專利名稱：利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法及其實現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻增強技術(shù)，特別是一種利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方 法及其實現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
圖像增強是圖像處理領(lǐng)域的一項重要技術(shù)，能夠增強圖像中的有用信息和細(xì)節(jié)， 改善圖像的視覺效果。圖像增強技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，用來改善黑天、霧天、雨 天、雪天等惡劣天氣、惡劣光照條件下的監(jiān)控圖像。同時，作為智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端預(yù) 處理部分，圖像增強能夠有效提高目標(biāo)檢測與跟蹤、行為分析等中高層視頻分析任務(wù)對惡 劣天氣條件下監(jiān)控視頻的分析準(zhǔn)確性。監(jiān)控視頻增強方法需要滿足以下要求(1)魯棒性，即能夠處理各種惡劣光照、惡 劣天氣下的室內(nèi)外場景；(2)自適應(yīng)性，即無需人工調(diào)節(jié)參數(shù)，方法能自動適應(yīng)光照和天氣 變化；(3)實時性，即能夠滿足后續(xù)中高層視頻分析任務(wù)的實時性要求。目前，常用的圖像 增強技術(shù)大體可分為以下三類
(1)基于輸入輸出設(shè)備物理特性的增強技術(shù)，如增益/偏置校正、伽馬校正等。此類技 術(shù)能夠優(yōu)化圖像的動態(tài)范圍，解決惡劣光照條件下監(jiān)控視頻過暗或過亮的問題，但其參數(shù) 適應(yīng)范圍較窄，光照、天氣條件變化時需要人工調(diào)節(jié)；
(2)基于圖像統(tǒng)計信息的增強技術(shù)，如直方圖均衡化等。此類技術(shù)能夠增強圖像全局對 比度，但容易增強噪聲而丟失有用信息；
(3)基于視覺理論的增強技術(shù)，如彩色恢復(fù)多尺度Retinex(Multi-scale Retinex with Color Restoration，簡稱MSRCR)方法等。此類技術(shù)從顏色恒常性理論出發(fā)，通過估 計物體反射率恢復(fù)其本質(zhì)顏色，從而去除光照和天氣影響，實現(xiàn)圖像增強。此類技術(shù)依據(jù)人 眼視覺特性，具有良好的參數(shù)適應(yīng)性與廣泛的適用范圍，但計算量大，難以進行實時的圖像 處理。綜上所述，現(xiàn)有圖像增強技術(shù)均有各自的缺陷，實際應(yīng)用到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中面臨 著各種局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用運動信息的視頻圖像增強方法，從而實現(xiàn)彩色監(jiān) 控視頻的實時增強。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方 法，包括以下步驟
步驟1、采集圖像，獲取輸入圖像序列并判斷該圖像是否為第一幀，若為第一幀則對整 個圖像區(qū)域計算光照分布估計，之后執(zhí)行步驟6，若不為第一幀則執(zhí)行步驟2 ； 步驟2、根據(jù)輸入圖像序列，計算兩幀間運動圖像； 步驟3、尋找運動圖像上非零區(qū)域的外接矩形，并將其標(biāo)記為運動區(qū)域；步驟4、對上述運動區(qū)域光照分布變化的顯著性進行預(yù)測，只保留顯著運動區(qū)域，將其 余的運動區(qū)域刪除；
步驟5、對上述顯著運動區(qū)域重新計算光照分布估計，得到當(dāng)前圖像的光照分布估計； 步驟6、采用MSRCR方法對輸入圖像進行增強； 步驟7、輸出增強圖像?！N實現(xiàn)利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法的裝置，包括視頻輸入模塊、光 照估計模塊、視頻增強模塊、視頻輸出模塊和運動信息提取模塊；所述視頻輸入模塊從外 界提取視頻信息，并傳遞給運動信息提取模塊和光照估計模塊，其中運動信息提取模塊對 視頻序列進行運動檢測與光照變化顯著性評估，并將顯著運動區(qū)域信息傳遞給光照估計模 塊；光照估計模塊更新顯著運動區(qū)域的光照估計，并將光照估計傳遞給視頻增強模塊；視 頻增強模塊對視頻進行多尺度Retinex增強并進行彩色恢復(fù)，然后將增強后的視頻序列傳 遞給視頻輸出模塊，視頻輸出模塊將增強圖像序列輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點1)本發(fā)明基于Retinex視覺原理，不需要調(diào) 整參數(shù)，能夠自動適應(yīng)場景，能有效增強黑天、霧天、雨天、雪天視頻；2)本發(fā)明利用視頻中 的運動信息消除方法的幀間冗余計算，對彩色視頻提供實時增強。在本發(fā)明提供的實驗裝 置上，對720“ 576分辨率彩色視頻 處理速度可達(dá)18 19幀/秒；3)本發(fā)明為后續(xù)目標(biāo)檢測、跟蹤、行為分析等中高層視頻分析 任務(wù)對惡劣天氣條件下監(jiān)控視頻的實時有效處理提供了可能。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法的流程框圖。圖2為本發(fā)明提供的利用運動信息的快速視頻增強設(shè)備框圖。圖3為本發(fā)明實施例的輸入圖像。圖4為本發(fā)明實施例中兩幀間的運動圖像。圖5為本發(fā)明實施例中標(biāo)記出的運動區(qū)域。圖6為本發(fā)明實施例中輸出的增強圖像。
