一种实时优化图像的监控系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种实时优化图像的监控系统及其方法，首先通过各种处理模式对采集的监控图像进行预处理后，根据图像质量择优选择出最优处理模式或者事先约定好使用的最优处理模式，然后将通过该最优处理模式处理后的图像实时输出显示。本发明专利技术还可实时检测跟踪图像中目标的位置，并将目标区域实时放大输出显示。本发明专利技术能够实时提高原有输入图像的质量，改善图像的显示效果，并可放大目标区域、凸显目标细节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字图像处理、摄影测量学和计算机视觉等领域，进一步是指 通过对输入(指挥)监控厅的原始数字图像作各种预处理，改善图像的显示效 果，以及通过检测跟踪目标，放大目标区域以凸显目标细节的系统及方法。
技术介绍
(指挥)监控厅的一个重要作用是通过接收外部摄像设备的输入图像对厅 外的事件进行观察和分析，以利于及时地做出判断和决策。因此，保证(指挥) 监控厅输入和显示的图像质量的良好性是一个非常重要的问题。很多情况下，从外部摄像设备得到的图像是不经过处理就直接传输到(指 挥)监控厅输出显示的，如图1所示。在实际的应用过程中，由于光照、背景 等成像条件的影响，实时拍摄的图像的质量往往很难得到保证，例如对比度太 差、图像过亮或者过暗、目标较小等，这样便降低了 (指挥)监控厅对目标的 实时观察能力，不利于做出正确的判断和决策，影响了 (指挥)监控厅工作效 率。在某些情况下， 一些系统也会对输入的图像先进行处理再输出，但目前这 种处理方式一般是单一模式的，不能在任何时候都得到最优的图像效果，而且 不能适应成像环境的变化。例如，在耙场应用最广的跟踪测量设备——数字经纬仪，它能够实现对目 标的实时观察和分析，但是它所得到的数字图像基本上是不经过处理就直接输 入到监控厅显示的。受靶场成像条件的影响，这些图像的质量很多时候比较差， 如模糊不清、对比度差、目标太小等，不利于对目标的实时观察和分析。又例 如很多地方(如银行、学校等)都装有监控摄像机来加强安全保卫，但监控摄 像机一般很难适应成像条件变化(如光照的变化)的影响，成像质量难以保证，不利于安全监控。 专利技术内容本专利技术的目的是，针对现在输入(指挥)监控厅的图像质量难以保证的现 状，提出一套改善输入图像质量、提高实时观察能力的监控系统和方法，使其 能够基本保证(指挥)监控厅的输出图像效果是在当时条件下所能得到的最佳 图像效果，同时能够放大目标、凸显目标细节，利于实时观察和分析。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为 一种实时优化图像的 监控系统，包括摄像装置、显示装置、预处理装置和控制器，其中摄像装置的信 号输出端连接有预处理装置的信号输入端，预处理装置的信号输出端接入控制 器输入端，控制器输出端最后接入显示装置的信号输入端。相应的，本专利技术还提供一种实时优化图像的监控方法，其包括如下步骤1) 采集监控区域的图像；2) 从采集的图像中抽取一幅进行多种预处理，得到多种处理效果图后与原 图进行比较；3) 根据图像预处理效果选择其中一种模式或者选择多种模式组合成复合模 式作为最优处理模式；4) 后续采集的图像均按照上述选定的最优处理模式进行预处理后再实时输 出显示；5) 当检测到成像环境改变时，重复步骤2，重新选择最优处理模式后，继 续监控。或是可人为的设定刷新时间，重复步骤2.进一步的，当需要对目标区域进行放大显示时，步骤4中输出显示之前进 行下述步骤通过检测跟踪技术得到目标位置，然后将目标区域放大并将放大 图像实时输出。作为优选方案，在步骤2中，采集的图像较大时，先进行缩小处理后再进行预处理；步骤4中，输出显示的图像可将全图像和目标放大图的切换显示，也可将二者叠加显示。以下对本专利技术的工作过程及原理进行进一步说明1) 运用摄像装置采集监控区域的图像，并将采集的图像导入处理装置；2) 进行图像多模式处理与多模式显示该步骤以多种不同的图像处理方法对采集到的序列图像中的某一幅数字图 像作多种基本处理，例如对比度增强、平滑、锐化、高光、直方图均衡化、伪 彩色增强、亮度调整等等。