解析圖像傳感技術(shù)之圖像信號(hào)如何處理？
隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，目前視頻監(jiān)控已經(jīng)發(fā)展到了基于IP網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字監(jiān)控時(shí)代，即進(jìn)入了第三代全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時(shí)代。這個(gè)時(shí)代的代表產(chǎn)品以IPC、NVR為主。但是這些數(shù)字產(chǎn)品受惡劣天氣(霧、雨、風(fēng)、光等)和監(jiān)控系統(tǒng)自身技術(shù)條件的限制，視頻圖像往往達(dá)不到理想的效果，圖像質(zhì)量很不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)識(shí)別、取證、事件分析等操作造成困難，使系統(tǒng)無(wú)法正常應(yīng)用。因此，圖像信號(hào)處理技術(shù)的研究和應(yīng)用在安防領(lǐng)域具有很重要的意義。
數(shù)字圖像信號(hào)處理的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，數(shù)字信號(hào)處理主要作用是對(duì)前端圖像傳感器輸出的信號(hào)做后期處理，其基本功能有線(xiàn)性糾正、噪聲去除、壞點(diǎn)去除、內(nèi)插、白平衡、自動(dòng)曝光控制、自動(dòng)聚焦控制等。人們對(duì)監(jiān)控圖像質(zhì)量的要求越來(lái)越高，提升監(jiān)控圖像的實(shí)用價(jià)值已經(jīng)成為社會(huì)向整個(gè)監(jiān)控行業(yè)提出的新要求，智能化和高清化更加加快了數(shù)字圖像處理技術(shù)研發(fā)進(jìn)程，圖像信號(hào)處理技術(shù)也將在這樣的市場(chǎng)需求下不斷演進(jìn)。深圳中興力維技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)力維)提出了一些更有針對(duì)性的處理功能，如3D數(shù)字降噪功能、背光補(bǔ)償功能、寬動(dòng)態(tài)功能、強(qiáng)光抑制功能、實(shí)時(shí)視頻透霧功能、電子防抖功能、低照度獲取清晰圖像的功能等等。這些特性功能大多是力維根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景的實(shí)際需要而設(shè)計(jì)的，應(yīng)用上更具針對(duì)性。
基本功能
在圖像信號(hào)處理中，其基本功能有線(xiàn)性糾正、噪聲去除、壞點(diǎn)去除、內(nèi)插、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)曝光控制、自動(dòng)聚焦控制等，這些功能是一臺(tái)攝像設(shè)備能輸出清晰圖像的基本保障?，F(xiàn)重點(diǎn)介紹下這些功能中的噪聲去除和自動(dòng)白平衡、自動(dòng)曝光控制、自動(dòng)聚焦控制。其中后面的三個(gè)功能就是圖像信號(hào)處理經(jīng)常提到的3A處理功能。
噪聲去除
數(shù)字圖像的噪聲主要來(lái)源于圖像的獲取(數(shù)字化過(guò)程)和傳輸過(guò)程。圖像傳感器的工作情況受各種因素的影響，如圖像獲取中的環(huán)境條件和傳感元器件自身的質(zhì)量。例如，使用CMOS照相機(jī)獲取圖像，光照程度和傳感器溫度是生成圖像中產(chǎn)生大量噪聲的主要因素。同時(shí)當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)ADC時(shí)，又會(huì)引入其他一些噪聲。這些噪聲會(huì)使圖像整體變的模糊，而且丟失很多的細(xì)節(jié)，令人眼難以接受。所以在此，需要對(duì)圖像進(jìn)行去噪處理，以去除這些噪聲的干擾。
空間去噪傳統(tǒng)的方法有均值濾波和中值濾波。均值濾波能夠有效地平滑噪聲，但同時(shí)會(huì)將邊緣變模糊。為盡量避免這個(gè)問(wèn)題，通常用較小的滑窗(如3×3或5×5)對(duì)圖像進(jìn)行操作。中值濾波法與均值濾波法操作過(guò)程類(lèi)似，所不同的是中值濾波法用滑窗內(nèi)所有像素值的中間值代替滑窗中心的像素值。同樣，這種方法在平滑噪聲的同時(shí)將使邊緣模糊，并會(huì)丟失細(xì)小的線(xiàn)性特征。5×5的中值濾波器將導(dǎo)致可觀的邊緣模糊。傳統(tǒng)的空間去噪方法都是在RGB彩色空間中進(jìn)行的，需要三維的圖像數(shù)據(jù)，要對(duì)RGB三基色分別進(jìn)行濾波，需要完整的RGB三色值，即需要對(duì)bayer型模式的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插之后的圖像。這種方法雖然能夠提高濾波效果，但是會(huì)占用過(guò)多的硬件資源，鑒于此，有人提出一種基于bayer型模式的雙邊自適應(yīng)濾波器?；赽ayer型模式的濾波器僅需對(duì)二維灰度圖像進(jìn)行濾波處理，它的硬件資源消耗可以減小為前者的三分之一。雙邊自適應(yīng)濾波器不僅對(duì)各類(lèi)噪聲有良好的濾除能力，還能使圖像中的細(xì)節(jié)得到很好的保留。
