明景模糊圖像恢複系統

• 2021/11/08

近年來，以模糊視頻監控圖像處理(lǐ)技(jì )術為(wèi)核心，提高視頻監控圖像質(zhì)量的技(jì )術不斷發展，已經逐步發展成為(wèi)一種專門的技(jì )術，并且進一步擴展為(wèi)刑事影像分(fēn)析技(jì )術。實踐證明，刑事影像分(fēn)析技(jì )術在打擊違法犯罪方面發揮了越來越大的作(zuò)用(yòng)，尤其是在偵查破案方面，刑事影像技(jì )術可(kě)以為(wèi)偵查破案提供訴訟和審訊等方面的證據，并可(kě)以提供偵查線(xiàn)索、方向，縮小(xiǎo)偵查範圍以及為(wèi)采取偵查措施提供條件。

在日常辦(bàn)案中(zhōng)，辦(bàn)案人員一般使用(yòng)Photoshop等普通圖像處理(lǐ)軟件對圖像進行處理(lǐ)，但對于監控視頻中(zhōng)的模糊視頻監控圖像，則需要專用(yòng)圖像處理(lǐ)軟件，但這些軟件價格昂貴，基層公(gōng)安(ān)機關由于各種原因無法配備，使得基層公(gōng)安(ān)機關在處理(lǐ)模糊視頻監控圖像時面臨諸多(duō)難題。

針對這種情況，北京明景科(kē)技(jì )公(gōng)司自主研發了明景模糊圖像恢複系統，在頻域分(fēn)析技(jì )術和視頻信息數字處理(lǐ)技(jì )術的基礎上，重點解決視頻監控模糊圖像清晰化的問題。

事實上，造成視頻監控圖像模糊的原因有(yǒu)很(hěn)多(duō)，為(wèi)了獲得更好的處理(lǐ)結果，對于由不同原因引起的模糊，通常需要不同的處理(lǐ)方法。從技(jì )術上講，視頻監控模糊圖像處理(lǐ)的方法主要分(fēn)為(wèi)三類，即圖像增強、圖像複原和圖像超分(fēn)辨率重構。

圖像增強

許多(duō)傳統的圖像算法可(kě)以降低圖像的模糊程度，如圖像濾波、幾何變換、對比度拉伸、直方圖均衡、空域銳化、亮度均勻化、形态學(xué)、顔色處理(lǐ)等。就個體(tǐ)而言，這些算法相對成熟且相對簡單。然而，對于特定的模糊圖像，通常需要一個或多(duō)個上述算法和不同參數的組合來實現期望的效果。這些算法和參數的結合進一步發展成為(wèi)具(jù)體(tǐ)的增強算法，如“圖像去霧”算法、“圖像去噪”算法、“圖像銳化”算法、“圖像暗細節增強”算法等。這些算法在很(hěn)大程度上提高了圖像的清晰度和圖像質(zhì)量。比如：形态學(xué)、圖像濾波和顔色處理(lǐ)的組合算法可(kě)用(yòng)于實現圖像去霧算法等。

圖像複原

像圖像增強技(jì )術一樣，圖像複原也是一種提高圖像質(zhì)量的技(jì )術。圖像複原是基于圖像退化的先驗知識建立退化模型，然後利用(yòng)各種逆退化處理(lǐ)方法在此模型的基礎上逐步恢複，從而達到提高圖像質(zhì)量的目的。

圖像複原和圖像增強是存在區(qū)别的，雖然兩者的目的都是為(wèi)了提高圖像質(zhì)量，然而，圖像增強不需考慮圖像如何退化，隻是通過探索各種技(jì )術達到增強圖像的視覺效果。而圖像複原則完全不同，需要了解圖像退化過程的先驗知識，并在此基礎上找到相應的逆過程方法，以獲得複原的清晰圖像。