输入的数字图像可以是彩色的，也可以是灰度的。 对于比较大的数字图像，为了保证处理的速度，可将图像先縮小后再做各种预 处理。多种基本处理完成后，将输入图像原始图和经过各种处理后的效果图同时 显示出来，以供选择。3) 选择图像处理模式预处理结束后，根据图像处理效果的好坏对处理模式进行择优选取。 在要求全自动使用的场合，根据图像质量评价函数自动对每种预处理后的 图像质量进行评价，并择优选择图像处理模式或者事先就约定好使用哪种处理 模式。在允许人工干预的场合，可根据主观感觉来选择效果最好的处理模式。 有的图像处理模式算法上受参数影响比较大，还可对该算法的参数进行人工调 节，以使处理效果达到最好。根据选择的图像处理模式是否单一，可分为单模式选择和复合模式选择。 单模式选择是指从多种预设的处理模式中选择一种直接作为最终应用的处理模 式；复合模式选择是指从预设的处理模式中选择多种模式，将这多种模式以一 定的顺序组合起来使用作为最终应用的处理模式。4) 按所选模式对图像进行处理图像处理模式选定以后，后续采集的图像都先以此处理模式进行预处理后， 再实时输出。在观察的过程中，图像处理模式的选择发生改变时，输出的图像 也会有相应的变化。此外，可在输出的图像上叠加一些信息，如目标的速度、 姿态等。5) 目标区域的放大处理在需要对目标区域进行放大显示的情况下，先通过对目标进行检测跟踪得 到目标位置，然后根据目标位置将目标区域放大并将放大图像实时输出。在要求全自动处理的场合，采用运动目标的检测跟踪技术对目标进行自动 检测跟踪。可采用自动检测方法包括差图像法、光流法、基于主动轮廓线模型 的方法、基于统计模型的方法、基于高阶统计的方法、基于小波的方法或基于 神经网络的方法等等。在允许人工干预的场合，可人工在最初的图像上设置跟踪点。检测出目标或设置跟踪点以后，运用跟踪技术对目标进行实时跟踪，以确 定目标在每帧图像上的位置。可采用的跟踪算法包括灰度相关法、最小二乘法、 均值漂移法或粒子滤波法等等。以目标为中心自动在图像中选择一块适当大小的区域，然后将此区域放大以凸显目标细节，若原图像已经过预处理，可将放大图像直接实时输出；若原 图像未经过预处理，可对放大图像进行预处理后再实时输出，利于对目标的观 察和分析。6) 由控制器将经过预处理的全图像或目标区域放大图像在显示装置上显示 出来。其中全图像和目标放大图的可切换显示，也可将二者叠加显示。7) 在观察的过程中，各种图像预处理结果会自动刷新，以适应环境中光照、 背景等可能发生的变化，为模式的选择及变更提供依据。当环境发生变化时，上次选择的最佳的图像处理模式对目前的环境来说不一定是最佳的，所以有必 要及时更新处理模式，使图像在任何时刻的输出效果都能达到最佳。刷新间隔 可人为设定，也可自动根据原图像相邻几帧间方差、亮度等的变化大小来判断 成像环境是否发生变化，从而决定刷新时刻。由以上可知，本专利技术提供了一种图像实时优化的监控系统及其方法，它可 实时提高原有输入图像的质量，改善图像的效果，并可放大目标区域、凸显目 标细节。在要求全自动处理的场合，使用图像评价函数评价分别经过各种模式 处理后的图像质量并择优选择处理模式或者事先就约定好使用哪种处理模式。 同时，在需要对图像中的目标进行放大显示时，先自动检测跟踪目标，然后放 大目标区域并实时输出。在允许人工干预的场合，可人工选择图像处理模式， 对一些受参数值影响较大的处理算法，可人工调节参数以使效果达到最佳，并 且也可人工在目标上设置跟踪点，对目标进行跟踪。系统中还可增加先进的图 像压縮算法，在保持图像高质量的前提下加快数据传递速度。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时优化图像的监控系统，包括摄像装置和显示装置，其特征在于，还包括预处理装置和控制器，其中摄像装置的信号输出端连接有预处理装置的信号输入端，预处理装置的信号输出端接入控制器输入端，控制器输出端最后接入显示装置的信号输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于起峰，刘肖琳，桂阳，杨夏，张小虎，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]