1. 概述
監(jiān)控視頻技術(shù)經(jīng)歷了模擬時(shí)代，進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。在數(shù)字化監(jiān)控的進(jìn)程中，目前正處在從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、高清化向智能化的發(fā)展過程中。其中智能化的監(jiān)控視頻分析是當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展方向之一，人們希望通過智能分析取代大量繁重的人工對(duì)監(jiān)控視頻內(nèi)容的察看、分析和總結(jié)。
智能化涉及到對(duì)監(jiān)控視頻圖像的種種處理，從技術(shù)的層面上大致可以分為三個(gè)層次：注重于像素或像塊的視頻圖像處理，注重于圖像特征和目標(biāo)的視頻圖像分析，注重于圖像內(nèi)容語義的智能分析。用通俗的話說，監(jiān)控視頻圖像處理的目標(biāo)是“看清楚”監(jiān)控的場(chǎng)景，包含去噪聲、去模糊、去抖動(dòng)、去霧霾、超分辨率重建、動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展等措施;監(jiān)控視頻圖像分析的目標(biāo)是“看明白”監(jiān)控的對(duì)象，包含車牌識(shí)別、人臉識(shí)別、人流統(tǒng)計(jì)等方面;智能監(jiān)控視頻分析的目標(biāo)是“看懂”監(jiān)控場(chǎng)景內(nèi)容的語義(semantics)，即給出人能夠理解的分析結(jié)果，如這里發(fā)生了什么，這里有什么等。它包含多種智能分析技術(shù)，如行為識(shí)別、入侵檢測(cè)、遺留物檢測(cè)、群體行為識(shí)別、違規(guī)車輛檢測(cè)等方面。
在這三個(gè)層次中，顯然智能監(jiān)控視頻分析是我們最終的目標(biāo)，替代人工對(duì)視頻監(jiān)控內(nèi)容的觀察、分析和判斷，甚至比我們?nèi)祟愒谀承┓矫娓訙?zhǔn)確和快捷。但是，要達(dá)到這一目標(biāo)，必須向智能分析系統(tǒng)提供盡可能清楚的視頻圖像，盡可能準(zhǔn)確的目標(biāo)劃分和識(shí)別的結(jié)果，我們將這些技術(shù)稱之為智能視頻分析的基礎(chǔ)技術(shù)，即視頻圖像處理和分析。如果所提供的圖像達(dá)不到這樣的要求，則很難指望智能分析系統(tǒng)會(huì)獲得正確的分析結(jié)果。因此，我們說智能視頻分析固然重要，智能分析的具體方法固然重要，但是提供優(yōu)質(zhì)視頻圖像的基礎(chǔ)技術(shù)在當(dāng)前視頻分析智能化的起始發(fā)展階段尤為重要。
目前從應(yīng)用的角度看，智能視頻分析雖然取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但仍然有太多的內(nèi)容需要研究和開發(fā)，智能視頻分析技術(shù)尚處于視頻處理和視頻分析的“初級(jí)階段”，這一部分是當(dāng)下實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。基礎(chǔ)的監(jiān)控視頻處理和分析技術(shù)包含很多的方面，除了經(jīng)典的視頻處理技術(shù)如圖像增強(qiáng)、圖像去噪等技術(shù)外，目前大家較為關(guān)注的主要有圖像去霧，動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展，超分辨率重建，車牌識(shí)別，人臉識(shí)別，……，等多項(xiàng)技術(shù)。下面以在視頻監(jiān)控行業(yè)小有名氣的VAIS(Video Analysis Instrument System)——迅通視頻圖像分析系統(tǒng)為例，著重介紹視頻圖像處理和視頻圖像分析這兩方面的基礎(chǔ)處理技術(shù)。
2. 視頻圖像處理
2.1 去霧增透處理
由于大氣散射作用，霧天天氣條件下獲取的視頻圖像較為模糊，嚴(yán)重地影響著圖像的視覺效果。其原因主要在于目標(biāo)光線在傳播過程中遭到霧氣的衰減而導(dǎo)致了圖像細(xì)節(jié)的丟失，清晰度不夠;周圍環(huán)境光的參與造成了圖像顏色的失真，色調(diào)平淡。
為了改善這類霧天圖像，可采取視頻去霧增透技術(shù)(簡(jiǎn)稱透霧技術(shù))，將因霧氣和灰塵等導(dǎo)致朦朧不清的圖像變得清晰，發(fā)掘出更多的圖像所包含的信息，為下一步對(duì)圖像的智能分析應(yīng)用提供良好的條件。
目前的透霧處理方法主要分為兩類：霧天圖像增強(qiáng)和霧天圖像復(fù)原。霧天圖像增強(qiáng)方法現(xiàn)對(duì)比較簡(jiǎn)單，它不考慮圖像降質(zhì)原因，只針對(duì)圖像的色彩進(jìn)行處理，能有效地提高霧天圖像的對(duì)比度，突出圖像的細(xì)節(jié)，改善圖像的視覺效果，但可能會(huì)造成一定的信息損失。
霧天圖像復(fù)原針對(duì)霧天圖像質(zhì)量退化的機(jī)理，建立霧氣圖像退化模型，然后用圖像復(fù)原的方法，對(duì)霧天退化圖像進(jìn)行復(fù)原，補(bǔ)償退化過程造成的失真，獲得對(duì)無霧圖像的最優(yōu)估計(jì)，從而改善霧天圖像質(zhì)量。這種方法針對(duì)性強(qiáng)，得到的去霧效果自然，信息損失小，處理的關(guān)鍵是模型中參數(shù)的估計(jì)。圖1為VAIS系統(tǒng)采用基于物理模型的快速實(shí)時(shí)去霧方法對(duì)霧天圖像增透處理的一例。
(a) 透霧處理前 (b) 透霧處理后
圖1 透霧處理效果對(duì)比