具體實施例方式結(jié)合圖1，本發(fā)明的利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法，包括以下步驟 步驟1、采集圖像，獲取輸入圖像序列并判斷該圖像是否為第一幀，若為第一幀則對整
個圖像區(qū)域計算光照分布估計，之后執(zhí)行步驟6，若不為第一幀則執(zhí)行步驟2 ； 對整個圖像區(qū)域計算光照分布估計所采用的公式為
其中，為像素坐標(biāo)，h為第ι幀輸入圖像，4為第1幀的光照估計，“*”為圖像處 理中的卷積操作，Gio2)為方差為一的高斯核函數(shù)。步驟2、根據(jù)輸入圖像序列，計算兩幀間運動圖像；具體包括以下步驟
步驟21、計算輸入圖像當(dāng)前幀與前一幀的幀差圖像
權(quán)利要求
1.一種利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、采集圖像，獲取輸入圖像序列并判斷該圖像是否為第一幀，若為第一幀則對整 個圖像區(qū)域計算光照分布估計，之后執(zhí)行步驟6，若不為第一幀則執(zhí)行步驟2 ； 步驟2、根據(jù)輸入圖像序列，計算兩幀間運動圖像； 步驟3、尋找運動圖像上非零區(qū)域的外接矩形，并將其標(biāo)記為運動區(qū)域； 步驟4、對上述運動區(qū)域光照分布變化的顯著性進行預(yù)測，只保留顯著運動區(qū)域，將其 余的運動區(qū)域刪除；步驟5、對上述顯著運動區(qū)域重新計算光照分布估計，得到當(dāng)前圖像的光照分布估計； 步驟6、采用MSRCR方法對輸入圖像進行增強； 步驟7、輸出增強圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法，其特征在于，步驟1 對整個圖像區(qū)域計算光照分布估計所采用的公式為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法，其特征在于，步驟2 計算兩幀間運動圖像包括以下步驟步驟21、計算輸入圖像當(dāng)前幀與前一幀的幀差圖像
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法，其特征在于，步驟3 尋找運動圖像中非零區(qū)域的外接矩形，將其標(biāo)記為運動區(qū)域，具體包括以下步驟步驟31、尋找第i個運動區(qū)域
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法，其特征在于，步驟4 對運動區(qū)域光照分布變化的顯著性進行預(yù)測具體為 mas Mn(χ,γ) >T(Ri7Os)
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法，其特征在于，步驟5 對顯著運動區(qū)域重新計算光照分布估計，具體為
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法，其特征在于，步驟6 采用MSRCR方法對當(dāng)前輸入圖像A進行增強具體為步驟61、對RGB各個顏色通道計算MSR增強結(jié)果，第個通道的多尺度Retinex增強圖 像為
8. 一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法的裝置，其特征在 于，包括視頻輸入模塊、光照估計模塊、視頻增強模塊、視頻輸出模塊和運動信息提取模塊； 所述視頻輸入模塊從外界提取視頻信息，并傳遞給運動信息提取模塊和光照估計模塊，其 中運動信息提取模塊對視頻序列進行運動檢測與光照變化顯著性評估，并將顯著運動區(qū)域 信息傳遞給光照估計模塊；光照估計模塊更新顯著運動區(qū)域的光照估計，并將光照估計傳 遞給視頻增強模塊；視頻增強模塊對視頻進行多尺度Retinex增強并進行彩色恢復(fù)，然后 將增強后的視頻序列傳遞給視頻輸出模塊，視頻輸出模塊將增強圖像序列輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用運動信息的快速監(jiān)控視頻增強方法及其實現(xiàn)裝置，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先對輸入圖像序列當(dāng)前幀進行運動區(qū)域檢測，接著計算各個運動區(qū)域的光照分布變化顯著性，對顯著運動區(qū)域的光照分布進行更新，最后依據(jù)當(dāng)前光照估計，采用MSRCR方法對當(dāng)前幀進行增強。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明有效減少了視頻增強的幀間冗余計算，實現(xiàn)了彩色監(jiān)控視頻的實時增強。此外，本發(fā)明公開的方法適用范圍廣泛，能有效增強惡劣天氣下的監(jiān)控視頻，為后續(xù)目標(biāo)檢測與跟蹤、行為分析等中高層視頻分析任務(wù)的實時有效處理提供了可能，在安防監(jiān)控領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號H04N7/18GK102006462SQ20101056140
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月27日
發(fā)明者侯杰, 葉曙光, 吳瑛, 李秋潔, 毛耀斌 申請人:南京理工大學(xué)