圖像複原主要依賴于圖像退化過程先驗知識的準确性。對于散焦、運動、大氣湍流等原因造成的圖像模糊，圖像複原方法具(jù)有(yǒu)良好的效果。常見的算法包括維納濾波算法、小(xiǎo)波算法、基于訓練的方法等。當退化模型已知時，圖像複原可(kě)以獲得比圖像增強更好的結果。

圖像超分(fēn)辨率重構

現有(yǒu)監控系統的主要目的是監控宏觀場景。一台攝像機覆蓋的區(qū)域很(hěn)大，導緻圖像中(zhōng)的目标太小(xiǎo)，人眼很(hěn)難直接識别。這種由欠采樣引起的模糊占了很(hěn)大比例。欠采樣造成的圖像模糊，圖像超分(fēn)辨率重構的方法效果更好。

超分(fēn)辨率複原是一種提高圖像分(fēn)辨率和采集圖像質(zhì)量的信号處理(lǐ)方法。其核心思想是通過估計信号的高頻成分(fēn)而不是成像系統的截止頻率來提高圖像的分(fēn)辨率。超分(fēn)辨率複原技(jì )術最初隻處理(lǐ)單幅圖像。因為(wèi)隻有(yǒu)單幅圖像可(kě)用(yòng)，這種方法在圖像複原效果上有(yǒu)固有(yǒu)的局限性。序列圖像超分(fēn)辨率複原技(jì )術旨在通過信号處理(lǐ)方法處理(lǐ)序列低分(fēn)辨率退化圖像，以獲得一幅或多(duō)幅高分(fēn)辨率複原圖像。由于序列圖像複原可(kě)以利用(yòng)幀間的額外信息，因此優于單幅圖像的複原，是目前的研究熱點。

序列圖像的超分(fēn)辨率複原主要分(fēn)為(wèi)兩類：頻域法和空域法。頻域方法的優點是理(lǐ)論簡單，計算複雜度低，缺點是：它隻限于全局平移運動和線(xiàn)性空間不變退化模型，其包含空間域先驗知識的能(néng)力有(yǒu)限。空間域方法中(zhōng)使用(yòng)的觀測模型涉及全局和局部運動、空間變量模糊點擴散函數、非理(lǐ)想二次采樣等。并且具(jù)有(yǒu)很(hěn)強的包含空間先驗約束的能(néng)力。常用(yòng)的空間域方法包括非均勻插值、叠代反投影法(IBP)、凸集投影法(POCS)、最大後驗估計法(MAP)、最大似然估計法(ML)、濾波法等。其中(zhōng)，MAP和POCS的研究較多(duō)，發展空間很(hěn)大。

明景模糊圖像恢複系統

明景模糊圖像恢複系統主要用(yòng)于公(gōng)安(ān)偵查過程中(zhōng)對涉案監控視頻中(zhōng)提取的模糊圖片進行清晰化處理(lǐ)，解決視頻圖像線(xiàn)索“看不清”的難題。針對視頻偵查實戰需求，提供圖像降噪、低照度增強、去模糊、超分(fēn)辨率等多(duō)種視頻圖像增強處理(lǐ)算法，增強視頻圖像畫面關鍵細節，恢複視頻圖像中(zhōng)有(yǒu)價值的信息。

在視頻偵查過程中(zhōng)，明景模糊圖像恢複系統針對模糊的視頻圖像線(xiàn)索，提供多(duō)種算法使圖像清晰化增強。以輔助公(gōng)安(ān)幹警偵查圖像中(zhōng)有(yǒu)價值的信息，如車(chē)輛牌照号、人臉信息、外觀特征等。除了手工(gōng)設置視頻圖像處理(lǐ)參數外，系統可(kě)以通過遍曆方式，自動尋找最優算法參數，從而達到理(lǐ)想處理(lǐ)效果。支持照度校正、環境問題處理(lǐ)、特定模糊處理(lǐ)、色彩增強處理(lǐ)、影像模式轉換、任意模糊恢複、噪聲處理(lǐ)、高級影像放大、輪廓析出處理(lǐ)。