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- 編輯 :重慶監(jiān)控安裝 時(shí)間: 2017-12-15 14:24:40
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一 圖像處理技術(shù)和人眼視覺(jué)的關(guān)系
圖像技術(shù)處理,image signal process,業(yè)內(nèi)簡(jiǎn)稱為ISP技術(shù)。在了解ISP技術(shù)之前,我們要先了解人眼的視覺(jué)感知,這是因?yàn)槿祟悓?duì)圖像信號(hào)的處理全部來(lái)源于對(duì)人眼的模仿,了解了人眼的視覺(jué)構(gòu)造,就可以和圖像處理部分的內(nèi)容一一對(duì)應(yīng)起來(lái),更好地理解圖像處理的知識(shí)。從圖1可以看到人眼的構(gòu)造,居于眼球璧內(nèi)層的透明薄膜就是視網(wǎng)膜,它布滿整個(gè)后部?jī)?nèi)壁,主要負(fù)責(zé)感光成像,當(dāng)我們看東西時(shí),物體的影像通過(guò)屈光系統(tǒng),落在視網(wǎng)膜上。
圖1 人眼視覺(jué)
人眼與攝像機(jī)有哪些相似之處呢?
首先,晶狀體相當(dāng)于攝像機(jī)的鏡頭透鏡 (lens) ,其作用是聚集光線,在視網(wǎng)膜上形成圖像。
另外,人眼的虹膜相當(dāng)于攝像機(jī)的光圈,虹膜通過(guò)收縮和伸張來(lái)控制進(jìn)入的光線,以達(dá)到人眼的亮度均衡。簡(jiǎn)單舉例,當(dāng)我們突然進(jìn)入一個(gè)高亮的環(huán)境,開(kāi)始人眼是看不清楚東西的,在適應(yīng)一段時(shí)間后,事物會(huì)逐漸清晰,這個(gè)就是虹膜調(diào)整之后的結(jié)果,人眼所感知的最后的亮度其實(shí)是一致的。
視網(wǎng)膜是人眼核心的功能,仿照這個(gè)功能,攝像機(jī)上有與之對(duì)應(yīng)的傳感器 (sensor),視網(wǎng)膜表面分布的光接收器產(chǎn)生圖像視覺(jué)信號(hào)。
二 圖像處理中的關(guān)鍵技術(shù)
前面提到重慶監(jiān)控攝像機(jī)都是在模仿人眼的構(gòu)造來(lái)成像,現(xiàn)在看一下攝像機(jī)的成像系統(tǒng)有哪些具體的構(gòu)成。首先輸入的圖像會(huì)通過(guò)鏡頭傳遞到圖像傳感器上,圖像傳感器感知的數(shù)據(jù)會(huì)被后面接收,圖像信號(hào)處理系統(tǒng)會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過(guò)一系列的算法,例如降噪、白平衡、CFA、曲線矯正、色彩矯正,從而形成人眼可以看到的正常圖像。圖像信號(hào)處理,也叫做ISP(Image Signal Process),其作用是模擬大腦對(duì)視網(wǎng)膜上的成像進(jìn)行處理,產(chǎn)生視覺(jué)感知的圖像。
低照度
視頻監(jiān)控領(lǐng)域?qū)D像的低照度要求很高,需要在很暗的場(chǎng)景下看清楚物體,低照度下為了提升亮度,會(huì)起一些噪聲,所以在研發(fā)過(guò)程中需要花很多精力在降噪上。目前視頻監(jiān)控產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用的降噪技術(shù)主要是通過(guò)區(qū)分噪聲和圖像本身的細(xì)節(jié),以線性或非線性濾波將噪聲從圖像中去除,根據(jù)噪聲判決與去除所用與參考的視頻信息的分布維度,降噪技術(shù)可分為空域?yàn)V波(Spatial Filter)、時(shí)域?yàn)V波(Temporal Filter)、運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)濾波(Motion Adaptive Filter)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波(Motion Compensation Filter)等幾大類。
寬動(dòng)態(tài)
大家應(yīng)該都有過(guò)在逆光環(huán)境下拍照的經(jīng)歷,有些在窗戶口拍出的照片,人臉都是黑的。圖像里面還有一個(gè)比較關(guān)鍵的技術(shù)是寬動(dòng)態(tài),也叫HDR,就是用來(lái)解決逆光下圖像處理的問(wèn)題。普通的相機(jī)只曝光一次,如果同時(shí)存在亮暗對(duì)比很強(qiáng)烈的物體,那么就要看哪部分占得比例大,就會(huì)以這個(gè)亮度來(lái)曝光。比如,室外光線很強(qiáng),按照這個(gè)亮度來(lái)處理后,人臉看起來(lái)就會(huì)比較暗。
研發(fā)人員想了很多辦法來(lái)擴(kuò)大傳感器的動(dòng)態(tài)范圍,目前主流的技術(shù)都在曝光強(qiáng)度控制方面想辦法,稱為多重曝光。多重曝光的思路是通過(guò)幾次不同時(shí)長(zhǎng)的曝光來(lái)獲取落在合適范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。假設(shè)多重曝光技術(shù)用12bit/72db的傳感器首先曝光20毫秒,此時(shí)暗處可獲得足夠細(xì)節(jié)但亮處會(huì)因飽和而過(guò)曝;再通過(guò)1.25毫秒曝光使亮處所得能量削弱至1/16以落到飽和門限之下,此時(shí)暗處是曝光不足的。將上述相差16倍的數(shù)據(jù)合并,即可獲得共16bit即96db的動(dòng)態(tài)范圍——比采用12bit/72db的單次曝光提高了16倍。
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