王 敏，周樹道，黃 峰

（解放軍理工大學(xué) 氣象海洋學(xué)院，江蘇 南京 211101）

一種圖像監(jiān)測處理裝置

王 敏，周樹道，黃 峰

（解放軍理工大學(xué) 氣象海洋學(xué)院，江蘇 南京 211101）

設(shè)計(jì)了一種薄霧天氣環(huán)境下的圖像監(jiān)測處理裝置，本裝置可對采集到的圖像進(jìn)行是否需要去霧的判別，以及對需要去霧的圖像進(jìn)行去霧處理，并最終得到視覺效果優(yōu)異的圖像，同時由于本裝置設(shè)置了圖像存儲模塊，可對圖像信息進(jìn)行存儲管理，進(jìn)一步優(yōu)化了系統(tǒng)的處理時效，且具有結(jié)構(gòu)簡單、易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。

圖像去霧；大氣散射模型；DSP； 無線通信；顏色恢復(fù)

目前圖像采集監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于各種領(lǐng)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(tài)范圍很窄，細(xì)節(jié)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(chǎn)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(jiān)控等領(lǐng)域，在使用此類低清晰度圖像時，將給監(jiān)控工作、交通、管理、軍事管理等相應(yīng)工作帶來很大困難。

針對現(xiàn)有技術(shù)中有霧天氣對圖像監(jiān)測工作造成影響的問題，本文設(shè)計(jì)了一種圖像監(jiān)測處理裝置，其能夠根據(jù)需要對圖像進(jìn)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(xù)相關(guān)處理。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、成本較低、易實(shí)現(xiàn)、處理算法較先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，為軍事交通安全領(lǐng)域提供有效實(shí)用的參考技術(shù)。

1 去霧技術(shù)分類

目前對于霧天圖像的去除復(fù)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(qiáng)方法和基于物理模型的復(fù)員方法,如圖1所示?；谖锢砟Ｐ偷姆椒ɡ么髿馍⑸淠Ｐ?，通過求解圖像降質(zhì)過程的逆過程來恢復(fù)清晰圖像[2]。基于圖像處理的增強(qiáng)方法并不分析天氣因素造成圖像降質(zhì)的物理成因，該方法通過各種圖像處理方法根據(jù)視覺感受改善圖像質(zhì)量[3]。

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

2 裝置結(jié)構(gòu)及功能

本文設(shè)計(jì)的一種圖像監(jiān)測處理裝置，由圖像采集模塊、圖像預(yù)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(jìn)行是否需要去霧的判別，以及對需要去霧的圖像進(jìn)行去霧處理，并最終得到視覺效果優(yōu)異的圖像，便于軍事、交通等領(lǐng)域的監(jiān)控以及管理，可提高管理效率。同時由于本裝置設(shè)置了圖像存儲模塊，可對圖像信息進(jìn)行存儲管理，進(jìn)一步優(yōu)化了系統(tǒng)的處理時效，且具有結(jié)構(gòu)簡單、易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。

圖2 本裝置結(jié)構(gòu)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(yù)處理模塊，采用現(xiàn)有的攝像機(jī)或攝像頭等；圖像預(yù)處理模塊對圖像進(jìn)行預(yù)處理，以判斷圖像是否有霧，并將預(yù)處理后的圖像信息輸出至通信模塊，采用DSP實(shí)現(xiàn)；

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(jìn)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(fā)送至圖像顯示模塊以顯示圖像，采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

為了便于非實(shí)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(jīng)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(shí)現(xiàn)方式

圖3 本文裝置具體實(shí)現(xiàn)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(xiàn)有的攝像機(jī)或攝像頭等；通信模塊可為現(xiàn)有的無線通信模塊，利用現(xiàn)有無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)；圖像預(yù)處理模塊采用DSP實(shí)現(xiàn)，其可利用現(xiàn)有技術(shù)對接收到的圖像信息進(jìn)行清晰度的處理，即計(jì)算圖像對比度和亮度；圖像預(yù)處理模塊中設(shè)有對比度和亮度的閾值，若計(jì)算結(jié)果低于閾值，則該圖像需要進(jìn)行去霧復(fù)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(jìn)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(shí)效。圖像去霧處理模塊采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，其接收從無線通信模塊發(fā)送來的需去霧處理的圖像，然后利用現(xiàn)有圖像去霧技術(shù)進(jìn)行去霧處理，如經(jīng)過彩色空間轉(zhuǎn)換、小波域去霧和顏色恢復(fù)[5]等步驟，彩色空間轉(zhuǎn)換單元將彩色圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)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(fù)單元對前一環(huán)節(jié)得到的去霧圖像進(jìn)行顏色恢復(fù)，以得到色彩分明的高視覺效果圖像[6]。

經(jīng)過去霧和顏色恢復(fù)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(jìn)行實(shí)時顯示，同時數(shù)據(jù)存儲功能方便日后數(shù)據(jù)的提取。

4 結(jié) 論

文中針對有霧天氣造成圖像模糊等質(zhì)量下降對交通等監(jiān)測工作造成影響的問題，設(shè)計(jì)了一種能達(dá)到去除圖像中薄霧進(jìn)而獲得清晰圖像的圖像監(jiān)測處理裝置，還可將無霧以及經(jīng)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(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2008(4) :142 -145.

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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(xué)基金(41301370)

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