失敗，因此為了增強聚焦的可靠性必須保證視頻聚焦算法足夠優秀。首先，在聚焦的過程中要保證聚焦收斂的速度足夠快且準確，圖像的清晰度要呈現單向變化；另外，在收斂清晰點并且圖像也清晰之后，圖像便不會再虛晃，進而保證圖像的清晰度。

二、特性功能分析

（一）寬動態算法

在強烈的對比下為了讓攝像機看到影響的特色，可以利用寬動態技術，嚴格來說寬動態算法有兩種，一種是通過算法將寬動態圖像的原始數據壓縮至低動態范圍，在這一過程中要保證圖像對比度的清晰；第二種是通過算法將原本低動態的范圍圖像提升其中的細節和清晰程度。所以第一種算法處理的是原始數據，第二種算法處理的是來自低動態范圍的圖像數據。通俗來講寬動態算法的原理就是在低光照區域采用長曝光的方式，在強光下采用短曝光的方式，之后通過相關算法合成長曝光和短曝光的數據，用寬動態算法得到的圖像既能保存暗處的細節，明亮處又不會過爆。

（二）3D數字降噪算法

視頻圖像的降噪處理是非常重要的，當前時域視頻圖像降噪算法與傳統的空間降噪相比要具有邊緣和細節方面的優勢，針對這一原理提出3D降噪算法，是一種時域與空間相互結合的算法，幀間圖像具有很強的相關性，在對搜索到的匹配塊進行運動強度檢測時，針對運動情況選擇適當的方法，如果運動強度過大則對當前塊進行空間域濾波，如果運動強度較小則采用時域濾波。這種時域與空間域相結合的方法可以達到有效消除視頻圖像中噪點的目的，進而得到圖像細節信息清晰質量較高的圖像。

（三）實時視頻透霧算法

視頻中的霧氣對于圖像畫質的影響是不容忽視的，運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使視頻圖像的質量明顯降低，尤其是在霧霾的天氣中圖像的色彩十分暗淡，對比度也很低，很多圖像中重要的細節無法清晰的表現出來，霧透算法在改變畫質方面有兩種算法，第一是非模型的圖像增強技術，這種技術不僅提高了對比度而且還有利于滿足視覺要求；第二種算法是基于模型的圖像復原方法，要求找到圖像退化的根本原因，并且進行建模，最后用逆向處理的方式復原圖像。運用增強的方法進行圖像的霧透處理，可以得到清晰的圖像。

三、結語

圖像信號處理技術已經被應用到多個行業之中，盡管在很多方面都有應用并且也取得了不錯的效果，但是實際中卻存在一些問題，由于其自身的原因和外界因素給圖像的畫質造成了不良影響。圖像信號處理的自動曝光算法、噪聲去除算法以及自動聚焦控制算法都屬于基本功能，寬動態算法、3D數字降噪算法以及實時視頻透霧算法屬于特性功能，想要得到清晰的畫質就必須保證技術和措施都符合要求。

［1］鄧尚偉.圖像傳感技術中圖像信號的處理.2015，第2期.