范鑫鑫 宋欣桐 張 悅

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣與信息學(xué)院

基于圖像傳感技術(shù)的圖像信號處理

范鑫鑫 宋欣桐 張 悅

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣與信息學(xué)院

隨著計算機技術(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)域圖像信號處理技術(shù)的研究受到人們的高度重視。我們平時熟悉的視頻監(jiān)控系統(tǒng)等全數(shù)字圖像的信號處理設(shè)備會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)自身的問題，都會使圖像處理的效果降低，本文基于圖像傳感技術(shù)對圖像信號的處理進(jìn)行間接，提出合理的建議。

圖像傳感技術(shù)；圖像信號；處理；建議

在計算機技術(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)控時代，買入了第三代全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時代。產(chǎn)品以IPC和NVR為主，但是在實際使用中這些數(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別等方面都不能達(dá)到預(yù)期的效果，系統(tǒng)無法正常使用。對此很多企業(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）自動曝光技術(shù)

在拍照時經(jīng)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(shù)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(tǒng)計好已經(jīng)拍攝完成的圖像，之后以此為依據(jù)判斷拍攝時是否有光強烈變化的情況發(fā)生，最后在對曝光時間和增益的大小做出精確的調(diào)整。由于自動曝光技術(shù)可以適用于各種光強的改變，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處理技術(shù)關(guān)注的重點內(nèi)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(chǎn)生噪聲，噪聲不但會對畫面整體性有影響，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致畫面丟失，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，均值濾波可以去除平滑的噪聲，但是對邊緣的畫質(zhì)卻會產(chǎn)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(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）自動聚焦控制技術(shù)

自動聚焦控制技術(shù)是數(shù)字圖像處理的重要技術(shù)，在照相機、攝像機等精密儀器中都有應(yīng)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(nèi)容都是變化的，所在當(dāng)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(yōu)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(zhǔn)確，圖像的清晰度要呈現(xiàn)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(jìn)而保證圖像的清晰度。

二、特性功能分析

（一）寬動態(tài)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(tài)技術(shù)，嚴(yán)格來說寬動態(tài)算法有兩種，一種是通過算法將寬動態(tài)圖像的原始數(shù)據(jù)壓縮至低動態(tài)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(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自低動態(tài)范圍的圖像數(shù)據(jù)。通俗來講寬動態(tài)算法的原理就是在低光照區(qū)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(guān)算法合成長曝光和短曝光的數(shù)據(jù)，用寬動態(tài)算法得到的圖像既能保存暗處的細(xì)節(jié)，明亮處又不會過爆。

（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，針對這一原理提出3D降噪算法，是一種時域與空間相互結(jié)合的算法，幀間圖像具有很強的相關(guān)性，在對搜索到的匹配塊進(jìn)行運動強度檢測時，針對運動情況選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎ绻\動強度過大則對當(dāng)前塊進(jìn)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(jié)合的方法可以達(dá)到有效消除視頻圖像中噪點的目的，進(jìn)而得到圖像細(xì)節(jié)信息清晰質(zhì)量較高的圖像。

（三）實時視頻透霧算法

視頻中的霧氣對于圖像畫質(zhì)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?？諝庵械撵F滴或者是空氣中的小顆粒會使視頻圖像的質(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，對比度也很低，很多圖像中重要的細(xì)節(jié)無法清晰的表現(xiàn)出來，霧透算法在改變畫質(zhì)方面有兩種算法，第一是非模型的圖像增強技術(shù)，這種技術(shù)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(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。運用增強的方法進(jìn)行圖像的霧透處理，可以得到清晰的圖像。

三、結(jié)語

圖像信號處理技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到多個行業(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(zhì)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(tài)算法、3D數(shù)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(zhì)就必須保證技術(shù)和措施都符合要求。

［1］鄧尚偉.圖像傳感技術(shù)中圖像信號的處理.2015，第2期.